Гидрид цинка - Википедия - Zinc hydride

Гидрид цинка
Имена
Название ИЮПАК
Гидрид цинка (II)
Систематическое название ИЮПАК
Дигидрид цинка
Другие имена
Гидрид цинка
Цинкан
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
Характеристики
ZnH
2
Молярная масса67,425 г моль−1
ВнешностьБелые кристаллы
Структура
линейный по Zn
линейный
0 Д
Родственные соединения
Родственные соединения
Гидрид ртути (II)
Гидрид кадмия (II)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Гидрид цинка является неорганическое соединение с химическая формула ZnЧАС2. Это белое твердое вещество без запаха, которое при комнатной температуре медленно разлагается на элементы; несмотря на это, это самый стабильный из двоичный Первая строка гидриды переходных металлов.Разнообразие координационные соединения содержащие связи Zn-H используются в качестве восстановители,[1] однако ZnH2 сам по себе не имеет общих приложений.

Открытие и синтез

Гидрид цинка (II) был впервые синтезирован в 1947 г. Герман Шлезингер, через реакцию между диметилцинк и литийалюминийгидрид;[2] процесс, который был несколько опасен из-за пирофорный природа Zn (CH3)2.

Более поздние методы были преимущественно реакции метатезиса солей между галогенидами цинка и гидридами щелочных металлов, которые значительно безопаснее.[3][4] Примеры включают:

ZnBr2 + 2LiH → ZnH2 + 2LiBr
ZnI2 + 2 Неа + → ZnH2 + 2NaI
ZnI2 + 2 LiAlH4 → ZnH2 + AlH3 + 2LiI

Небольшие количества газообразного гидрида цинка (II) были также произведены лазерная абляция цинка в атмосфере водорода[5][6] и другие высокоэнергетические методы. Эти методы использовались для оценки свойств газовой фазы.

Химические свойства

Структура

Новые данные свидетельствуют о том, что в гидриде цинка (II) элементы образуют одномерную сеть (полимер ), будучи связаны ковалентные связи.[7] Другие низшие гидриды металлов полимеризуются аналогичным образом (см. гидрид алюминия ). Твердый гидрид цинка (II) является продуктом необратимой автополимеризации молекулярной формы, и молекулярная форма не может быть выделена в концентрации. Солюбилизация гидрида цинка (II) в неводных растворителях включает аддукты с молекулярным гидридом цинка (II), такие как ZnH2(ЧАС2) в жидком водороде.

Стабильность

Гидрид цинка (II) медленно разлагается до металлического цинк и ЧАС2 при комнатной температуре, причем разложение становится быстрым, если его нагреть выше 90 ° C.[8]

ZnH2 → H2 + Zn0

Это легко окисленный чувствительна как к воздуху, так и к влаге; гидролизуется медленно водой, но бурно водными кислотами,[3] что указывает на возможные пассивация через образование поверхностного слоя ZnO. Несмотря на это, более старые образцы могут быть пирофорными.[3] Таким образом, гидрид цинка можно рассматривать как метастабильный в лучшем случае, однако он по-прежнему самый стабильный из всех двоичный Первая строка гидриды переходных металлов (ср. гидрид титана (IV) ).

Молекулярная форма

Молекулярный гидрид цинка (II), ZnH2, был недавно идентифицирован как летучий продукт окисленного восстановления ионов цинка с борогидрид натрия.[нужна цитата ] Эта реакция аналогична окисленному восстановлению с литийалюминийгидрид однако большая часть образующегося гидрида цинка (II) находится в молекулярной форме. Это может быть связано с более низкой скоростью реакции, что предотвращает накопление полимеризующейся концентрации по ходу реакции. Это следует за более ранними экспериментами по прямому синтезу из элементов. Взаимодействие возбужденных атомов цинка с молекулярным водородом в газовой фазе исследовал Брекенридж. и другие с использованием методов лазерного насоса-зонда.[нужна цитата ] Благодаря своей относительной термической стабильности, молекулярный гидрид цинка (II) включен в короткий список молекулярных гидридов металлов, которые были успешно идентифицированы в газовой фазе (то есть не ограничиваются матричной изоляцией).

Средняя энергия связи Zn-H была недавно рассчитана и составила 51,24 ккал · моль.−1, а энергия связи H-H составляет 103,3 ккал · моль−1.[нужна цитата ] Следовательно, общая реакция почти эргонейтральна.

Zn(грамм) + H2 (г) → ZnH2 (г)

Было обнаружено, что молекулярный гидрид цинка в газовой фазе является линейным с длиной связи Zn-H 153,5 мкм.[9]

У молекулы можно найти синглетное основное состояние 1Σграмм+.

Квантово-химические расчеты предсказывают, что молекулярная форма будет существовать в димерном основном состоянии с двойным водородным мостиком, с небольшим или отсутствующим энергетическим барьером образования.[нужна цитата ]В соответствии с номенклатурой добавок IUPAC димер можно описать как ди-μ-гидридо-бис (гидридоцик).

Рекомендации

  1. ^ Энталер, Стефан (1 февраля 2013 г.). «Наступление цинкового века в гомогенном катализе?». Катализ ACS. 3 (2): 150–158. Дои:10.1021 / cs300685q.
  2. ^ А. Э. Финхольт, А. К. Бонд, младший, Х. И. Шлезингер; Связь; Шлезингер (1947). «Литий-алюминиевый гидрид, алюминиевый гидрид и литий-галлий гидрид и некоторые их применения в органической и неорганической химии». Журнал Американского химического общества. 69 (5): 1199–1203. Дои:10.1021 / ja01197a061.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  3. ^ а б c Херрманн, Вольфганг А. (1997). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии. Георг Тиме Верлаг. ISBN  978-3-13-103061-0.
  4. ^ Эгон Виберг, Арнольд Фредерик Холлеман (2001) Неорганическая химия, Эльзевьер ISBN  0-12-352651-5
  5. ^ Грин, Тим М .; Браун, Венди; Эндрюс, Лестер; Даунс, Энтони Дж .; Чертихин, Георгий В .; Рунеберг, Нино; Пюкко, Пекка (1 мая 1995 г.). «Матричные инфракрасные спектроскопические и ab initio исследования ZnH2, CdH2 и родственных видов гидридов металлов». Журнал физической химии. 99 (20): 7925–7934. Дои:10.1021 / j100020a014.
  6. ^ Ван, Сюэфэн; Эндрюс, Лестер (2004). «Инфракрасные спектры молекул гидридов Zn и Cd и твердых тел». Журнал физической химии A. 108 (50): 11006–11013. Bibcode:2004JPCA..10811006W. Дои:10.1021 / jp046414m. ISSN  1089-5639.
  7. ^ Грохала, Войцех; Эдвардс, Питер П. (18 февраля 2004 г.). «Термическое разложение гидридов без внедрения внедрения для хранения и производства водорода». Химические обзоры. 104 (3): 1283–1316. Дои:10.1021 / cr030691s. PMID  15008624.
  8. ^ W. A. ​​Herrmann, ed. (1999). Синтетические методы металлоорганической и неорганической химии. Штутгарт: Тиме. п. 115. ISBN  9783131030610.
  9. ^ Шайестех, Алиреза; Журнал Американского химического общества (2004). «Спектры колебательно-вращательного излучения газообразного ZnH.2 и ZnD2". Журнал Американского химического общества. 126 (44): 14356–14357. Дои:10.1021 / ja046050b. PMID  15521746.