हाइड्राइड

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This article is about दूसरे तत्व के साथ हाइड्रोजन का द्विआधारी यौगिक. For हाइड्रोजन का आयन, see हाइड्रोजन आयन.

रसायन विज्ञान में, एक हाइड्राइड औपचारिक रूप से हाइड्रोजन ( H−) का आयन होता है।[1] शब्द का प्रयोग शिथिल रूप से किया जाता है। एक चरम पर, सहसंयोजक बंध H परमाणु वाले सभी रासायनिक यौगिक को हाइड्राइड्स कहा जाता है: पानी (H2O) ऑक्सीजन का हाइड्राइड है, अमोनिया नाइट्रोजन का हाइड्राइड है, आदि। अकार्बनिक रसायनज्ञों के लिए, हाइड्राइड यौगिकों और आयनों को प्रदर्शित करता है जिसमें हाइड्रोजन एक कम विद्युतीय रासायनिक तत्व से सहसंयोजक रूप से जुड़ा होता है। ऐसी स्थिति  में, H केंद्र में न्यूक्लियोफ़िलिक चरित्र होता है, जो एसिड के प्रोटीक चरित्र के साथ विरोधाभासी है। हाइड्राइड आयनों को बहुत कम ही देखा जाता है।

लगभग सभी तत्व हाइड्रोजन के साथ द्विचर यौगिकों का निर्माण करते हैं, अपवाद होते हैं। हीलियम, [2] नीयन ,[3] आर्गन ,[4] क्रीप्टोण ,[5] प्रोमीथियम, आज़मियम , इरिडियम , रेडॉन, फ्रैनशियम और रेडियम ।[6][7][8][9] पॉज़िट्रोनियम हाइड्राइड जैसे विदेशी अणु भी बनाए गए हैं।

बांड

हाइड्रोजन तथा अन्य तत्वों के मध्य बंध अत्यधिक से कुछ सहसंयोजक तक विस्तृत होते हैं, कुछ हाइड्राइड्स जैसे बोरान हाइड्राइड्स, इलेक्ट्रानिकी के नियमों के अनुरूप नहीं होते हैं और इस संबंध का वर्णन अनेक केन्द्रित बंधनों के संदर्भ में किया गया है, जबकि अंतराकाशी हाइड्राइड्स में अक्सर धातु बंधन शामिल होते हैं। हाइड्राइड्स असतत अणुओं, ओलिगोमरस या पॉलिमर, आयनिक ठोस, रासायनिक अधिशोषण मोनोलेटर्स हो सकते हैं,[citation needed] थोक धातुओं (मध्यवर्ती), या अन्य सामग्री। हाइड्रिड्स परंपरागत रूप से लुईस बेस या घटने वाले एजेंट के रूप में प्रतिक्रिया करते हैं लेकिन कुछ हाइड्राइड्स हाइड्रोजन-परमाणु के दाताओं के रूप में काम करते हैं और एसिड के रूप में काम करते हैं।

आवेदन

[[image:TTMSS.png|thumb|right|200px|]]Tris(trimethylsilyl)silane H के साथ कमजोर बंधन वाले हाइड्राइड का एक उदाहरण है। इसका उपयोग हाइड्रोजन परमाणुओं के स्रोत के रूप में किया जाता है।[10]


धातु हाइड्राइड (जैसे H2आरएचसीएल (पीपीएच3)2 विल्किंसन के उत्प्रेरक से प्राप्त) हाइड्रोजनीकरण कटैलिसीस में मध्यवर्ती हैं।

हाइड्राइड आयन

मुक्त हाइड्राइड ऐनियन केवल चरम स्थितियों में ही विद्यमान होते हैं और सजातीय समाधान के लिए इनका प्रयोग नहीं किया जाता है। इसकी बजाय बहुत से यौगिकों में हायड्रोडिक विशेषताओं वाले हाइड्रोजन केंद्र होते हैं।

इलेक्ट्राइड के अलावा, हाइड्राइड आयन सबसे सरल संभव आयन है, जिसमें दो इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन होता है। हाइड्रोजन में अपेक्षाकृत कम इलेक्ट्रॉन बंधुता होती है, 72.77 kJ/mol और प्रोटॉन के साथ एक शक्तिशाली लेविस बेस के रूप में ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया करता है।

एच- + एच+ -> एच2 ΔH = −1676 kJ/mol

हाइड्रोजन की कम इलेक्ट्रॉन बंधुता और एच-एच बंधन की ताकत (ΔHBE = 436 kJ/mol) का अर्थ है कि हाइड्राइड आयन भी एक प्रबल अपचायक होगा

एच2 + 2ई- <=> 2एच- E o = −2.25 V


हाइड्राइड के प्रकार

सामान्य परिभाषा के अनुसार प्रत्येक धातु, वर्त सारणी (कुछ महान गैसों को छोड़कर) के तत्व एक या अधिक हाइड्राइड्स का निर्माण करते हैं। इन पदार्थों को उनके बंधन की प्रकृति के अनुसार तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:[6]

आयनिक हाइड्राइड्स, जिनमें महत्वपूर्ण आयनिक बंधन गुण होते हैं

  • सहसंयोजक हाइड्राइड्स में हाइड्रोकार्बन और अन्य यौगिकों को शामिल किया गया है जो सहसंयोजक परमाणुओं से संयोजित होते हैं।
  • अंतराकाशी हाइड्राइड्स, जिन्हें धातु बंधन कहा जाता है।

हालांकि इन विभाजनों का उपयोग सार्वभौमिक रूप से नहीं किया गया है, फिर भी वे हाइड्राइड्स में अंतर समझने में उपयोगी हैं।

आयनिक हाइड्राइड्स

ये हाइड्रोजन के रससमीकरणमितीय यौगिक हैं। आयनिक या खारा हाइड्राइड एक विद्युत सकारात्मक धातु से बंधे हाइड्राइड से बने होते हैं, आमतौर पर एक क्षार धातु या क्षारीय पृथ्वी धातु। डाइसंयोजक लैंथेनाइडस जैसे योरोपियम और यटर्बियम फार्म के यौगिक भारी क्षारीय पृथ्वी धातुओं के समान होते हैं। इन सामग्रियों में हाइड्राइड को स्यूडोहैलाइड के रूप में देखा जाता है। लवण हाइड्राइड्स पारंपरिक सॉल्वेंट्स में अघुलनशील होते हैं, जो उनकी अआणविक संरचनाओं को दर्शाते हैं। आयनिक हाइड्राइड्स का उपयोग क्षारों के रूप में और कभी-कभी कार्बनिक संश्लेषण में अभिकर्मको को कम करने के रूप में किया जाता है।[12]

{acetophenone}{C6H5C(O)CH3}+ {पोटेशियम\हाइड्राइड}{KH} -> C6H5C(O)CH2K + H2

इन प्रतिक्रियाओं के लिए ठेठ विलायक ईथर हैं। पानी और अन्य प्रोटिक विलायक आयोनिक हाइड्राइड्स के लिए एक माध्यम के रूप में काम नहीं कर सकते क्योंकि हाइड्राइड आयन हाइड्रॉक्साइड और अधिकांश हाइड्रॉक्सिल आयनों की तुलना में एक मजबूत आधार है। हाइड्रोजन गैस एक विशिष्ट एसिड आधार प्रतिक्रिया में मुक्त है।

NaH + H2O -> H2_{(g)}{} + NaOH
ΔH = −83.6 kJ/mol, गिब्स मुक्त ऊर्जा|ΔG = −109.0 kJ/mol

अक्सर क्षार धातु हाइड्राइड्स धातु हेलिड्स के साथ प्रतिक्रिया करते हैं। लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड (अक्सर LAH के रूप में संक्षिप्त) एल्युमिनियम क्लोराइड के साथ लिथियम हाइड्राइड की प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होता है।

{लिथियम\ हाइड्राइड}{4 LiH} + AlCl3 -> LiAlH4 + 3 LiCl

सहसंयोजक हाइड्राइड

कुछ परिभाषाओं के अनुसार सहसंयोजक हाइड्राइड्स हाइड्रोजन युक्त अन्य सभी यौगिकों को कवर करते हैं। कुछ परिभाषाएँ हाइड्रोजन केंद्रों पर हाइड्राइड्स को सीमित करती हैं जो औपचारिक रूप से हाइड्राइड के रूप में प्रतिक्रिया करते हैं, अर्थात् न्यूक्लियोफिलिक, और हाइड्रोजन परमाणु धातु केंद्रों से बंधे हैं। ये हाइड्राइड्स सभी सही गैर धातुओं (शून्य समूह तत्वों को छोड़कर) द्वारा बनाई जाती हैं और जैसे तत्वों Al, Ga, Sn, Pb, Bi, Po, जो सामान्यतः धातुई प्रकृति के होते हैं, अर्थात् इस वर्ग में पी-ब्लॉक तत्वों के हाइड्राइड शामिल हैं। इन पदार्थों में हाइड्राइड बंध औपचारिक रूप से एक सहसंयोजक बंधन होता है जो एक कमजोर अम्ल में प्रोटोन द्वारा बनाया गया बंधन होता है। इस श्रेणी में हायड्रिड्स होते हैं जो असतत अणु के पॉलिमर या ओलिगोमर के रूप में पाये जाते हैं, और हाइड्रोजन जो सतह पर रसायन से भरे होते हैं। सहसंयोजक हाइड्राइड्स का एक विशेष महत्वपूर्ण खंड जटिल धातु हाइड्राइड, शक्तिशाली घुलनशील हाइड्राइड्स होते हैं जो सामान्यतया सिंथेटिक प्रक्रियाओं में इस्तेमाल होते हैं।

आणविक हाइड्राइड में अक्सर अतिरिक्त लिगेंड शामिल होते हैं; उदाहरण के लिए, डायसोब्यूटाइल एल्युमिनियम हाइड्राइड (डीआईबीएएल) हाइड्राइड लिगैंड्स के दो एल्युमीनम केंद्र हैं। सामान्य सॉल्वैंट्स में घुलनशील हाइड्राइड्स का कार्बनिक संश्लेषण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता हैं। सोडियम बोरोहाइड्राइड विशेष रूप से आम हैं (NaBH4) और लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड और डीआईबीएएल जैसे बाधा अभिकर्मकों को बाधित किया।

अंतरालीय हाइड्राइड या धात्विक हाइड्राइड

हाइड्रोजन भंडारण अनुप्रयोगों के लिए धातु हाइड्राइड

मध्यवर्ती हाइड्राइड्स आमतौर पर धातुओं या मिश्र धातुओं के भीतर मौजूद होते हैं। इन्हें परम्परागत रूप से "यौगिक" कहा जाता है यद्यपि ये किसी यौगिक की परिभाषा के पूरी तरह अनुरूप नहीं भी होते हैं जो कि स्टील जैसे सामान्य मिश्रधातुओं के समान होते हैं। इस प्रकार के हाइड्राइड्स में हाइड्रोजन या तो परमाणु या डायटोमिक संस्थाओं के रूप में मौजूद हो सकते हैं। मैकेनिकल या थर्मल प्रोसेसिंग, जैसे कि झुकना, मारना, या एनीलिंग, हाइड्रोजन को विघटित करके विलयन से बाहर निकलने का कारण हो सकता है। उनके बंधन को आम तौर पर धातु माना जाता है। इस प्रकार के थोक संक्रमण धातु, हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर अंतरालीय द्विआधारी हाइड्राइड्स का निर्माण करते हैं। ये सिस्टम सामान्यतः गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिक | नॉन-स्टोइकोमेट्रिक होते हैं, इस लॅटिस में हाइड्रोजन परमाणुओं की परिवर्ती मात्रा अलग-अलग होती है। सामग्री इंजीनियरिंग में, हाइड्रोजन भंगुरता की घटना अंतरालीय हाइड्राइड्स के गठन के परिणामस्वरूप होती है। इस प्रकार के हाइड्राइड दो मुख्य तंत्रों में से किसी एक के अनुसार बनते हैं। प्रथम क्रियाविधि में डाइहाईड्रोजन का सोखना शामिल है, जो एच-एच बंधन के बंद होने के बाद सफल हो गया हाइड्रोजन इलेक्ट्रॉनों का निरूपण, और अंत में धातु की जाली में प्रोटॉन का प्रसार सफल होता है। दूसरी मुख्य क्रियाविधि में धातु की जालक की सतह पर आयनित हाइड्रोजन का इलेक्ट्रोलाइटिक क्षरण शामिल है, इसके बाद ही लॅटिस में प्रोटॉन का प्रसार होता रहा। दूसरा यंत्रावली इलेक्ट्रोलाइटिक प्रयोगों में प्रयुक्त कुछ विशेष इलेक्ट्रोड के मनाया हुआ अस्थायी आयतन के विस्तार के लिए जिम्मेदार है।

पैलेडियम कमरे के तापमान पर अपने हाइड्रोजन का आयतन 900 गुना तक ढक लेता है, जिससे पैलेडियम हाइड्राइड का निर्माण होता है। इस सामग्री पर वाहनीय ईंधन कोशिकाओं के लिए हाइड्रोजन ले जाने के साधन के रूप में चर्चा की गई है। अंतराकाशी हाइड्राइड्स सुरक्षित हाइड्रोजन भंडारण के लिए एक तरह से निश्चित वादा दिखाते हैं। न्यूट्रॉन विवर्तन अध्ययनों से पता चला है कि हाइड्रोजन परमाणुओं ने धातु की जालक में अष्टक अंतरालों को अनियमित तरीके से घेर लिया है। (एक एफसीसी जाली में प्रति धातु परमाणु में एक अष्टफलकीय छिद्र होता है)। सामान्य दबावों पर अवशोषण की सीमा PdH0.7 है, यह दर्शाता है कि लगभग 70% ऑक्टाहेड्रल छेद भरे हुए हैं।[13]

कई अंतरालीय हाइड्राइड विकसित किए गए हैं जो कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव पर हाइड्रोजन को आसानी से अवशोषित और डिस्चार्ज करते हैं। वे आम तौर पर इंटरमेटेलिक यौगिकों और ठोस समाधान मिश्र धातुओं पर आधारित होते हैं। हालांकि, उनका आवेदन अभी भी सीमित है, क्योंकि वे केवल 2 प्रतिशत हाइड्रोजन का भंडारण करने में सक्षम हैं, जो ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए अपर्याप्त है।[13]

की संरचना [HRu6(CO)−18], एक इंटरस्टीशियल हाइड्राइड लिगैंड के साथ एक धातु क्लस्टर (केंद्र में छोटा फ़िरोज़ा क्षेत्र)।[14]

संक्रमण धातु हाइड्राइड परिसरों

Main article: संक्रमण धातु हाइड्राइड

संक्रमण धातु हाइड्राइड में यौगिक शामिल हैं जिन्हें सहसंयोजक हाइड्राइड्स के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। कुछ को अंतरालीय हाइड्राइड्स के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है।[citation needed] और अन्य ब्रिजिंग हाइड्राइड्स। शास्त्रीय संक्रमण धातु हाइड्राइड में हाइड्रोजन केंद्र और संक्रमण धातु के बीच एक एकल बंधन होता है। कुछ संक्रमण धातु हाइड्राइड अम्लीय होते हैं, उदाहरण के लिए, HCo(CO)4 और H2Fe(CO)4, आयनों पोटेशियम नॉनहाइड्रिडोरहिनेट [ReH9]2- और [FeH6]4- ज्ञात आणविक होमोलेप्टिक धातु हाइड्राइड्स के बढ़ते संग्रह से उदाहरण हैं।[15] स्यूडोहैलाइड्स के रूप में, हाइड्राइड लिगेंड सकारात्मक रूप से ध्रुवीकृत हाइड्रोजन केंद्रों के साथ संबंध बनाने में सक्षम हैं। इसे हाइड्रोजन बंध कहते हैं जो हाइड्रोजन बंध के समान ही होता है। ये सकारात्मक पोरराइज्ड प्रोटॉन और इलेक्ट्रोगेटिव परमाणुओं के बीच खुले अकेले जोड़े होते हैं।

प्रोटाइड्स

प्रोटियम युक्त हाइड्राइड को प्रोटाइड्स कहा जाता है।

ड्यूटेराइड्स

ड्यूटीरियम युक्त हाइड्राइड्स को ड्यूटीरिड के रूप में जाना जाता है। कुछ ड्यूटेराइड्स, जैसे लिथियम ड्यूटेराइड, थर्मोन्यूक्लियर हथियारों में महत्वपूर्ण संलयन ईंधन और परमाणु रिएक्टरों में उपयोगी मॉडरेटर हैं।

ट्राइटाइड्स

ट्राइटियम युक्त हाइड्राइड को ट्राइटाइड्स कहा जाता है।

मिश्रित आयन यौगिक

मिश्रित आयनों के यौगिक मौजूद होते हैं जिनमें अन्य आयनों के साथ हाइड्राइड होता है। इनमें बोराइड हाइड्राइड्स, कार्बोहाइड्राइड्स, हाइड्रिडोनिट्राइड्स, ऑक्सीहाइड्राइड्स और अन्य शामिल हैं।

नामकरण पर परिशिष्ट

प्रोटाइड, ड्यूटेराइड और ट्राइटाइड का उपयोग आयनों या यौगिकों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जिनमें क्रमशः समस्थानिक संवर्धन हाइड्रोजन-1 -1, ड्यूटेरियम या ट्रिटियम होता है।

क्लासिक अर्थ में, हाइड्राइड अन्य तत्वों के साथ किसी भी रासायनिक यौगिक हाइड्रोजन रूपों को संदर्भित करता है, जो आवर्त सारणी समूह 1-16 (हाइड्रोजन के द्विआधारी यौगिक) से अधिक है। इस परिभाषा के अनुसार मुख्य समूह यौगिकों के हाइड्राइड डेरिवेटिव के नामकरण की सूची निम्नलिखित है:[9]

उपरोक्त सम्मेलन के अनुसार, निम्नलिखित हाइड्रोजन यौगिक हैं, हाइड्राइड नहीं:[citation needed]

उदाहरण:

  • निकल हाइड्राइड : NiMH बैटरी में उपयोग किया जाता है
  • पैलेडियम हाइड्राइड: शीत संलयन प्रयोगों में इलेक्ट्रोड
  • लिथियम एल्युमिनियम हाइड्राइड: कार्बनिक रसायन विज्ञान में उपयोग किया जाने वाला एक शक्तिशाली कम करने वाला एजेंट
  • सोडियम बोरोहाइड्राइड: चयनात्मक विशेषता कम करने वाला एजेंट, प्रत्यक्ष बोरोहाइड्राइड ईंधन सेल में हाइड्रोजन भंडारण
  • सोडियम हाइड्राइड: कार्बनिक रसायन विज्ञान में प्रयुक्त एक शक्तिशाली आधार
  • डिबोरेन: कार्बनिक संश्लेषण में प्रयुक्त एजेंट, रॉकेट ईंधन, अर्धचालक डोपेंट, उत्प्रेरक; बोरेन, पेंटबोराने और सिर काटना भी
  • आर्सिन: डोपिंग (अर्धचालक) अर्धचालकों के लिए उपयोग किया जाता है
  • स्टिबाइन: सेमीकंडक्टर उद्योग में उपयोग किया जाता है
  • फॉस्फीन: धूमन के लिए प्रयोग किया जाता है
  • सिलाने: कई औद्योगिक उपयोग, उदा. मिश्रित सामग्री और जल विकर्षक का निर्माण
  • अमोनिया: शीतलक , ईंधन, उर्वरक , कई अन्य औद्योगिक उपयोग
  • हाइड्रोजन सल्फाइड: प्राकृतिक गैस का घटक, सल्फर का महत्वपूर्ण स्रोत
  • रासायनिक रूप से, यहां तक ​​कि पानी और हाइड्रोकार्बन को भी हाइड्राइड माना जा सकता है।

सभी मेटलॉइड हाइड्राइड अत्यधिक ज्वलनशील होते हैं। बर्फ को छोड़कर सभी ठोस अधात्विक हाइड्राइड अत्यधिक ज्वलनशील होते हैं। लेकिन जब हाइड्रोजन हैलोजन के साथ जुड़ता है तो यह हाइड्राइड के बजाय एसिड पैदा करता है, और वे ज्वलनशील नहीं होते हैं।

वरीयता सम्मेलन

आईयूपीएसी अकार्बनिक नामकरण समझौते के अनुसार पूर्ववर्तिता (शैलीकृत इलेक्ट्र्रोनगेटिविटी), हाइड्रोजन समूह 15 और समूह 16 तत्वों के बीच गिरता है। इसलिए, हमारे पास NH3, "नाइट्रोजन हाइड्राइड" (अमोनिया), बनाम H2O, "हाइड्रोजन ऑक्साइड" (पानी) है। यह सम्मेलन कभी-कभी पोलोनियम के लिए टूट जाता है, जो पोलोनियम की धातु के आधार पर अक्सर अपेक्षित "हाइड्रोजन पोलोनाइड" के बजाय "पोलोनियम हाइड्राइड" के रूप में जाना जाता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ "हाइड्रोन (H02904)". IUPAC. 24 February 2014. Retrieved 11 May 2021.
  2. ↑ Helium hydride exists as an ion.
  3. ↑ Neonium is an ion, and the HNe excimer exists also.
  4. ↑ Argonium exists as an ion.
  5. ↑ Kryptonium ion exist as a cation.
  6. ↑ 6.0 6.1 Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). तत्वों का रसायन (2nd ed.). Boston, Mass: Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4. OCLC 48138330.
  7. ↑ Lee, J.D. (2008). संक्षिप्त अकार्बनिक रसायन विज्ञान (5th ed.). Wiley. ISBN 978-81-265-1554-7.
  8. ↑ Massey, A.G. (2000). मुख्य समूह रसायन विज्ञान. Inorganic Chemistry. Wiley. ISBN 978-0-471-49039-5.
  9. ↑ 9.0 9.1 अकार्बनिक रसायन विज्ञान का नामकरण ("द रेड बुक") (PDF). IUPAC Recommendations. 2005. Par. IR-6.
  10. ↑ Chatgilialoglu, Chryssostomos; Ferreri, Carla; Landais, Yannick; Timokhin, Vitaliy I. (2018). "तीस साल (TMS)3SiH: रेडिकल-आधारित सिंथेटिक रसायन विज्ञान में एक मील का पत्थर". Chemical Reviews. 118 (14): 6516–6572. doi:10.1021/acs.chemrev.8b00109. PMID 29938502.
  11. ↑ Grochala, Wojciech; Edwards, Peter P. (2004-03-01). "हाइड्रोजन के भंडारण और उत्पादन के लिए गैर-मध्यवर्ती हाइड्राइड का थर्मल अपघटन". Chemical Reviews. 104 (3): 1283–1316. doi:10.1021/cr030691s. PMID 15008624.
  12. ↑ Brown, H. C. (1975). बोरानेस के माध्यम से कार्बनिक संश्लेषण. New York: John Wiley & Sons. ISBN 0-471-11280-1.
  13. ↑ 13.0 13.1 Palladium hydride
  14. ↑ Jackson, Peter F.; Johnson, Brian F. G.; Lewis, Jack; Raithby, Paul R.; McPartlin, Mary; Nelson, William J. H.; Rouse, Keith D.; Allibon, John; Mason, Sax A. (1980). "[HRU6(CO)18] में इंटरस्टीशियल हाइड्राइड लिगैंड का प्रत्यक्ष स्थान - [Ph4As][HRu6(CO)18] के एक्स-रे और न्यूट्रॉन दोनों विश्लेषणों द्वारा [Ph4As][HRu6( का एक्स-रे और न्यूट्रॉन विश्लेषण दोनों द्वारा विश्लेषण किया जाता है। सीओ)18]". Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (7): 295. doi:10.1039/c39800000295.
  15. ↑ A. Dedieu (Editor) Transition Metal Hydrides 1991, Wiley-VCH, Weinheim. ISBN 0-471-18768-2

ग्रन्थसूची

W. M. Mueller, J. P. Blackledge, G. G. Libowitz, Metal Hydrides, Academic Press, N.Y. and London, (1968)


बाहरी संबंध

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