Wat is een metaalhydride?

Metaalhydriden zijn metalen die aan waterstof zijn gebonden om een ​​nieuwe verbinding te vormen. Elke waterstofverbinding die aan een andere is gebonden metalen element kan effectief een metaalhydride worden genoemd. Over het algemeen is de binding covalent van aard, maar sommige hydriden worden gevormd uit ionische bindingen. De waterstof heeft een oxidatie aantal -1. Het metaal neemt het gas op, dat het hydride vormt.

De meest voorkomende voorbeelden van metaalhydriden zijn aluminium, borium, lithiumboorhydride en verschillende zouten. Aluminiumhydriden omvatten bijvoorbeeld natriumaluminiumhydride. Er zijn een aantal soorten hydriden. Dit omvat aluminium, beryllium, cadmium, cesium, calcium, koper, ijzer, lithium, magnesium, nikkel, palladium, plutonium, kalium rubidium, natrium, thallium, titanium, uranium en zinkhydriden.

Er zijn ook veel complexere metaalhydriden die geschikt zijn voor verschillende toepassingen. Deze complexe metaalhydriden zijn vaak oplosbaar in etherische oplosmiddelen.

Er zijn vier klassen metaalhydriden. De meest voorkomende hydride is die welke wordt gevormd met waterstof, binaire metaalhydriden genoemd. Er zijn maar twee verbindingen: waterstof en metaal. Deze hydriden zijn over het algemeen onoplosbaar en geleidend.

Andere soorten metaalhydriden zijn minder gebruikelijk of bekend, waaronder ternaire metaalhydriden, coördinatiecomplexen en clusterhydriden.

Metaalhydriden worden gevormd via een van de vier syntheses. De eerste is de hydride-overdracht, dat zijn metathesereacties. Dan zijn er eliminatiereacties, waaronder de eliminatie van bèta-hydride en alfa-hydride.

De derde is oxidatieve toevoegingen, wat in het algemeen de overgang is van diwaterstof naar een laagwaardig metaalcentrum. De vierde is heterolytische splitsing van diwaterstof, dit gebeurt wanneer hydriden worden gevormd wanneer metaalcomplexen worden behandeld met waterstof in aanwezigheid van een base.

Er zijn verschillende complexen, waaronder op Mg gebaseerde hooiritten, bekend om hun opslagcapaciteit en thermisch stabiel te zijn. Het testen van dergelijke verbindingen onder hoge druk heeft hydriden voor nieuwe toepassingen geopend. De hoge druk voorkomt thermische ontleding.

In termen van overbruggende hydriden zijn metaalhydriden met terminale hydriden normaal, en de meeste zijn oligomeer. Het klassieke thermische hydride omvat het binden van metaal en waterstof. Ondertussen is brugligand een klassieke brug die waterstof gebruikt om twee metalen te binden. Dan is er de overbrugging van diwaterstofcomplexen die niet-klassiek is. Dit gebeurt wanneer bi-waterstof bindt aan een metaal.

Het aantal waterstof moet overeenkomen met het oxidatiegetal van het metaal. Het symbool voor calciumhydride is bijvoorbeeld CaH2, maar voor Tin is het SnH4.

Metaalhydriden worden vaak gebruikt in brandstofceltoepassingen die waterstof als brandstof gebruiken. Nikkelhydriden worden vaak aangetroffen in verschillende soorten batterijen, met name NiMH-batterijen. Nikkel-metaalhydridebatterijen vertrouwen op hydriden van zeldzame aardmetalen intermetallische verbindingen, zoals lanthaan of neodymium gebonden met kobalt of mangaan. Lithiumhydriden en natriumboorhydride dienen beide als reductiemiddelen bij chemische toepassingen. De meeste hydriden gedragen zich als reductiemiddelen bij chemische reacties.

Naast brandstofcellen worden metaalhydriden gebruikt voor hun waterstofopslag en compressormogelijkheden. Metaalhydriden worden ook gebruikt voor warmteopslag, warmtepompen en isotopenscheiding. Het gebruik omvat sensoren, activatoren, zuivering, warmtepompen, thermische opslag en koeling.