Hva er en metallhydrid?

Antonio M. Rosario / Getty Images

Metallhydrider er metaller som har blitt bundet til hydrogen for å danne en ny forbindelse. Enhver hydrogenforbindelse som er bundet til en annen metallelement kan effektivt kalles et metallhydrid. Generelt er bindingen kovalent i naturen, men noen hydrider dannes fra ioniske bindinger. Hydrogenet har en oksidasjon antall -1. Metallet absorberer gassen, som danner hydridet.

Eksempler på metallhydrider

De vanligste eksemplene på metallhydrider inkluderer aluminium, bor , litiumborhydrid og forskjellige salter. For eksempel inkluderer aluminiumhydrider natriumaluminiumhydrid. Det finnes en rekke typer hydrider. Dette inkluderer aluminium, beryllium, kadmium, cesium, kalsium, kobber, jern, litium, magnesium, nikkel, palladium, plutonium, kaliumrubidium, natrium, tallium, titan, uran og sinkhydrider.

Det finnes også mange mer komplekse metallhydrider egnet for ulike bruksområder. Disse komplekse metallhydridene er ofte løselige i eteriske løsningsmidler.

Metallhydridklasser

Det er fire klasser av metallhydrider. De vanligste hydridene er de som dannes med hydrogen, kalt binære metallhydrider. Det er bare to forbindelser - hydrogen og metall. Disse hydridene er generelt uløselige, idet de er ledende.

Andre typer metallhydrider er mindre vanlige eller kjente, inkludert ternære metallhydrider, koordinasjonskomplekser og klyngehydrider.

Hydridformulering

Metallhydrider dannes via en av fire synteser. Den første er hydridoverføringen, som er metatesereaksjoner. Så er det eliminasjonsreaksjoner, som inkluderer eliminering av beta-hydrid og alfa-hydrid.

Den tredje er oksidative tilsetninger, som vanligvis er overgangen av dihydrogen til et lavvalent metallsenter. Den fjerde er heterolytisk spaltning av dihydrogen, dette skjer når hydrider dannes når metallkomplekser behandles med hydrogen i nærvær av en base.

Det finnes en rekke komplekser, inkludert Mg-baserte hayrider, kjent for sin lagringskapasitet og å være termisk stabile. Testing av slike forbindelser under høyt trykk har åpnet for nye bruksområder for hydrider. Det høye trykket forhindrer termisk nedbrytning.

Når det gjelder brodannende hydrider, er metallhydrider med terminale hydrider normale, og de fleste er oligomere. Det klassiske termiske hydridet innebærer binding av metall og hydrogen. I mellomtiden er broligand klassisk brobygging som bruker hydrogen til å binde to metaller. Så er det dihydrogenkompleks-brobygging som er ikke-klassisk. Dette skjer når bi-hydrogen bindes til et metall.

Antallet hydrogen må samsvare med oksidasjonstallet til metallet. For eksempel er symbolet for kalsiumhydrid CaH2, men for tinn er det SnH4.

Brukes for metallhydrider

Metallhydrider brukes ofte i brenselcelleapplikasjoner som bruker hydrogen som drivstoff. Nikkelhydrider finnes ofte i forskjellige typer batterier, spesielt NiMH-batterier. Nikkelmetallhydridbatterier er avhengige av hydrider av sjeldne jordartsmetallforbindelser, som lantan eller neodym bundet med kobolt eller mangan. Litiumhydrider og natriumborhydrid tjener begge som reduksjonsmidler i kjemiapplikasjoner. De fleste hydrider oppfører seg som reduksjonsmidler i kjemiske reaksjoner.

Utover brenselceller brukes metallhydrider for deres hydrogenlagrings- og kompressoregenskaper. Metallhydrider brukes også til varmelagring, varmepumper og isotopseparasjon. Bruksområdene inkluderer sensorer, aktivatorer, rensing, varmepumper, termisk lagring og kjøling.