ما هو هيدريد المعادن؟

هيدريدات الفلزات هي معادن تم ربطها بالهيدروجين لتكوين مركب جديد. أي مركب هيدروجين مرتبط بآخر عنصر معدني يمكن أن يسمى بفعالية هيدريد معدني. بشكل عام ، تكون الرابطة تساهمية في طبيعتها ، ولكن بعض الهيدرات تتكون من روابط أيونية. الهيدروجين له أكسدة عدد -1. يمتص المعدن الغاز الذي يشكل الهيدريد.

تشمل الأمثلة الأكثر شيوعًا على هيدرات المعادن الألومنيوم ، البورون، بوروهيدريد الليثيوم وأملاح مختلفة. على سبيل المثال ، تشمل هيدرات الألومنيوم هيدريد ألومنيوم الصوديوم. هناك عدد من أنواع الهيدريدات. وهذا يشمل الألومنيوم ، البريليوم ، الكادميوم ، السيزيوم ، الكالسيوم ، النحاس ، الحديد ، الليثيوم ، المغنيسيوم ، النيكل ، البلاديوم ، البلوتونيوم ، روبيديوم البوتاسيوم ، الصوديوم ، الثاليوم ، التيتانيوم ، اليورانيوم ، وهيدرات الزنك.

هناك أيضًا العديد من هيدرات المعادن الأكثر تعقيدًا المناسبة للاستخدامات المختلفة. غالبًا ما تكون هذه الهيدرات المعدنية المعقدة قابلة للذوبان في المذيبات الأثيرية.

هناك أربع فئات من هيدريد المعادن. أكثر هيدريد شيوعًا هو تلك التي تتشكل مع هيدرات فلزية ثنائية الهيدروجين المدبلجة. يوجد مركبين فقط - الهيدروجين والمعدن. هذه الهيدرات غير قابلة للذوبان بشكل عام ، كونها موصلة.

الأنواع الأخرى من هيدرات الفلزات أقل شيوعًا أو معروفة ، بما في ذلك هيدريد الفلز الثلاثي ، ومجمعات التنسيق ، وهيدريد الكتلة.

تتشكل هيدرات المعادن عبر واحد من أربعة توليفات. الأول هو نقل هيدريد ، وهو تفاعلات تحول. ثم هناك تفاعلات إزالة ، والتي تتضمن القضاء على هيدرات بيتا وألفا هيدريد.

والثالث هو الإضافات المؤكسدة ، والتي هي بشكل عام انتقال الهيدروجين إلى مركز فلز منخفض التكافؤ. والرابع هو انشقاق ثنائي الهيدروجين ، غير المتجانسة ، وهذا يحدث عندما تتشكل الهيدريد عند معالجة المجمعات المعدنية بالهيدروجين في وجود قاعدة.

هناك مجموعة متنوعة من المجمعات ، بما في ذلك hayrides القائم على Mg ، والمعروفة بسعتها التخزينية ومستقرة حرارياً. وقد فتح اختبار هذه المركبات تحت ضغط عالٍ هيدرات لاستخدامات جديدة. يمنع الضغط العالي التحلل الحراري.

من حيث سد الهيدرات ، فإن الهيدرات المعدنية ذات الهيدرات الطرفية طبيعية ، ومعظمها قليل القلة. يتضمن الهيدريد الحراري الكلاسيكي ربط المعادن والهيدروجين. في هذه الأثناء ، يعتبر جسر ليجند جسرًا كلاسيكيًا يستخدم الهيدروجين لربط معدنين. ثم هناك جسر ثنائي هيدروجين غير تقليدي. يحدث هذا عندما يرتبط ثنائي الهيدروجين بمعدن.

يجب أن يتطابق عدد الهيدروجين مع رقم أكسدة المعدن. على سبيل المثال ، رمز هيدريد الكالسيوم هو CaH2 ، لكن Tin هو SnH4.

غالبًا ما تُستخدم هيدرات المعادن في تطبيقات خلايا الوقود التي تستخدم الهيدروجين كوقود. غالبًا ما توجد هيدرات النيكل في أنواع مختلفة من البطاريات ، وخاصة بطاريات NiMH. تعتمد بطاريات هيدريد معدن النيكل على هيدرات المركبات المعدنية الأرضية النادرة ، مثل اللانثانم أو النيوديميوم المرتبط بالكوبالت أو المنغنيز. يعمل هيدريد الليثيوم وبوروهيدريد الصوديوم كعوامل اختزال في تطبيقات الكيمياء. تتصرف معظم الهيدرات كعوامل اختزال في التفاعلات الكيميائية.

بالإضافة إلى خلايا الوقود ، تُستخدم هيدرات المعادن لتخزين الهيدروجين وقدرات الضواغط. كما تستخدم هيدريد المعادن لتخزين الحرارة ومضخات الحرارة وفصل النظائر. وتشمل الاستخدامات أجهزة الاستشعار والمنشطات والتنقية والمضخات الحرارية والتخزين الحراري والتبريد.