- Estrutura química
- Molécula BeH
- Cadeias BeH
- BeH redes tridimensionais
- Propriedades
- Caráter covalente
- Fórmula química
- Aspecto físico
- Solubilidade em água
- Solubilidade
- Densidade
- Reatividade
- Formulários
- Referências
O hidreto de berílio é um composto covalente formado entre o metal berílio e o hidrogênio alcalino. Sua fórmula química é BeH 2 e, sendo covalente, não consiste em íons Be 2+ ou H -. É, junto com o LiH, um dos hidretos metálicos mais leves que podem ser sintetizados.
É produzido tratando o dimetil berílio, Be (CH 3) 2, com hidreto de alumínio e lítio, LiAlH 4. No entanto, o BeH 2 mais puro é obtido a partir da pirólise de di-terc-butilberil, Be (C (CH 3) 3) 2 a 210 ° C.
Fonte: Ben Mills, do Wikimedia Commons
Como uma molécula individual no estado gasoso, é linear em geometria, mas no estado sólido e líquido polimeriza em arranjos de redes tridimensionais. É um sólido amorfo em condições normais e pode se tornar cristalino e exibir propriedades metálicas sob enorme pressão.
Representa um possível método de armazenamento de hidrogênio, seja como fonte de hidrogênio durante a decomposição, seja como gás sólido absorvente. No entanto, BeH 2 é muito tóxico e poluente, dada a natureza altamente polarizadora do berílio.
Estrutura química
Molécula BeH
A primeira imagem mostra uma única molécula de hidreto de berílio em estado gasoso. Observe que sua geometria é linear, com os átomos de H separados uns dos outros por um ângulo de 180º. Para explicar essa geometria, o átomo Be deve ter hibridização sp.
O berílio tem dois elétrons de valência, que estão localizados no orbital 2s. De acordo com a teoria da ligação de valência, um dos elétrons no orbital 2s é energicamente promovido ao orbital 2p; e, como consequência, agora você pode formar duas ligações covalentes com os dois orbitais híbridos sp.
E quanto ao resto dos orbitais livres do Be? Dois outros orbitais 2p puros não hibridizados estão disponíveis. Com eles vazios, BeH 2 é um composto com deficiência de elétrons na forma gasosa; e, portanto, conforme suas moléculas esfriam e se agrupam, elas se condensam e cristalizam em um polímero.
Cadeias BeH
Fonte: YourEyesOnly, do Wikimedia Commons
Quando as moléculas BeH 2 polimerizam, a geometria circundante do átomo Be deixa de ser linear e se torna tetraédrica.
Anteriormente, a estrutura desse polímero era modelada como se fossem cadeias com unidades BeH 2 ligadas por pontes de hidrogênio (imagem superior, com as esferas em tons de branco e acinzentado). Ao contrário das ligações de hidrogênio das interações dipolo-dipolo, elas têm um caráter covalente.
Na ponte Be-H-Be do polímero, dois elétrons são distribuídos entre os três átomos (ligação 3c, 2e), que teoricamente deveriam estar localizados com maior probabilidade em torno do átomo de hidrogênio (por ser mais eletronegativo).
Por outro lado, o Be cercado por quatro H's consegue preencher relativamente sua vaga eletrônica, completando seu octeto de valência.
Aqui, a teoria da ligação de valência empalidece para dar uma explicação relativamente precisa. Por quê? Porque o hidrogênio só pode ter dois elétrons, e a ligação -H- envolveria quatro elétrons.
Assim, para explicar as pontes Be-H 2 -Be (duas esferas cinza unidas por duas esferas brancas) são necessários outros modelos complexos da ligação, como os fornecidos pela teoria dos orbitais moleculares.
Foi descoberto experimentalmente que a estrutura polimérica de BeH 2 não é realmente uma cadeia, mas uma rede tridimensional.
BeH redes tridimensionais
Fonte: Ben Mills, do Wikimedia Commons
A imagem superior mostra uma seção da rede tridimensional de BeH 2. Observe que as esferas verdes amareladas, os átomos de Be, formam um tetraedro como na cadeia; Porém, nesta estrutura há um maior número de ligações de hidrogênio e, além disso, a unidade estrutural não é mais BeH 2, mas BeH 4.
As mesmas unidades estruturais BeH 2 e BeH 4 indicam que há uma maior abundância de átomos de hidrogênio na rede (4 átomos de H para cada Be).
Isso significa que o berílio dentro dessa rede consegue suprir sua vacância eletrônica ainda mais do que dentro de uma estrutura polimérica em forma de cadeia.
E como a diferença mais óbvia desse polímero em relação à molécula individual de BeH 2, é que Be deve necessariamente ter uma hibridização sp 3 (geralmente) para explicar as geometrias tetraédrica e não linear.
Propriedades
Caráter covalente
Por que o hidreto de berílio é um composto covalente e não iônico? Os hidretos dos demais elementos do grupo 2 (Sr. Becamgbara) são iônicos, ou seja, consistem em sólidos formados por um cátion M 2+ e dois ânions hidreto H - (MgH 2, CaH 2, BaH 2). Portanto, BeH 2 não consiste em Be 2+ ou H - interagindo eletrostaticamente.
O cátion Be 2+ é caracterizado por seu alto poder de polarização, que distorce as nuvens eletrônicas dos átomos circundantes.
Como um resultado desta distorção, os H - aniões são forçados a formar ligações covalentes; links, que são a pedra angular das estruturas que acabamos de explicar.
Fórmula química
BeH 2 ou (BeH 2) n
Aspecto físico
Sólido amorfo incolor.
Solubilidade em água
Ele se decompõe.
Solubilidade
Insolúvel em éter dietílico e tolueno.
Densidade
0,65 g / cm3 (1,85 g / L). O primeiro valor pode referir-se à fase gasosa e o segundo ao sólido polimérico.
Reatividade
Ele reage lentamente com água, mas é rapidamente hidrolisado por HCl para formar cloreto de berílio, BeCl 2.
O hidreto de berílio reage com bases de Lewis, especificamente trimetilamina, N (CH 3) 3, para formar um aduto dimérico, com hidretos em ponte.
Além disso, pode reagir com a dimetilamina para formar diamida berílio trimérica, 3 e hidrogênio. A reacção com hidreto de lítio, onde o H - ião é a base de Lewis, forma sequencialmente LIBeH 3 e Li 2 BeH 4.
Formulários
O hidreto de berílio pode representar uma forma promissora de armazenar hidrogênio molecular. Conforme o polímero se decompõe, ele liberaria H 2, que serviria como combustível de foguete. A partir dessa abordagem, a rede tridimensional armazenaria mais hidrogênio do que as cadeias.
Da mesma forma, como pode ser visto na imagem da rede, existem poros que permitem que os H 2 moléculas a serem acomodados.
Na verdade, alguns estudos simulam como seria esse armazenamento físico no BeH 2 cristalino; ou seja, o polímero submetido a uma enorme pressão e quais seriam suas propriedades físicas com diferentes quantidades de hidrogênio adsorvido.
Referências
- Wikipedia. (2017). Hidreto de berílio. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Armstrong, DR, Jamieson, J. & Perkins, PG Theoret. Chim. Acta (1979) As estruturas eletrônicas de hidreto de berílio polimérico e hidreto de boro polimérico. 51: 163. doi.org/10.1007/BF00554099
- Capítulo 3: Hidreto de berílio e seus oligômeros. Recuperado de: shodhganga.inflibnet.ac.in
- Vikas Nayak, Suman Banger e UP Verma. (2014). Estudo do comportamento estrutural e eletrônico do BeH 2 como composto de armazenamento de hidrogênio: uma abordagem Ab Initio. Conference Papers in Science, vol. 2014, Artigo ID 807893, 5 páginas. doi.org/10.1155/2014/807893
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. Em Os elementos do grupo 1. (Quarta edição). Mc Graw Hill.