水素原子の陰イオンは水素化物と呼ばれます。水素元素は、周期表のさまざまな元素と反応する可能性があります。水素およびヒドリド化学化合物の求核性、塩基性、および還元性は、それぞれの化合物に見られます。いくつかの希ガスを除いて、周期表のすべての元素は、いくつかの希ガスを除いて、水素化物化合物を作成するために使用されます.
水素化物イオンと元素の間に形成される結合に基づいて、検討中の特定の水素化物化合物の特性を説明することができます。分子の分子式はHで、分子量は1モルあたり約1.008gです。水素原子は、周期表の VA グループに属する元素と反応しないことが発見されました。水素化物ギャップは、この現象を説明するために使用される用語です。
水素化物の種類
水素化物は、水素原子と反応できる元素の種類と形成される化学結合に基づいて、イオン性水素化物、共有結合水素化物、および金属または格子間水素化物の 3 つのタイプに分類されます。イオン性水素化物は、最も一般的なタイプの水素化物です。このセクションでは、さまざまな種類の水素化物について簡単に見ていきます。水素原子間の化学結合と、水素原子と反応できる元素の種類を考慮すると、これらの水素化物は 3 つのカテゴリに分類できます。それらは次のように分類されます:イオン性水素化物、共有水素化物、金属水素化物、格子間水素化物。
次のセクションでは、各タイプの水素化物について説明します。
イオン性水素化物
イオン性水素化物は分類の最初のタイプであり、次のように分類されます。これらの電子価化合物は、アルカリ金属と S ブロック元素と水素原子との間の反応の結果として形成され、その結果、イオン性水素化物が形成されます。これらは、活動レベルが高いため、周期表で最も活発な元素と呼ばれます。それらは、固体状態の対応物と比較して、液体状態で異なる動作をする傾向があります。イオン性水素化物は、議論される最初のタイプの分類です。イオン性水素化物は、他の名前の中でも、生理食塩水水素化物および疑似ハロゲン化物としても知られています。それらは、Sブロック元素（アルカリフィエスタ金属としても知られる）および他のアルカリ金属が水素原子と反応して、Sブロック元素および他のアルカリ金属の場合のように、電子結合化合物を形成するときに形成される.これらは、最も活発な周期表の要素です。液体状態とは対照的に、固体状態では挙動が異なります。
イオン性水素化物は、固体状態では非揮発性、非導電性、および非導電性の結晶性物質です。対照的に、イオン性水素化物は、液体状態にあると優れた電気伝導体になります。アノードは、電気分解における水素ガスの生成にも関与しています。
MH(s)+H2O(l)→MOH(aq)+H2(g)
イオン性水素化物には、水素化ナトリウム (NaH)、水素化カリウム (KH)、水素化カルシウム (CaH2) などの化合物が含まれます。このカテゴリには、あらゆる形態のすべてのアルカリ金属水素化物が含まれます。
共有水素化物
共有水素化物は、1 つの水素原子が 1 つ以上の非金属元素と反応して共有水素化物が形成されるときに形成されます。第１３族から第１７族の元素は、互いに共有結合を形成する可能性が高い。イオン性水素化物の形成とは異なり、共有結合水素化物の形成は、電気陽性元素ではなく、電気陰性元素で発生します。電子対がこの場所で共有される可能性があります。共有結合水素化物は、存在する可能性のある別のタイプの水素化物です。これらの共有水素化物は、1 つの水素原子が 1 つまたは複数の非金属元素と反応して、共有水素化物が形成されるときに形成されます。通常、第 13 族から第 17 族に属する元素は、互いに共有結合を形成することができます。イオン性水素化物とは対照的に、電気陰性元素が互いに反応すると、共有結合水素化物が形成されます。電子対がこの場所で共有される可能性があります。反応に従って、共有結合水素化物は揮発性化合物または不揮発性化合物のいずれかに分類できます。
共有水素化物には、水素化ホウ素、水素化窒素、水素化シリコン (生理食塩水) などの化合物が含まれます。
金属水素化物
金属水素化物または格子間水素化物は、水素化物の 3 番目のタイプであり、最も一般的です。金属水素化物は、非化学量論的組成を持ち、これがそれらの際立った特徴の 1 つです。通常、格子間水素化物は、溶液中の遷移金属原子と水素原子の間の結合の形成によって形成されます。これらの水素化物は本質的に非常に硬く、非常に高い融点と沸点を持っています。このカテゴリには、別のタイプの水素化物があります。格子間水素化物は、化学量論的組成を有していない。それは彼らの際立った特徴です。通常、これらの格子間水素化物は、水素原子と 1 つまたは複数の遷移元素との間の結合の形成の結果として形成されます。非化学量論的であることに加えて、格子間水素化物または金属水素化物は、自然状態では非常に硬いです。それらはそれぞれ高沸点と高融点を持っています。 d ブロックと f ブロックの要素はすべて遷移要素です。電気を通す能力がありますが、いくつかの点でイオン性水素化物とは異なります。
水素化マグネシウム、水素化アルミニウム、水素化カドミウムなど、さまざまな種類の金属水素化物が、このタイプの金属水素化物の例であると考えられていました。
二元水素化物
これらの異なるタイプの水素化物すべてに加えて、二元水素化物は、別のカテゴリに分類されるユニークなタイプの水素化物です。二元水素化物には、水素化バリウム、水素化アルミニウム、水素化セシウム、水素化カルシウム、水素化リチウム、およびその他の元素などの化合物が含まれます。二元水素化物は、水素原子と結合を形成できる元素を含む化合物です。化学結合の形成に続いて、水素原子は電気陰性種の役割を果たします。これらのバイナリ水素化物には遊離の水素化物陰イオンがほとんどないため、非常にまれです。
水素化物の用途
存在するさまざまなタイプの水素化物に対して、いくつかの化学アプリケーションが見つかります。これらのアプリケーションの一部は、次のセクションにリストされています。
- 水素化アルミニウム リチウムは、化学反応を加速するために有機化学で使用できる強力な還元剤です。
アンモニアはさまざまな産業で使用されています。
- 化学プロセスに関して言えば、ホスフィンは建物の燻蒸プロセスに不可欠な成分です。
金属水素化物にはさまざまな用途があります。水素や熱の貯蔵、コンプレッサーとしての役割など、さまざまな目的に使用できます。
繊維産業では、水素化物は乾燥剤として使用され、乾燥プロセスをスピードアップします.
- 水素化物は、さまざまな用途で還元剤としても広く使用されています。
- 水素化物は、ニッケル水素電池などの蓄電池技術の開発に不可欠です。複数の金属水素化物が、燃料電池駆動の電気自動車や、リチウム イオン電池を含む水素経済のその他のコンポーネントの水素貯蔵として使用するために調査されています。
結論
水素原子の陰イオンはヒドリドとして知られています。水素が周期表の他の元素と接触すると、反応します。水素と水素化物の化合物は、求核性、還元性、および塩基性などの特性を示します。いくつかの希ガスを除いて、水素化物化合物は周期表のすべての元素で形成できます。水素化物は、水素原子と反応し、形成される化学結合の種類に基づいて、イオン性水素化物、共有結合水素化物、および金属または格子間水素化物の 3 つのタイプに分類されます。ニッケル水素電池です。複数の金属水素化物が、燃料電池駆動の電気自動車や、リチウム イオン電池を含む水素経済のその他のコンポーネントの水素貯蔵として使用するために調査されています。
