Гидрид - это анион водорода, H-, или, чаще всего, соединение, в котором один или несколько водородных центров обладают нуклеофильными, восстановительными или основными свойствами. В соединениях, которые рассматриваются как гидриды, атом водорода связан с более электроположительным элементом или группой. Однако основная полярность связи металл-водород приводит к тому, что гидриды бурно реагируют с водой, часто необратимым образом.
Категории гидридов
Существует три основных типа гидридов (i) солевой гидрид или ионный гидрид, (ii) металлический гидрид и (iii) ковалентный гидрид, которые можно различать по типу химической связи. Четвертый тип гидридов, димерный гидрид (примером которого является боран, BH3), также может быть идентифицирован на основе структуры.
Солевые, или ионные, гидриды определяются присутствием водорода в качестве отрицательно заряженного иона (т.е. H-). К солевым гидридам обычно относят гидриды щелочных и щелочноземельных металлов (за исключением гидрида бериллия, BeH2, и гидрида магния, MgH2). Эти металлы вступают в прямую реакцию с водородом при повышенных температурах (30-700 °C [570-1300 °F]), в результате чего образуются гидриды общих формул MH и MH2. В чистом виде такие соединения представляют собой белые кристаллические твердые вещества, но обычно они имеют серый цвет, что обусловлено наличием примесей в металле.
Гидриды металлов образуются при нагревании газообразного водорода с металлами или их сплавами. Наиболее тщательно изучены соединения наиболее электроположительных переходных металлов (семейства скандия, титана и ванадия). Например, в семействе титана титан (Ti), цирконий (Zr) и гафний (Hf) образуют нестехиометрические гидриды, когда поглощают водород и выделяют тепло. Эти гидриды обладают химической реактивностью, сходной с реактивностью самого мелкодисперсного металла: они стабильны на воздухе при температуре окружающей среды, но реактивны при нагревании на воздухе или при взаимодействии с кислотными соединениями. Они также имеют внешний вид металла, представляя собой серовато-черные твердые вещества. Металл находится в степени окисления + 3, а связь преимущественно ионная.
Ковалентные гидриды - это преимущественно соединения водорода с неметаллами, в которых связи, очевидно, представляют собой электронные пары, разделяемые атомами с сопоставимыми электроотрицательностями. Например, большинство гидридов неметаллов являются летучими соединениями, удерживаемыми вместе в конденсированном состоянии относительно слабыми ван-дер-ваальсовыми межмолекулярными взаимодействиями. Ковалентные гидриды - это жидкости или газы, которые имеют низкую температуру плавления и температуру кипения, за исключением тех случаев (например, воды), когда их свойства изменяются за счет водородных связей. Ковалентные гидриды могут быть образованы из бора (B), алюминия (Al) и галлия (Ga) из группы 13 в Периодической таблице (табл. 3.7). Ионные виды водорода бора (BH4-) и алюминия (AlH4-) широко используются в качестве источников гидридов.
Применение гидридов
* Гидриды, такие как борогидрид натрия, алюминиево-литиевый гидрид, диизобутилалюминиевый гидрид (DIBAL) и супергидрид, широко используются в качестве восстановителей в химическом синтезе. Гидрид присоединяется к электрофильному центру, обычно ненасыщенному углероду.
* Гидриды, такие как гидрид натрия и гидрид калия, используются в качестве сильных оснований в органическом синтезе. Гидрид реагирует со слабой кислотой Бронстеда, выделяя H2.
* Гидриды, такие как гидрид кальция, используются в качестве влагопоглотителей, то есть сушильных агентов, для удаления следов воды из органических растворителей. Гидрид вступает в реакцию с водой, образуя водород и соль гидроксида. Затем сухой растворитель можно перегнать или перелить в вакуум из "банка с растворителем".
* Гидриды играют важную роль в технологиях аккумуляторных батарей, таких как никель-металл-гидридные батареи. Различные гидриды металлов были рассмотрены на предмет использования в качестве средства хранения водорода для электромобилей, работающих на топливных элементах, и других аспектов водородной экономики.
* Гидридные комплексы являются катализаторами и каталитическими промежуточными продуктами в различных гомогенных и гетерогенных каталитических циклах. Важными примерами являются катализаторы гидрирования, гидроформилирования, гидросилилирования, гидродесульфуризации. Даже некоторые ферменты, например, гидрогеназа, работают через гидридные промежуточные продукты. Энергоноситель никотинамид аденин динуклеотид реагирует как донор гидридов или гидридный эквивалент.
Ссылка
Джеймс Г. Спейт: Восстановление природных вод - химия и технология. 2020, стр. 91-129
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydride
