Wodorek jonów jest wodór anion H - . W rozszerzeniu termin wodorek oznacza związek chemiczny składający się z wodoru i innego pierwiastka, który jest jeszcze mniej elektroujemny (lub o porównywalnej elektroujemności ). Pierwotnie termin „wodorek” był ściśle zarezerwowany dla związków zawierających metale , ale definicja została rozszerzona na związki, w których wodór ma bezpośrednie połączenie z innym pierwiastkiem, a wodór jest pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym.
Wodorki można klasyfikować według typów wiązań i charakteru związanych substancji:
W wodorkach zawierających pierwiastki grup głównych elektroujemność pierwiastka w stosunku do wodoru określa, czy związek należy do jednego z dwóch pierwszych typów. Metale elektrododatnie na lewo od układu okresowego tworzą jonowe wodorki.
W wodorkach jonowych wodór zachowuje się jak pierwiastek elektroujemny i odbiera elektron z metalu, tworząc jon wodorkowy (H - ), uzyskując w ten sposób stabilną konfigurację elektronową helu lub kończąc orbital s. Drugi pierwiastek jest metalem bardziej elektrododatnim niż wodór, zwykle metalem alkalicznym lub ziem alkalicznych . Te wodorki są binarne, jeśli mają tylko dwa pierwiastki, w tym wodór. Wzór chemiczny jonowych wodorków dwuskładnikowych to MH, tak jak w wodorku litu lub MH 2, jak w przypadku wodorku magnezu . Wodorki galu , indu , talu i lantanowców są również jonowe. Ich struktura jest całkowicie krystaliczna .
Przygotowuje się je w reakcji pierwiastka z gazowym wodorem, w razie potrzeby pod ciśnieniem. Na przykład dla wodorku sodu NaH:
2 Na + H 2 → 2 NaH
Wodorki jonowe są powszechnie stosowane w chemii syntetycznej. Są silnymi zasadami i silnymi środkami redukującymi. Jednak jon wodorkowy jest tak zwanym twardym nukleofilem, a zatem nie nadaje się do redukcji grup organicznych, takich jak ketony czy aldehydy , w tym przypadku będzie działał jako zasada. Te wodorki są używane do wytwarzania innych wodorków, takich jak tworzenie wodorku litowo-glinowego:
4 LiH + AlCl 3 → LiAlH 4 + 3 LiCl
Wodorki jonowe, będące mocnymi zasadami, ulegają zniszczeniu w kontakcie z wodą w reakcji kwasowo-zasadowej .
H - + H 2 O → H 2 (gaz) + OH -
Ta reakcja jest egzotermiczna i uwalnia wodór , bardzo łatwopalny gaz.
W wodorkach kowalencyjnych wodór jest połączony wiązaniem kowalencyjnym z pierwiastkami bardziej elektrododatnimi: borem , glinem i berylem . Wodór nie tworzy z nimi składników prawdziwie jonowych w normalnych warunkach (jonowy lub kowalencyjny charakter wiązania jest związany z różnicą w elektroujemności ). Wodorki kowalencyjne wykazują słabe wiązanie londyńskie i dlatego są lotne w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym.
Glinowodorek i beryl są polimerami z uwagi na ich wiązań wielokrotnych. Boran ma szczególną cechę bycia dimeru w fazie gazowej. Właściwości kowalencyjnych wodorków różnią się indywidualnie.
Oto nazewnictwo tych wodorków:
Złożony z pośredniej struktury poprzednich, najczęściej stosowanych w chemii syntetycznej. Atomy wodoru są kowalencyjnie związane z atomem bardziej elektrododatnim, tworząc anion, do którego naturalnie dodaje się kation. Dwa najbardziej powszechne to borowodorek sodu NaBH 4oraz wodorek litowo - glinowy LiAlH 4. Związki te są podobne do jonowych wodorków zasad i nukleofilów, ale reagują łatwiej w ten drugi sposób. Służą do redukcji grup funkcyjnych, takich jak ketony , aldehydy , estry , amidy ...
Borowodorek sodu jest trwały w wodnym roztworze zasadowym. Cyjanoborowodorek sodu i triacetyloborowodorek sodu można stosować w lekko kwaśnym roztworze wodnym.
Charakter ich wiązania zależy bardzo silnie od jednego pierwiastka do drugiego i zmienia się w zależności od warunków zewnętrznych, takich jak temperatura , ciśnienie, jak w przypadku wodorku niklu .
Wodorek tytanu jest polimerowym.
W innych związkach wodór jest śródmiąższowy. Cząsteczka wodoru dysocjuje, a atomy wodoru osadzają się w otworach sieci krystalicznej. Bardzo często nie ma stechiometrii ; jest to raczej rozwiązanie . Wodór uwięziony w sieci może tam migrować, reagować z obecnymi zanieczyszczeniami i pogarszać właściwości materiału.
Na przykład wodorek palladu nie jest jeszcze w pełni uważany za związek, chociaż prawdopodobnie tworzy PdH 2. Cząsteczka wodoru w nieznany dotąd sposób dzieli elektron z palladem i ukrywa się w przestrzeniach struktury kryształu palladu. Pallad pochłania nawet 900-krotność własnej objętości wodoru w temperaturze pokojowej i dlatego jest prawdopodobnie najlepszym sposobem transportu wodoru do ogniw paliwowych w pojazdach. Wodór jest uwalniany jako funkcja temperatury i ciśnienia, ale nie jako funkcja składu chemicznego. Wodorki śródmiąższowe są obiecujące w zakresie przechowywania wodoru. W ciągu ostatnich 25 lat opracowano wiele wodorków porów, które absorbują i desorbują wodór w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym.
Zasadniczo opierają się na związkach międzymetalicznych. Jednak ich zastosowanie jest nadal ograniczone, ponieważ są one zdolne do magazynowania jedynie 2% wagowych wodoru, co nie wystarcza do zastosowań motoryzacyjnych.
Do magazynowania wodoru w ogniwach samochodów elektrycznych i akumulatorów stosuje się zwykle różne wodorki metali. Połączenie między temperaturą dostarczanego ciepła a ciśnieniem zwalniającym pozwala na wykorzystanie go jak do sprężania wodoru w sprężarce wodorkowej .
Mają również ważne zastosowania jako środek redukujący.
Przykłady: