El hidruro de zinc es un compuesto inorgánico con la fórmula química Zn H 2 . Es un sólido blanco e inodoro que se descompone lentamente en sus elementos a temperatura ambiente; a pesar de esto, es el más estable de los hidruros de metales de transición binarios de la primera fila . Una variedad de compuestos de coordinación que contienen enlaces Zn-H se utilizan como agentes reductores , [1] sin embargo, el propio ZnH 2 no tiene aplicaciones comunes.
Nombres | |
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Nombre IUPAC Hidruro de zinc (II) | |
Nombre IUPAC sistemático Dihidruro de zinc | |
Otros nombres Hidruro de zinc Zincano | |
Identificadores | |
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Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
ZnH 2 | |
Masa molar | 67,425 g mol −1 |
Apariencia | Cristales blancos |
Estructura | |
lineal en Zn | |
lineal | |
0 D | |
Compuestos relacionados | |
Compuestos relacionados | Hidruro de mercurio (II) Hidruro de cadmio (II) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Descubrimiento y síntesis
El hidruro de zinc (II) fue sintetizado por primera vez en 1947 por Hermann Schlesinger , mediante una reacción entre dimetilzinc e hidruro de litio y aluminio ; [2] un proceso que era algo peligroso debido a la naturaleza pirofórica del Zn (CH 3 ) 2 .
Los métodos posteriores fueron predominantemente reacciones de metátesis de sal entre haluros de zinc e hidruros de metales alcalinos, que son significativamente más seguros. [3] [4] Los ejemplos incluyen:
- ZnBr 2 + 2 LiH → ZnH 2 + 2 LiBr
- ZnI 2 + 2 NaH + → ZnH 2 + 2 NaI
- ZnI 2 + 2 LiAlH 4 → ZnH 2 + AlH 3 + 2 LiI
También se han producido pequeñas cantidades de hidruro de zinc (II) gaseoso mediante ablación con láser de zinc bajo una atmósfera de hidrógeno [5] [6] y otras técnicas de alta energía. Estos métodos se han utilizado para evaluar sus propiedades en fase gaseosa.
Propiedades químicas
Estructura
Nueva evidencia sugiere que en el hidruro de zinc (II), los elementos forman una red unidimensional ( polímero ), que están conectados por enlaces covalentes . [7] Otros hidruros de metales inferiores se polimerizan de manera similar (cf. hidruro de aluminio ). El hidruro de zinc (II) sólido es el producto de autopolimerización irreversible de la forma molecular, y la forma molecular no se puede aislar en concentración. La solubilización de hidruro de zinc (II) en disolventes no acuosos implica aductos con hidruro de zinc (II) molecular, como ZnH 2 (H 2 ) en hidrógeno líquido.
Estabilidad
Zinc descompone (II) de hidruro metálico lentamente a zinc y H 2 a temperatura ambiente, con descomposición convertirse rápida si se calienta por encima de 90 ° C. [8]
- ZnH 2 → H 2 + Zn 0
Se oxida fácilmente y es sensible tanto al aire como a la humedad; siendo hidrolizado lentamente por agua pero violentamente por ácidos acuosos, [3] lo que indica una posible pasivación a través de la formación de una capa superficial de ZnO . A pesar de esto, las muestras más antiguas pueden ser pirofóricas. [3] Por lo tanto, el hidruro de zinc puede considerarse metaestable en el mejor de los casos, sin embargo, sigue siendo el más estable de todos los hidruros de metales de transición binarios de la primera fila (cf. hidruro de titanio (IV) ).
Forma molecular
El hidruro de zinc (II) molecular, ZnH 2 , se identificó recientemente como un producto volátil de la reducción acidificada de iones de zinc con borohidruro de sodio . [ cita requerida ] Esta reacción es similar a la reducción acidificada con hidruro de litio y aluminio , sin embargo, una fracción mayor del hidruro de zinc (II) generado está en forma molecular. Esto se puede atribuir a una velocidad de reacción más lenta, que evita una concentración de polimerización de la formación durante la progresión de la reacción. Esto sigue a experimentos anteriores en síntesis directa de los elementos. Breckenridge et al estudiaron la reacción de átomos de zinc excitados con hidrógeno molecular en fase gaseosa utilizando técnicas de sonda de bomba láser. [ cita requerida ] Debido a su relativa estabilidad térmica, el hidruro de zinc molecular (II) se incluye en la lista corta de hidruros de metales moleculares, que se han identificado con éxito en la fase gaseosa (es decir, no se limita al aislamiento de la matriz).
Recientemente, se calculó que la energía media del enlace Zn-H es 51,24 kcal mol -1 , mientras que la energía del enlace HH es 103,3 kcal mol -1 . [ cita requerida ] Por lo tanto, la reacción general es casi ergoneta.
- Zn (g) + H 2 (g) → ZnH 2 (g)
Se encontró que el hidruro de zinc molecular en la fase gaseosa era lineal con una longitud de enlace Zn-H de 153,5 µm. [9]
La molécula se puede encontrar en un estado fundamental singlete de 1 Σ g + .
Los cálculos químicos cuánticos predicen que la forma molecular existe en un estado base dimérico doblemente puenteado de hidrógeno, con poca o ninguna barrera de energía de formación. [ cita requerida ] El dímero se puede describir como di-μ-hidrido-bis (hidridozinc), de acuerdo con la nomenclatura de aditivos de la IUPAC.
Referencias
- ^ Enthaler, Stephan (01 de febrero de 2013). "¿Aumento de la edad del zinc en catálisis homogénea?". Catálisis ACS . 3 (2): 150-158. doi : 10.1021 / cs300685q .
- ^ AE Finholt, AC Bond, Jr., HI Schlesinger; Vínculo; Schlesinger (1947). "Hidruro de litio y aluminio, hidruro de aluminio e hidruro de litio y galio, y algunas de sus aplicaciones en química orgánica e inorgánica". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 69 (5): 1199–1203. doi : 10.1021 / ja01197a061 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b c Herrmann, Wolfgang A. (1997). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica . Georg Thieme Verlag. ISBN 978-3-13-103061-0.
- ^ Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Química inorgánica , Elsevier ISBN 0-12-352651-5
- ^ Greene, Tim M .; Brown, Wendy; Andrews, Lester; Downs, Anthony J .; Chertihin, George V .; Runeberg, Nino; Pyykko, Pekka (1 de mayo de 1995). "Estudios espectroscópicos infrarrojos de matriz y ab Initio de ZnH2, CdH2 y especies de hidruro metálico relacionadas". La Revista de Química Física . 99 (20): 7925–7934. doi : 10.1021 / j100020a014 .
- ^ Wang, Xuefeng; Andrews, Lester (2004). "Espectros infrarrojos de moléculas y sólidos de hidruro de Zn y Cd". El Journal of Physical Chemistry A . 108 (50): 11006–11013. Código Bib : 2004JPCA..10811006W . doi : 10.1021 / jp046414m . ISSN 1089-5639 .
- ^ Grochala, Wojciech; Edwards, Peter P. (18 de febrero de 2004). "Descomposición térmica de los hidruros no intersticiales para el almacenamiento y producción de hidrógeno". Revisiones químicas . 104 (3): 1283-1316. doi : 10.1021 / cr030691s . PMID 15008624 .
- ^ WA Herrmann, ed. (1999). Métodos sintéticos de química organometálica e inorgánica . Stuttgart: Thieme. pag. 115. ISBN 9783131030610.
- ^ Shayesteh, Alireza; Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2004). "Espectros de emisión de vibración-rotación de ZnH 2 y ZnD 2 gaseosos ". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 126 (44): 14356-14357. doi : 10.1021 / ja046050b . PMID 15521746 .