हाइड्रोजन के द्विआधारी यौगिक

हाइड्रोजन के द्विआधारी यौगिक द्विआधारी यौगिक रासायनिक यौगिक हैं जिनमें केवल हाइड्रोजन और एक अन्य रासायनिक तत्व होता है। परम्परा के अनुसार सभी द्विआधारी हाइड्रोजन यौगिकों को हाइड्राइड्स कहा जाता है, भले ही उनमें हाइड्रोजन परमाणु आयन न हो।   इन हाइड्रोजन यौगिकों को कई प्रकारों में समूहीकृत किया जा सकता है।

अवलोकन
समूह 1 तत्व में बाइनरी हाइड्रोजन यौगिक आयनिक हाइड्राइड (जिसे खारा हाइड्राइड भी कहा जाता है) हैं, जिसमें हाइड्रोजन इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से बंधा होता है। क्योंकि हाइड्रोजन इलेक्ट्रोनगेटिव अर्थ में कुछ हद तक केंद्रीय रूप से स्थित है, इसलिए हाइड्राइड को वास्तव में आयनिक व्यवहार करने वाले के रूप में सटीक रूप से वर्णित करने के लिए काउंटरियन का असाधारण इलेक्ट्रोपोसिटिव होना आवश्यक है। इसलिए, हाइड्राइड्स की इस श्रेणी में केवल कुछ ही सदस्य होते हैं।

समूह 2 तत्व में हाइड्राइड बहुलक सहसंयोजक हाइड्राइड हैं। इनमें, हाइड्रोजन सहसंयोजक बंधनों को पाटता है, जिसमें आमतौर पर आयनिक चरित्र की औसत डिग्री होती है, जिससे उन्हें सहसंयोजक या आयनिक के रूप में सटीक रूप से वर्णित करना मुश्किल हो जाता है। एक अपवाद बेरिलियम हाइड्राइड है, जिसमें निश्चित रूप से सहसंयोजक गुण होते हैं।

संक्रमण धातुओं और लैंथेनाइड्स में हाइड्राइड भी आमतौर पर बहुलक सहसंयोजक हाइड्राइड होते हैं। हालाँकि, उनमें आमतौर पर आयनिक चरित्र की केवल कमजोर डिग्री होती है। आमतौर पर, ये हाइड्राइड परिवेशीय परिस्थितियों में तेजी से अपने घटक तत्वों में विघटित हो जाते हैं। परिणामों में विघटित, अक्सर स्टोइकोमेट्रिक या इसके करीब, हाइड्रोजन की सांद्रता वाले धात्विक मैट्रिक्स शामिल होते हैं, जो नगण्य से लेकर पर्याप्त तक होते हैं। ऐसे ठोस को ठोस विलयन के रूप में सोचा जा सकता है और इसे वैकल्पिक रूप से धात्विक- या अंतरालीय हाइड्राइड कहा जाता है। इन विघटित ठोसों को बिजली का संचालन करने की उनकी क्षमता और उनके चुंबकीय गुणों (हाइड्रोजन की उपस्थिति धातु के वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के डेलोकलाइज़ेशन के साथ जोड़ा जाता है) और धातु की तुलना में उनके कम घनत्व से पहचाना जा सकता है। खारा हाइड्राइड और बहुलक सहसंयोजक हाइड्राइड दोनों आमतौर पर पानी और हवा के साथ दृढ़ता से प्रतिक्रिया करते हैं।

एक आवश्यक कदम के रूप में अपघटन की आवश्यकता के बिना धात्विक हाइड्राइड का उत्पादन संभव है। यदि थोक धातु के नमूने को कई हाइड्रोजन अवशोषण तकनीकों में से किसी एक के अधीन किया जाता है, तो धातु की चमक और कठोरता जैसी विशेषताएं अक्सर काफी हद तक बरकरार रहती हैं। बल्क actinoid  हाइड्राइड केवल इसी रूप में जाने जाते हैं। अधिकांश डी-ब्लॉक तत्वों के लिए हाइड्रोजन के प्रति आकर्षण कम है। इसलिए,  दुर्ग  के उल्लेखनीय अपवाद को छोड़कर, इस ब्लॉक के तत्व मानक तापमान और दबाव के तहत हाइड्राइड (हाइड्राइड गैप) नहीं बनाते हैं। पैलेडियम अपनी मात्रा से 900 गुना अधिक हाइड्रोजन को अवशोषित कर सकता है और इसलिए हाइड्रोजन भंडारण के क्षेत्र में इस पर सक्रिय रूप से शोध किया जा रहा है।

समूह 13 से 17 (पी-ब्लॉक) के तत्व सहसंयोजक बंधन हाइड्राइड (या अधातु हाइड्राइड) बनाते हैं। समूह 12 में तत्व जिंक हाइड्राइड एक सामान्य रासायनिक अभिकर्मक है लेकिन कैडमियम हाइड्राइड और मरकरी (आई) हाइड्राइड बहुत अस्थिर और गूढ़ हैं। समूह 13 में बोरॉन हाइड्राइड अत्यधिक प्रतिक्रियाशील मोनोमर बीएच के रूप में मौजूद हैं3, उदाहरण के लिए अमोनिया बोरेन या डिमेरिक डाइबोरेन के रूप में और बीएच क्लस्टर यौगिकों के एक पूरे समूह के रूप में। एलेन (AlH3) एक बहुलक है। गैलियम डिमर digallane  के रूप में मौजूद है। इंडियम हाइड्राइड केवल नीचे स्थिर है −90 C. अंतिम समूह 13 हाइड्राइड, थैलियम हाइड्राइड के बारे में अधिक जानकारी नहीं है।

C प्रकार के कार्बन के साथ संभावित द्विआधारी संतृप्त यौगिकों की कुल संख्या के कारणnH2n+2 बहुत बड़ा होने के कारण, इसमें समूह 14 के कई हाइड्राइड हैं। समूह में नीचे जाने पर बाइनरी सिलिकॉन यौगिकों (सिलेन) की संख्या छोटी होती है (सीधे या शाखित लेकिन शायद ही कभी चक्रीय) उदाहरण के लिए दिसिलाने  और ट्राइसिलेन। जर्मेनियम के लिए केवल 5 रैखिक श्रृंखला वाले द्विआधारी यौगिकों को गैस या वाष्पशील तरल पदार्थ के रूप में जाना जाता है। उदाहरण हैं एन-पेंटेजर्मेन, आइसोपेंटेजर्मेन और नियोपेंटेजर्मेन। टिन का केवल डिस्टैनेन ज्ञात है। प्लंबन एक अस्थिर गैस है।

हाइड्रोजन हैलाइड, हाइड्रोजन चाल्कोजेनाइड्स और पिन्क्टोजन हाइड्राइड भी हाइड्रोजन के साथ यौगिक बनाते हैं, जिनके सबसे हल्के सदस्य हाइड्रोजन बंधन के कारण कई असामान्य गुण दिखाते हैं।

गैर-शास्त्रीय हाइड्राइड वे होते हैं जिनमें अतिरिक्त हाइड्रोजन अणु केंद्रीय परमाणुओं पर लिगैंड के रूप में समन्वित होते हैं। ये बहुत अस्थिर हैं लेकिन कुछ का अस्तित्व दिखाया गया है।

पॉलीहाइड्राइड्स या सुपरहाइड्राइड्स ऐसे यौगिक हैं जिनमें हाइड्रोजन परमाणुओं की संख्या संयोजन परमाणु की संयोजकता से अधिक होती है। ये केवल अत्यधिक दबाव में ही स्थिर हो सकते हैं, लेकिन उच्च तापमान वाले सुपरकंडक्टर्स भी हो सकते हैं, जैसे कि एच3एस, 203 K तक सुपरकंडक्टिंग। कमरे के तापमान सुपरकंडक्टर की खोज की आशा के साथ पॉलीहाइड्राइड्स का सक्रिय रूप से अध्ययन किया जाता है।

स्थिर बाइनरी हाइड्राइड्स की आवर्त सारणी
मानक तापमान और दबाव पर बाइनरी हाइड्रोजन यौगिकों और मिश्र धातुओं की सापेक्ष स्थिरता का अनुमान उनके गठन मूल्यों की मानक एन्थैल्पी से लगाया जा सकता है।

आण्विक हाइड्राइड्स
मोनोमेरिक आणविक हाइड्राइड के अलगाव के लिए आमतौर पर बेहद हल्की स्थितियों की आवश्यकता होती है, जो आंशिक दबाव और क्रायोजेनिक तापमान हैं। इसका कारण तीन गुना है - सबसे पहले, अधिकांश आणविक हाइड्राइड अपने तत्वों में अपघटन के प्रति थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं; दूसरे, कई आणविक हाइड्राइड भी पोलीमराइजेशन के प्रति थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं; और तीसरा, अधिकांश आणविक हाइड्राइड भी कम सक्रियण ऊर्जा बाधाओं के कारण इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं के प्रति गतिज रूप से अस्थिर होते हैं।

अपघटन की ओर अस्थिरता आम तौर पर भारी तत्वों की कक्षाओं से आणविक बंधन कक्षाओं में खराब योगदान के कारण होती है। पोलीमराइजेशन के प्रति अस्थिरता पॉलिमर के सापेक्ष मोनोमर्स की इलेक्ट्रॉन-कमी का परिणाम है। भारी तत्वों द्वारा निर्मित आणविक कक्षाओं के ऊर्जा स्तर को निर्धारित करने में सापेक्षतावादी प्रभाव महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। परिणामस्वरूप, इन आणविक हाइड्राइडों में आमतौर पर अपेक्षा से कम इलेक्ट्रॉन की कमी होती है। उदाहरण के लिए, केवल आवर्त सारणी के 12वें स्तंभ में इसकी स्थिति के आधार पर, पारा (II) हाइड्राइड की कमी होने की उम्मीद की जाएगी। हालाँकि, यह वास्तव में तृप्त है, मोनोमेरिक रूप किसी भी ऑलिगोमेरिक रूप की तुलना में अधिक ऊर्जावान रूप से अनुकूल है।

नीचे दी गई तालिका प्रत्येक तत्व के लिए मोनोमेरिक हाइड्राइड दिखाती है जो निकटतम है, लेकिन इसकी अनुमानी वैलेंस से अधिक नहीं है। ह्यूरिस्टिक वैलेंस एक तत्व की वैलेंस है जो ऑक्टेट, डुओडेक्टेट और सेक्सडेक्टेट वैलेंस नियमों का सख्ती से पालन करता है। विभिन्न स्थैतिक और इलेक्ट्रॉनिक प्रभावों द्वारा तत्वों को उनकी अनुमानी संयोजकता तक पहुँचने से रोका जा सकता है। उदाहरण के लिए, क्रोमियम के मामले में, स्टीयरिक बाधा यह सुनिश्चित करती है कि अष्टफलकीय और त्रिकोणीय प्रिज्मीय आणविक ज्यामिति दोनों कुबास जटिल संरचनात्मक आइसोमर को पुनर्व्यवस्थित करने के लिए थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हैं।

जहां उपलब्ध है, प्रत्येक मोनोमर के लिए गठन की एन्थैल्पी और इसकी मानक अवस्था में हाइड्राइड के लिए गठन की एन्थैल्पी दोनों को (कोष्ठक में) दिखाया गया है ताकि यह पता चल सके कि कौन से मोनोमर्स निचली एन्थैल्पिक अवस्थाओं में एकत्रीकरण से गुजरते हैं। उदाहरण के लिए, मोनोमेरिक लिथियम हाइड्राइड में 139 kJ mol की गठन एन्थैल्पी होती है−1, जबकि ठोस लिथियम हाइड्राइड की एन्थैल्पी −91 kJ mol है−1. इसका मतलब यह है कि यह मोनोमेरिक LiH के एक मोल के लिए आयनिक ठोस में एकत्र होने के लिए ऊर्जावान रूप से अनुकूल है, जिसके परिणामस्वरूप 230 kJ का नुकसान होता है। एकत्रीकरण एक रासायनिक संघ के रूप में हो सकता है, जैसे पोलीमराइजेशन, या यह इलेक्ट्रोस्टैटिक संघ के रूप में हो सकता है, जैसे कि पानी में हाइड्रोजन-बंधन का निर्माण।

शास्त्रीय हाइड्राइड्स
इस तालिका में संपूर्णता के लिए तापीय रूप से अस्थिर डाइहाइड्रोजन कॉम्प्लेक्स शामिल हैं। उपरोक्त तालिका की तरह, केवल सबसे पूर्ण संयोजकता वाले संकुलों को ही दिखाया गया है, सबसे स्थिर संकुल की लापरवाही को देखते हुए।

गैर-शास्त्रीय सहसंयोजक हाइड्राइड्स
एक आणविक हाइड्राइड लिगैंड के रूप में कार्य करने वाले हाइड्रोजन अणुओं से बंधने में सक्षम हो सकता है। कॉम्प्लेक्स को गैर-शास्त्रीय सहसंयोजक हाइड्राइड्स कहा जाता है। इन परिसरों में शास्त्रीय सहसंयोजक हाइड्राइड की तुलना में अधिक हाइड्रोजन होता है, लेकिन ये केवल बहुत कम तापमान पर ही स्थिर होते हैं। उन्हें अक्रिय गैस मैट्रिक्स में, या क्रायोजेनिक गैस के रूप में अलग किया जा सकता है। अन्य की भविष्यवाणी केवल कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान का उपयोग करके की गई है।

हाइड्रोजन समाधान
तत्वों में हाइड्रोजन की घुलनशीलता अत्यधिक परिवर्तनशील होती है। जब विलयन का निरंतर चरण धातु होता है, तो धातु की क्रिस्टल संरचना के भीतर हाइड्रोजन की स्थिति के कारण इसे धात्विक हाइड्राइड या अंतरालीय हाइड्राइड कहा जाता है। समाधान में, हाइड्रोजन परमाणु या आणविक रूप में हो सकता है। कुछ तत्वों के लिए, जब हाइड्रोजन की मात्रा इसकी घुलनशीलता से अधिक हो जाती है, तो अतिरिक्त मात्रा स्टोइकोमेट्रिक यौगिक के रूप में अवक्षेपित हो जाती है। नीचे दी गई तालिका दाढ़ अनुपात के रूप में प्रत्येक तत्व में हाइड्रोजन की घुलनशीलता को दर्शाती है 25 C और 100 केपीए।