hidruro

Estos son compuestos estequiométricos de hidrógeno. Los hidruros iónicos o salinos ^{[ 15 ]} están compuestos de hidruro unido a un metal electropositivo, generalmente un metal alcalino o alcalinotérreo . Los lantánidos divalentes , como el europio y el iterbio, forman compuestos similares a los de los metales alcalinotérreos más pesados. En estos materiales, el hidruro se considera un pseudohaluro . Los hidruros salinos son insolubles en disolventes convencionales, lo que refleja sus estructuras no moleculares. Los hidruros iónicos se utilizan como bases y, ocasionalmente, como reactivos reductores en síntesis orgánica . ^{[ 16 ]}

C ₆ H ₅ C(O)CH ₃ + KH → C ₆ H ₅ C(O)CH ₂ K + H ₂

Los disolventes típicos para este tipo de reacciones son los éteres . El agua y otros disolventes próticos no pueden servir como medio para los hidruros iónicos, ya que el ion hidruro es una base más fuerte que el hidróxido y la mayoría de los aniones hidroxilo . En una reacción ácido-base típica se libera hidrógeno gaseoso.

NaH + H2O _→ H2 ₍ g) + NaOH

ΔH = −83,6 kJ/mol, ΔG = −109,0 kJ / mol  

Con frecuencia, los hidruros de metales alcalinos reaccionan con los haluros metálicos. El hidruro de litio y aluminio (a menudo abreviado como LAH) se obtiene a partir de reacciones del hidruro de litio con el cloruro de aluminio .

4 LiH + AlCl ₃ → LiAlH ₄ + 3 LiCl

Según algunas definiciones, los hidruros covalentes abarcan todos los demás compuestos que contienen hidrógeno. Algunas definiciones limitan los hidruros a los centros de hidrógeno que reaccionan formalmente como hidruros, es decir, son nucleofílicos, y a los átomos de hidrógeno unidos a centros metálicos. Estos hidruros se forman a partir de todos los no metales verdaderos (excepto los elementos del grupo cero) y los elementos Be, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi y Po, que normalmente son de naturaleza metálica; es decir, esta clase incluye los hidruros de los elementos del bloque p. En estas sustancias, el enlace hidruro es formalmente un enlace covalente muy similar al enlace que forma un protón en un ácido débil . Esta categoría incluye hidruros que existen como moléculas discretas, polímeros u oligómeros, e hidrógeno que ha sido quimioadsorbido a una superficie. Un segmento particularmente importante de los hidruros covalentes son los hidruros metálicos complejos , hidruros solubles potentes que se utilizan comúnmente en procedimientos sintéticos.

Los hidruros moleculares suelen incluir ligandos adicionales; por ejemplo, el hidruro de diisobutilaluminio (DIBAL) consta de dos centros de aluminio unidos por ligandos hidruro. Los hidruros solubles en disolventes comunes se utilizan ampliamente en síntesis orgánica. Son especialmente comunes el borohidruro de sodio ( NaBH₄ ), _el hidruro de litio y aluminio , y reactivos impedidos estéricamente como el DIBAL.

Los hidruros intersticiales existen con mayor frecuencia dentro de metales o aleaciones. Tradicionalmente se les denomina "compuestos" aunque no se ajustan estrictamente a la definición de un compuesto, asemejándose más a aleaciones comunes como el acero. En estos hidruros, el hidrógeno puede existir como entidades atómicas o diatómicas. El procesamiento mecánico o térmico, como doblar, golpear o recocer, puede causar que el hidrógeno precipite de la solución por desgasificación. Su enlace generalmente se considera metálico . Estos metales de transición y lantánidos a granel forman hidruros binarios intersticiales cuando se exponen al hidrógeno. Estos sistemas suelen ser no estequiométricos , con cantidades variables de átomos de hidrógeno en la red. En ingeniería de materiales, el fenómeno de fragilización por hidrógeno resulta de la formación de hidruros intersticiales. Los hidruros de este tipo se forman según uno de dos mecanismos principales. El primer mecanismo implica la adsorción de dihidrógeno, seguida de la ruptura del enlace HH, la deslocalización de los electrones del hidrógeno y, finalmente, la difusión de los protones en la red metálica. El otro mecanismo principal implica la reducción electrolítica del hidrógeno ionizado en la superficie de la red metálica, seguida también de la difusión de los protones en la red. El segundo mecanismo es responsable de la expansión volumétrica temporal observada en ciertos electrodos utilizados en experimentos electrolíticos.

El paladio absorbe hasta 900 veces su propio volumen de hidrógeno a temperatura ambiente, formando hidruro de paladio . Este material se ha considerado como un medio para transportar hidrógeno en pilas de combustible vehiculares . Los hidruros intersticiales se muestran prometedores como método para el almacenamiento seguro de hidrógeno . Estudios de difracción de neutrones han demostrado que los átomos de hidrógeno ocupan aleatoriamente los intersticios octaédricos en la red metálica (en una red fcc hay un hueco octaédrico por átomo de metal). El límite de absorción a presiones normales es PdH0.7, lo que indica que aproximadamente el 70% de los huecos octaédricos están ocupados. ^{[ 17 ]}

Se han desarrollado numerosos hidruros intersticiales que absorben y liberan hidrógeno fácilmente a temperatura ambiente y presión atmosférica. Suelen basarse en compuestos intermetálicos y aleaciones de solución sólida. Sin embargo, su aplicación aún es limitada, ya que solo pueden almacenar alrededor del 2 % en peso de hidrógeno, lo cual resulta insuficiente para aplicaciones automotrices. ^{[ 18 ]}

Los hidruros de metales de transición incluyen compuestos que pueden clasificarse como hidruros covalentes . Algunos incluso se clasifican como hidruros intersticiales y otros como hidruros puente. Los hidruros clásicos de metales de transición presentan un enlace simple entre el centro de hidrógeno y el metal de transición. Algunos hidruros de metales de transición son ácidos, por ejemplo, HCo(CO) ₄ y H ₂ Fe(CO) ₄ . Los aniones nonahidridorenato de potasio [ ReH ₉ ] ²⁻ y [ FeH ₆ ] ⁴⁻ son ejemplos de la creciente colección de hidruros metálicos homolépticos moleculares conocidos . ^{[ 20 ]} Como pseudohaluros , los ligandos hidruro son capaces de unirse con centros de hidrógeno polarizados positivamente. Esta interacción, llamada enlace de dihidrógeno , es similar al enlace de hidrógeno , que existe entre protones polarizados positivamente y átomos electronegativos con pares solitarios abiertos.

Los hidruros que contienen protio se conocen como protidos, los hidruros que contienen deuterio se conocen como deuteruros y los hidruros que contienen tritio se conocen como tritidos. Algunos deuteruros, como el LiD , son combustibles de fusión importantes en armas termonucleares y moderadores útiles en reactores nucleares .

Existen compuestos aniónicos mixtos que contienen hidruro junto con otros aniones. Entre ellos se incluyen hidruros de boruro, carbohidruros , hidridonitruros , oxihidruros y otros.

Según la convención de la IUPAC , por precedencia (electronegatividad estilizada), el hidrógeno se sitúa entre los elementos del grupo 15 y el grupo 16. Por lo tanto, tenemos NH₃ _, «hidruro de nitrógeno» (amoniaco), frente a H₂O _, «óxido de hidrógeno» (agua). Esta convención a veces se rompe con el polonio, que, debido a su metalicidad, suele denominarse «hidruro de polonio» en lugar del esperado «polonuro de hidrógeno».