Ion hidrură

Ion hidrur, ion de hidrogen încărcat negativ, H - este un sistem fizic format dintr-un proton și doi electroni . Doi electroni creează învelișul de electroni a ionului hidrură, a cărui configurație electronică este 1s 2 . Cu alte cuvinte, nucleul ionului hidrură este înconjurat de un nor de doi electroni cu spini electroni antiparaleli [1] . Formarea unui ion hidrură este descrisă de un model fizic de ionizare prin impact a unui atom de hidrogen de către un electron. Ionizarea se datorează captării unui electron suplimentar de către un atom de hidrogen cu formarea unui ion de hidrogen încărcat negativ și eliberarea de energie:

{\mathsf {H+e^{-}\rightarrow H^{-},\\Delta H_{298}^{0}=-66,9kJ/mol))

Un electron, având o sarcină electrică elementară negativă (q = 1,6 10 −19 C), creează un câmp electric cu o putere

{\mathsf {E={\frac {q}{R^{2}}}}}

Intensitatea câmpului electric la o distanță R de o sarcină de aproximativ 10 Å este de zeci de milioane de volți pe centimetru [2] . Acest câmp electric duce la o polarizare prin deformare a unui atom de hidrogen neutru care intră în câmpul electric al unui electron. Centrul învelișului electronic al atomului de hidrogen este deplasat față de nucleu cu o anumită distanță L în direcția opusă electronului care se apropie. Electronul care se apropie, așa cum spune, deplasează electronul din el de atomul de hidrogen. Deformarea duce la apariția unui moment dipol indus μ în atomul de hidrogen.

{\mathsf {\mu =\alpha _{e}E=Lq)}

Deplasarea centrului învelișului electronic al atomului de hidrogen L este invers proporțională cu pătratul distanței atomului de hidrogen de electronul R care se apropie:

{\mathsf {L={\frac {\alpha _{e}}{R^{2}}}}}

Deoarece polarizabilitatea electronică a atomului de hidrogen este α e = 0,66Å [3] , atunci

{\mathsf {L={\frac {0,6}{R^{2}}}}}

(fig.1)

Convergența atomului de hidrogen și a electronului este posibilă până când centrele regiunilor de densitate probabilă de a găsi ambii electroni devin echidistante de nucleul sistemului combinat - un ion de hidrogen încărcat negativ. Această stare a sistemului apare atunci când

{\mathsf {r_{e}=L=R={\sqrt[{3}]{0,66}}=0,871A}}

unde r e este raza orbitală a învelișului cu doi electroni a ionului hidrură H - .

Sunt cunoscute structuri ionice care conțin în compoziția lor ionul hidrură H - . Compușii de acest tip se formează prin interacțiunea directă a celor mai active metale (Na, Ca etc.) cu hidrogenul în timpul încălzirii. Prin natura lor sunt săruri tipice. Toate hidrurile de metale alcaline ( hidrură de litiu , hidrură de sodiu , hidrură de potasiu , hidrură de cesiu ) formează o structură cristalină cubică . Topiturile lor sunt foarte conductoare electric; în timpul electrolizei hidrurilor topite, hidrogenul este eliberat la anod.

Ion hidrură H - este un intermediar în hidrogenarea compușilor organici prin legături multiple, dehidrogenarea hidrocarburilor , în reacțiile lui Chichibabin , Sommle și altele.Ionul hidrură H - se formează și prin bombardarea cu electroni a moleculelor de apă [4] .

Ionul hidrură H - este un donor de pereche de electroni în mecanismul donor-acceptor pentru formarea unei legături chimice covalente , de exemplu

{\mathsf {H^{+}+H^{-}\rightarrow H_{2)))

Adăugarea unui ion hidrură la o moleculă BH 3 duce la formarea unui ion complex (complex) BH 4 - :

{\mathsf {BH_{3}+H^{-}\rightarrow [BH_{4}]^{-)))

Vezi și

Note

↑ Akhmetov N. S. Chimie anorganică. - Ed. a II-a, revizuită. si adaug., cu ill. - M . : „Școala superioară”, 1975. - 672 p.
↑ Nekrasov B.V. Curs de chimie generală. - M. : Goshimizdat, 1962. - 976 p.
↑ Manualul unui chimist. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - M. - L .: Editura de literatură chimică, 1962. - S. 385. - 1071 p.
↑ Dicţionar enciclopedic chimic / redactor-şef I. L. Knunyants. - M . : Enciclopedia Sovietică, 1983. - S. 131 . — 792 p.