金属水素化物とは

アントニオ・M・ロザリオ/ゲッティイメージズ

金属水素化物は、水素と結合して新しい化合物を形成した金属です。別のものに結合している任意の水素化合物 金属元素 事実上金属水素化物と呼ぶことができます。一般に、結合は本質的に共有結合ですが、一部の水素化物はイオン結合から形成されます。水素には 酸化 -1の数。金属は水素化物を形成するガスを吸収します。

金属水素化物の例

金属水素化物の最も一般的な例には、アルミニウム、 ボロン 、水素化ホウ素リチウムおよび様々な塩。例えば、水素化アルミニウムには、水素化アルミニウムナトリウムが含まれる。水素化物にはいくつかの種類があります。これには、アルミニウム、ベリリウム、カドミウム、セシウム、カルシウム、銅、鉄、リチウム、マグネシウム、ニッケル、パラジウム、プルトニウム、ルビジウムカリウム、ナトリウム、タリウム、チタン、ウラン、および亜鉛の水素化物が含まれます。

さまざまな用途に適した、より複雑な金属水素化物も数多くあります。これらの複合金属水素化物は、多くの場合、エーテル系溶媒に溶解します。

金属水素化物クラス

金属水素化物には 4 つのクラスがあります。最も一般的な水素化物は、二元金属水素化物と呼ばれる水素で形成されるものです。水素と金属の2つの化合物しかありません。これらの水素化物は一般に不溶性で、導電性があります。

三元金属水素化物、配位錯体、クラスター水素化物など、他のタイプの金属水素化物はあまり一般的ではなく、あまり知られていません。

水素化物製剤

金属水素化物は、4 つの合成のいずれかによって形成されます。 1 つ目は、メタセシス反応であるヒドリド移動です。次に、ベータ水素化物とアルファ水素化物の除去を含む除去反応があります。

3 つ目は酸化的付加であり、これは一般に二水素から低原子価金属中心への遷移です。 4 つ目は、二水素のヘテロリティック開裂です。これは、金属錯体が塩基の存在下で水素で処理されたときに水素化物が形成されるときに発生します。

Mg ベースのヘイライドを含むさまざまな複合体があり、その貯蔵容量と熱安定性で知られています。このような化合物を高圧下で試験することにより、水素化物の新しい用途が開かれました。高圧により熱分解を防ぎます。

架橋水素化物に関しては、末端水素化物を有する金属水素化物は正常であり、ほとんどがオリゴマーです。古典的な熱水素化物には、金属と水素の結合が含まれます。一方、架橋配位子は、水素を使用して 2 つの金属を結合する古典的な架橋です。次に、非古典的な二水素錯体架橋があります。これは、二水素が金属と結合するときに起こります。

水素の数は、金属の酸化数と一致する必要があります。たとえば、水素化カルシウムの記号は CaH2 ですが、スズの記号は SnH4 です。

金属水素化物の用途

金属水素化物は、水素を燃料として使用する燃料電池アプリケーションでよく使用されます。ニッケル水素は、さまざまな種類の電池、特に NiMH 電池によく見られます。ニッケル水素電池は、コバルトやマンガンと結合したランタンやネオジムなどの希土類金属間化合物の水素化物に依存しています。水素化リチウムと水素化ホウ素ナトリウムはどちらも、化学用途で還元剤として機能します。ほとんどの水素化物は、化学反応において還元剤として振る舞います。

燃料電池を超えて、金属水素化物は水素貯蔵およびコンプレッサー機能に使用されます。金属水素化物は、蓄熱、ヒートポンプ、同位体分離にも使用されます。用途には、センサー、アクティベーター、浄化、ヒート ポンプ、蓄熱、冷凍などがあります。