Hidridi: definicija, vrste in primeri (kovinski, kovalentni, intersticijski)

Hidridi: definicija, vrste in primeri (kovinski, kovalentni, intersticijski). Lastnosti, reaktivnost, nastanek v periodnem sistemu in uporabe (voda, amoniak, NiMH baterije).

Hidrid je spojina z vodikom, vezanim na druge elemente. Razen nekaj žlahtnih plinov lahko vsi elementi v periodnem sistemu tvorijo hidride. Vodik v hidridih lahko nastopa v zelo različnih oksidacijskih stanjih in vezavah (od iona H− do kovalentne vezi ali v molekularni obliki H2 v kompleksih), zato se lastnosti hidridov močno razlikujejo. Nekateri hidridi so plini pri sobni temperaturi (npr. H2, NH3, H2S), drugi so tekočine ali trdni snovi; nekateri so stabilni, drugi močno reaktivni ali netrajni.

Razvrstitev hidridov po vezavi

Hidride običajno razvrščamo glede na naravo vezi med vodikom in drugim elementom. Glavne skupine so:

• Ionski (kovinski) hidridi
• Kovalentni hidridi
• Kovinski ali intersticijski hidridi
• Kompleksni ali anionski hidridi (npr. borohidridi, alanati)

Ionski (kovinski) hidridi

Kovinski hidridi: spojine z ionsko vezjo. So zelo reaktivni, zato jih je težko raztopiti. Večina alkalnih kovin in kovin z alkalnimi zemljinami tvori ionske hidride. V teh spojinah deluje vodik kot anion H−; primeri vključujejo NaH in CaH2. Ionski hidridi se ob stiku z vodo hidrolizirajo in sproščajo hidrogen (npr. NaH + H2O → NaOH + H2) – zato jih uporabljamo kot močne reducirne agentke in kot vir vodika, a hkrati zahtevajo previdno ravnanje zaradi vnetljivosti in reaktivnosti.

Kovinski ali intersticijski hidridi

Kovinski ali intersticijski hidridi: Imajo kovinske lastnosti, kot sta dobra električna prevodnost in toplotna prevodnost. Imenujejo se intersticijski, ker lahko vodik vstopi v kovinsko mrežo (ogrodje kovinskih atomov). Kovinski hidridi večinoma nastajajo iz kovin iz 3. do 5. skupine periodnega sistema in iz prehodnih kovin; vodik se vtakne v intersticije (majhne prostore) kristalne mreže. Ti hidridi pogosto absorbirajo in sproščajo vodik reverzibilno, zato so pomembni za skladiščenje vodika. Nekateri od njih se uporabljajo v nikelj-metalhidridni bateriji in v drugih tehnologijah za shranjevanje energije (primeri vključujejo LaNi5Hx in Mg2NiH4).

Kovalentni hidridi

Kovalentni hidridi: V njih so kovalentne vezi med vodikom in drugim elementom. Večina elementov bloka p tvori kovalentne hidride. Mnogi od teh hidridov so nestabilni na zraku ali v vodi ali pri segrevanju. Ogljikovodiki so hidridi ogljika, amoniak je hidrid dušika, voda pa je hidrid kisika. Kovalentni hidridi obsegajo širok razpon lastnosti: od nepolarnih molekul (npr. CH4) do polarnih in vodikove vezi tvornih spojin (npr. H2O, NH3). Nekateri so kisli (npr. HCl — oziroma klorovodikova kislina v vodi), drugi so bazični (amoniak) ali amphoterni (nekateri hidridni oksidi in hidridi aluminija/berilija).

Kompleksni in anionski hidridi

Poleg zgornjih tipov obstajajo še kompleksni ali anionski hidridi, kot so borohidridi (npr. NaBH4) in alanati (npr. LiAlH4). Ti spojini vsebujeta kompleksne hidridne skupine (BH4−, AlH4−) in so pomembne kot močni reducirni reagenti v organski sintezi ter tudi kot potencialni materiali za shranjevanje vodika. Obstajajo tudi kompleksi dihidrogena, kjer je molekula H2 vezana na kovinski center kot ligand.

Uporaba in varnost

• Uporabe: hidride uporabljamo kot reducirna sredstva v kemiji (LiAlH4, NaBH4), kot nosilce vodika v baterijah in sistemih za skladiščenje vodika ter v industrijskih procesih. Nekateri organski hidridni derivati so goriva ali sestavine goriv (npr. hidrazin v raketnem gorivu).
• Varnost: mnogi hidride so močno reaktivni — ionski hidridi reagirajo z vodo in sproščajo vnetljiv vodik; nekateri so strupeni ali jedki; nekatere kovinske hidride so piroforične (se lahko samovžgejo na zraku). Pri rokovanju z hidride upoštevajte varnostne postopke, suhost okolja in primerno zaščito.

Kratek povzetek

Hidridi so zelo raznolika skupina spojin vodika z drugimi elementi. Razlikujemo ionske (kovinske), kovalentne, intersticijske (kovinske) in kompleksne hidride. Njihove lastnosti — stabilnost, topnost, prevodnost, reaktivnost — so določene z naravo vezi in vrste elementa, s katerim je vodik vezan. Zaradi tega so hidride pomembni tako v naravnih procesih kot v industriji in tehnologiji, a pogosto zahtevajo previdno ravnanje zaradi svoje reaktivnosti.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je hidrid?

V: Ali lahko vsi elementi tvorijo hidride?

V: Kaj so kovinski hidridi?

V: Kaj so intersticijski hidridi?

V: Kaj so kovalentni hidridi?

V: Kateri so nekateri primeri hidridov?

V: Katere so nekatere podobnosti med hidridi?

Išči po črki