Гидрид цинка
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Гидрид цинка(II) | |
| Систематическое название ИЮПАК Дигидрид цинка | |
| Другие имена Гидрид цинка Они маленькие | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| ZnH 2 | |
| Молярная масса | 67.425 g/mol |
| Появление | Белые кристаллы |
| Структура | |
| линейный при Zn | |
| линейный | |
| 0 Д | |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | Гидрид ртути(II) Гидрид кадмия(II) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Гидрид цинка — неорганическое соединение с химической формулой Цинк Н 2 . Это белое твердое вещество без запаха, которое медленно разлагается на элементы при комнатной температуре; несмотря на это, это наиболее стабильный из бинарных первого ряда гидридов переходных металлов . разнообразные координационные соединения используются В качестве восстановителей , содержащие связи Zn–H . [1] но Сам по себе ZnH 2 не имеет общего применения.
Открытие и синтез
[ редактировать ]Гидрид цинка (II) был впервые синтезирован в 1947 году Германом Шлезингером посредством реакции диметилцинка . Zn(CH 3 ) 2 и литийалюминийгидрид Li[ AlH4 ] ; [2] процесс, который был несколько опасным из-за пирофорной природы Zn( CH3 ) 2 .
- Zn(CH 3 ) 2 + 2 Li[AlH 4 ] → ZnH 2 + 2 Li[AlH 3 CH 3 ]
Более поздние методы представляли собой преимущественно реакции солевого обмена между галогенидами цинка и гидридами щелочных металлов, которые значительно безопаснее. [3] [4] Примеры включают в себя:
- ZnBr 2 + 2 LiH → ZnH 2 + 2 LiBr
- ZnI 2 + 2 NaH + → ZnH 2 + 2 NaI
- ZnI 2 + 2 Li[AlH 4 ] → ZnH 2 + AlH 3 + 2 LiI
Небольшие количества газообразного гидрида цинка (II) также были получены путем лазерной абляции цинка в атмосфере водорода. [5] [6] и другие высокоэнергетические методы. Эти методы были использованы для оценки свойств его газовой фазы.
Химические свойства
[ редактировать ]Структура
[ редактировать ]Новые данные свидетельствуют о том, что в гидриде цинка(II) элементы образуют одномерную сетку ( полимер ), соединяясь ковалентными связями . [7] Аналогичным образом полимеризуются и другие низшие гидриды металлов (ср. гидрид алюминия ). Твердый гидрид цинка (II) представляет собой продукт необратимой автополимеризации молекулярной формы, и молекулярную форму невозможно выделить в концентрации. Солюбилизация гидрида цинка (II) в неводных растворителях включает аддукты с молекулярным гидридом цинка (II), такие как ZnH 2 ·H 2 в жидком водороде.
Стабильность
[ редактировать ]Гидрид цинка (II) медленно разлагается на металлический цинк и газообразный водород при комнатной температуре, причем разложение становится быстрым, если его нагреть выше 90 ° C. [8]
- ZnH 2 → Zn + H 2
Он легко окисляется и чувствителен как к воздуху, так и к влаге; медленно гидролизуется водой, но бурно водными кислотами, [3] что указывает на возможную пассивацию за счет образования поверхностного слоя ZnO . Несмотря на это, более старые образцы могут быть пирофорными. [3] Поэтому гидрид цинка в лучшем случае можно считать метастабильным , однако он по-прежнему остается наиболее стабильным из всех бинарных первого ряда гидридов переходных металлов (ср. гидрид титана (IV) ).
Молекулярная форма
[ редактировать ]Молекулярный гидрид цинка(II), ZnH 2 был идентифицирован как летучий продукт подкисленного восстановления ионов цинка боргидридом натрия . [ нужна ссылка ] Эта реакция аналогична подкисленному восстановлению алюмогидридом лития , однако большая часть образующегося гидрида цинка (II) находится в молекулярной форме. Это можно объяснить более медленной скоростью реакции, которая предотвращает образование полимеризующейся концентрации в ходе реакции. Это следует за более ранними экспериментами по прямому синтезу из элементов. Реакция возбужденных атомов цинка с молекулярным водородом в газовой фазе изучалась Брекенриджем и др . с использованием методов лазерной накачки-зонда. [ нужна ссылка ] Благодаря относительной термической стабильности молекулярный гидрид цинка(II) включен в короткий список молекулярных гидридов металлов, успешно идентифицированных в газовой фазе (т.е. не ограничиваясь матричным выделением).
Недавно было рассчитано, что средняя энергия связи Zn–H составляет 51,24 ккал моль. −1 , а энергия связи H–H составляет 103,3 ккал моль −1 . [ нужна ссылка ] Таким образом, общая реакция почти эргонейтральна.
- Zn(г) + H 2 (г) → ZnH 2 (г)
Молекулярный гидрид цинка в газовой фазе оказался линейным с длиной связи Zn–H 153,5 пм. [9]
Молекула может находиться в синглетном основном состоянии 1 С г + .
Квантово-химические расчеты предсказывают, что молекулярная форма существует в димерном основном состоянии с двойными водородными мостиками, с небольшим формальным энергетическим барьером или вообще без него . [ нужна ссылка ] Димер можно назвать ди-мк-гидридо-бис(гидридоцинк) согласно номенклатуре добавок IUPAC.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Энталер, Стефан (1 февраля 2013 г.). «Наступление эпохи цинка в гомогенном катализе?». АКС-катализ . 3 (2): 150–158. дои : 10.1021/cs300685q .
- ^ А. Э. Финхольт, А. С. Бонд-младший, Х. И. Шлезингер; Связь; Шлезингер (1947). «Литий-алюминийгидрид, гидрид алюминия и гидрид лития-галлия и некоторые их применения в органической и неорганической химии». Журнал Американского химического общества . 69 (5): 1199–1203. дои : 10.1021/ja01197a061 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б с Херрманн, Вольфганг А. (1997). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии . Георг Тиме Верлаг. ISBN 978-3-13-103061-0 .
- ^ Эгон Виберг, Арнольд Фредерик Холлеман (2001) Неорганическая химия , Elsevier ISBN 0-12-352651-5
- ^ Грин, Тим М.; Браун, Венди; Эндрюс, Лестер; Даунс, Энтони Дж.; Чертихин Георгий Владимирович; Рунеберг, Нино; Пюикко, Пекка (1 мая 1995 г.). «Матричная инфракрасная спектроскопия и ab initio исследования ZnH2, CdH2 и родственных им гидридов металлов». Журнал физической химии . 99 (20): 7925–7934. дои : 10.1021/j100020a014 .
- ^ Ван, Сюэфэн; Эндрюс, Лестер (2004). «Инфракрасные спектры молекул и твердых тел гидридов Zn и Cd». Журнал физической химии А. 108 (50): 11006–11013. Бибкод : 2004JPCA..10811006W . дои : 10.1021/jp046414m . ISSN 1089-5639 .
- ^ Грочала, Войцех; Эдвардс, Питер П. (18 февраля 2004 г.). «Термическое разложение невнедренных гидридов для хранения и производства водорода». Химические обзоры . 104 (3): 1283–1316. дои : 10.1021/cr030691s . ПМИД 15008624 .
- ^ В. А. Херрманн, изд. (1999). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии . Штутгарт: Тиме. п. 115. ИСБН 978-3-13-103061-0 .
- ^ Шайесте, Алиреза; Журнал Американского химического общества (2004). «Вибро-вращательные спектры эмиссии газообразных ZnH 2 и ZnD 2 ». Журнал Американского химического общества . 126 (44): 14356–14357. Бибкод : 2004ЯЧС.12614356С . дои : 10.1021/ja046050b . ПМИД 15521746 .