Hidrīdi

Litija borhidrīda paraugs

Hidrīdi (grieķu: hydōr - ūdens) ir ūdeņraža binārie savienojumi ar tādiem elementiem, kas ievērojami mazāk elektronegatīvi par to. Hidrīdos ūdeņraža oksidēšanas pakāpe ir -1. Dažreiz par hidrīdiem nepareizi dēvē visus ūdeņraža bināros savienojumus. Ūdeņraža izotopu (protija, deitērija un tritija) veidotos hidrīdus dēvē attiecīgi par protīdiem, deiterīdiem un tritīdiem (sk. litija deiterīds).

Jonu hidrīdi

Jonu hidrīdi ir ūdeņraža savienojumi ar sārmu un sārmzemju metāliem, piemēram, kāliju (KH) vai kalciju (CaH₂). Tiem ir sāļu raksturs - jonu hidrīdi ir baltas, cietas vielas ar kristālisku struktūru un augstu kušanas temperatūru. Izkausētā veidā tiem piemīt liela elektrovadītspēja un tos var elektrolizēt (ūdeņradis izdalās uz anoda). Jonu hidrīdi daudzējādā ziņā līdzīgi halogenīdiem, piemēram, sārmu metālu hidrīdiem ir NaCl tipa kristāliskā struktūra. Pēc ķīmiskajām īpašībām jonu hidrīdi ir bāziski savienojumi (reaģējot ar ūdeni, dod sārmus).

KH + H₂O → 2KOH + H₂

Kovalentie hidrīdi

Atšķirībā no hidrīdiem ar jonu saiti, elementu, kas ir vairāk elektronegatīvi (tomēr ar zemāku elektronegativitāti nekā ūdeņradim), hidrīdi ir ar kovalento saiti (piemēram, SiH₄ vai B₂H₆). Tie ir skābi savienojumi (hidrolizējoties veido skābes).

SiH₄ + 3H₂O → H₂SiO₃ + 4H₂

Kā jonu, tā kovalentie hidrīdi hidrolizējoties izdala ūdeņradi - tā ir oksidēšanās-reducēšanās reakcija, kurā no hidrīda negatīvi polarizētā ūdeņraža atoma un ūdens pozitīvā ūdeņraža atoma veidojas neitrāls ūdeņradis. Šāda hidrolīze ir pilnīgi neapgriezeniska.

Kovalentie (skābie) un jonu (bāziskie) hidrīdi var reaģēt savā starpā:

LiH + BH₃ → LiBH₄ (litija tetrahidridoborāts jeb litija borhidrīds)

Pats par sevi saprotams, ka šāda tipa reakcijas var norisināties tikai bezūdens vidē (piemēram, ēterī). Šajā gadījumā litija hidrīds atdod kompleksam savu negatīvo ūdeņraža atomu (to sauc par hidrīda jonu), tādējādi tas ir elektronu pāra donors. Turpretī borūdeņradim ir akceptora loma.

Alumīnija hidrīds AlH₃ ir uzskatāms par sava veida amfotēru savienojumu - tas var būt gan elektronu pāra donors, gan akceptors atkarībā no otra reaģējošā hidrīda:

AlH₃ + 3BH₃ → Al(BH₄)₃ (alumīnija borhidrīds)

AlH₃ + KH → KAlH₄ (kālija alumohidrīds)

Alumohidrīdus, borhidrīdus un (retāk) vienkāršos jonu hidrīdus plaši lieto organiskajās sintēzēs kā spēcīgus reducētājus (hidrīda jons ir viens no visspēcīgākajiem reducētājiem). Kalcija hidrīdu CaH₂ lieto vielu žāvēšanai, lai atdalītu pēdējās mitruma paliekas.

Metāliskie hidrīdi

Niķeļa-metālhidrīda akumulatori

Ar pārejas metāliem (d un f elementiem) ūdeņradis veido metāliem līdzīgas tumšas, strāvu vadošas vielas, kurām bieži vien nav noteikta sastāva (stehiometrijas). Nestehiometriskie metāliskie hidrīdi uzskatāmi par sava veida cietajiem šķīdumiem. Dažiem metāliem (piemēram, titānam, lantānam un citiem trešās, ceturtās un piektās grupas d elementiem) raksturīga enerģijas izdalīšanās, absorbējot ūdeņradi. Sevišķi daudz ūdeņraža spēj absorbēt pallādijs. Šādus hidrīdus sintezē tieši.

Metāliskos hidrīdus lieto tīru pulverveida metālu iegūšanai, hidrogenēšanas reakcijās, metālu savienojumu iegūšanai. Niķeļa sakausējumu ar lantānu vai litiju hidrīdus izmanto niķeļa-metālhidrīda akumulatoru ražošanai. Pallādija hidrīdu lieto aukstās kodolsintēzes eksperimentos.