Poliwodorek

Poliwodorek lub superwodorek to związek zawierający wyjątkowo dużą ilość wodoru . Można to opisać jako wysoką stechiometrię wodoru . Przykłady obejmują pentawodorek żelaza FeH5 , LiH6 i LiH7 . Natomiast bardziej znany wodorek litu ma tylko jeden atom wodoru.

Wiadomo, że poliwodorki są stabilne tylko pod wysokim ciśnieniem.

Poliwodniki są ważne, ponieważ mogą tworzyć substancje o bardzo dużej gęstości wodoru. Mogą przypominać nieuchwytny metaliczny wodór , ale można je wytwarzać pod niższym ciśnieniem. Jedną z możliwości jest to, że mogą to być nadprzewodniki . Siarkowodór pod wysokim ciśnieniem tworzy jednostki SH 3 i może być nadprzewodnikiem w temperaturze 203 K (-70 ° C) i pod ciśnieniem 1,5 miliona atmosfer .

Struktury

Diagram komórek elementarnych przedstawiający strukturę NaH7 , który zawiera kompleksy H3- . Kolorowe kulki to izopowierzchnia naniesiona na poziomie 0,07 elektronu*Å -3 . Jedna z cząsteczek H2 jest związana z atomem wodoru w jednostce NaH o długości wiązania 1,25 Å, tworząc liniowy anion H3 .

Poliwodniki metali ziem alkalicznych i metali alkalicznych zawierają struktury klatkowe. Wodór może być także grupowany w jednostki H- , H3- lub H2 . Poliwodorki metali przejściowych mogą mieć atomy wodoru rozmieszczone wokół atomu metalu. Obliczenia sugerują, że zwiększenie poziomu wodoru zmniejszy wymiarowość układu metalu, w wyniku czego utworzą się warstwy oddzielone arkuszami wodorowymi. H 3 − jest liniowa.

H 3 + tworzyłby trójkątne struktury w hipotetycznym H 5 Cl.

Związki

Kiedy wodorek sodu jest sprężany z wodorem, tworzą się NaH3 i NaH7 . Powstają one przy 30 GPa i 2100 K.

Ogrzewanie i prasowanie metalu za pomocą boranu amoniaku pozwala uniknąć stosowania wielkogabarytowego wodoru i oprócz poliwodorku wytwarza azotek boru jako produkt rozkładu.

formuła nazwa temperatura

°C

 ciśnienie

GPa

 struktura krystaliczna grupa kosmiczna Å B C β objętość komórki formuły

na komórkę elementarną

 Tc K Komentarz ref
LiH 2 dwuwodorek litu 27 130
LiH 6 Sześciowodorek litu
LiH 7 Heptawodorek litu
NaH3 _ trójwodnik sodu ortorombowy Cmcm 3,332 Å 6,354 Å 4,142 Å 90 87,69 4
NaH 7 siedmiowodorek sodu Jednoskośny Dw 6,99 3,597 5.541 69.465 130,5
CaH x 500 22 podwójny sześciokąt
CaH x 600 121
SrH 6 pseudo sześcienny 3:00 godz _ półprzewodnik

metalizować > 220 GPa
Sr 3 H 13 C 2/m
SrH 22 138 trójskośny P 1
BaH 12 Dodekawodorek baru 75 pseudo sześcienny 5.43 5.41 5,37 39,48 20 tys
FeH 5 pentawodorek żelaza 1200 66 tetragonalny Ja 4/ mmm
H3 S _ Trójwodnik siarki 25 150 sześcienny Mam 3 m 203 tys
H 3 Se Trójwodnik selenu 10
YH 4 czterowodorek itru 700 160 Ja 4/ mmm
YH 6 sześciowodorek itru 700 160 Mam -3 m 224
YH 9 bezwodnik itru 400 237 P 6 3 / mmc 243
LaH 10 Dekawodorek lantanu 1000 170 sześcienny FM 3 m 5.09 5.09 5.09 132 4 250 tys
LaH 10 Dekawodorek lantanu 25 121 Sześciokątny R 3 m 3,67 3,67 8,83 1
LaD 11 Undekawodorek lantanu 2150 130-160 Tetragonalny P4/nmm 168
LaH 12 Dodekawodorek lantanu Sześcienny izolacyjny
LaH 7 Heptawodorek lantanu 25 109 Jednoskośny C 2/ m 6,44 3.8 3,69 135 63,9 2
CeH 9 Nonawodorek ceru 93 sześciokątny P 6 3 / mmc 3.711 5.543 33.053 100 tys
CeH 10 Dekawodorek ceru FM 3 m 115 tys
PrH 9 Nonawodorek prazeodymu 90-140 P 6 3 / mmc 3,60 5,47 61,5 55 tys. 9 tys
PrH 9 Nonawodorek prazeodymu 120 F43m 4,98 124 69 tys
NdH 4 Tetrawodorek neodymu 85-135 tetragonalny Ja 4/ mmm 2.8234 5,7808
NdH 7 Heptawodorek neodymu 85-135 Jednoskośny C2/c 3.3177 6.252 5.707 89.354
NdH 9 Nonawodorek neodymu 110-130 sześciokątny P 6 3 / mmc 3.458 5,935
EuH 4 50-130 I4/mmm
UE 8 H 46 1600 130 sześcienny 3:00 godz _ 5,865
EuH 9 Nonawodnik europu 86-130 sześcienny F 4 3 m
EuH 9 Nonawodnik europu >130 sześciokątny P 6 3 / mmc
ThH 4 Czterowodorek toru 86 Ja 4/ mmm 2,903 4.421 57.23 2
ThH 4 Czterowodorek toru 88 trójkątny P 321 5.500 3.29 86.18
ThH 4 Czterowodorek toru ortorombowy Hmmm
ThH 6 Sześciowodorek toru 86-104 Cmc 2 1 32.36
Czw 9 Nonawodorek toru 2100 152 sześciokątny P 6 3 / mmc 3,713 5.541 66,20
Czw 10 Dekawodorek toru 1800 85-185 sześcienny FM 3 m 5.29 148,0 161
Czw 10 Dekawodorek toru <85 Hmmm 5.304 3.287 3,647 74.03
UH 7 Heptawodorek uranu 2000 63 FCC P6 3 /mmc
UH 8 Oktawodorek uranu 300 1-55 FCC FM 3 m
UH 9 Bezwodnik uranu 40-55 FCC P6 3 /mmc

Przewidywane

Za pomocą chemii obliczeniowej przewiduje się wiele innych wielowodników, w tym LiH 8 , LiH 9 , LiH 10 , CsH 3 , KH 5 RbH 5 , RbH 9 , NaH 9 , BaH 6 , CaH 6 , MgH 4 , MgH 12 , MgH 16 , SrH 4 , SrH 10 , SrH 12 , ScH 4 , ScH 6 , ScH 8 , YH 4 i YH 6 , YH 24 , LaH 8 , LaH 10 , YH 9 , LaH 11 , CeH 8 , CeH 9 , CeH 10 , PrH 8 , PrH 9 , ThH 6 , ThH 7 i ThH 10 , U 2 H 13 , UH 7 , UH 8 , UH 9 , AlH 5 , GaH 5 , InH 5 , SnH 8 , SnH 12 , SnH 14 , PbH 8 , SiH 8 (odkryty później), GeH 8 (chociaż zamiast tego Ge 3H 11 może być stabilny) AsH 8 , SbH 4 , BiH 4 , BiH 5 , BiH 6 , H 3 Se , H3S , Te2H5 , TeH4 , PoH4 , PoH6 , H2F , H3 _ _ F, H2Cl , H3Cl , H5Cl , H7Cl , H2Br , H3Br , H4Br , H5Br , H5I , XeH2 , XeH4 ,.

, że wśród elementów przejściowych VH 8 w strukturze C 2/ m około 200 GPa będzie miał temperaturę przejścia w stan nadprzewodnictwa 71,4 K. VH 5 w grupie przestrzennej P 6 3 / mmm ma niższą temperaturę przejścia.

Nieruchomości

Nadprzewodnictwo

Pod odpowiednio wysokim ciśnieniem poliwodniki mogą stać się nadprzewodnikami . Charakterystyka substancji, w przypadku których przewiduje się, że będą miały wysokie temperatury nadprzewodnictwa, to wysoka częstotliwość fononów, która będzie miała miejsce w przypadku lekkich pierwiastków, oraz silne wiązania. Wodór jest najlżejszy i dlatego będzie miał najwyższą częstotliwość wibracji. Nawet zmiana izotopu na deuter obniży częstotliwość i obniży temperaturę przejścia. Związki zawierające więcej wodoru będą przypominały przewidywany wodór metaliczny. Jednak nadprzewodniki są również zwykle substancjami o wysokiej symetrii i również nie wymagają, aby elektrony były zamknięte w podjednostkach molekularnych i wymagają dużej liczby elektronów w stanach w pobliżu poziomu Fermiego . Powinno również zachodzić sprzężenie elektron-fonon, które zachodzi, gdy właściwości elektryczne są powiązane z mechaniczną pozycją atomów wodoru. Przewiduje się, że najwyższe temperatury krytyczne nadprzewodnictwa wystąpią w grupach 3 i 3 układu okresowego. Pierwiastki późnego przejścia, ciężkie lantanowce lub aktynowce mają dodatkowe elektrony d lub f, które zakłócają nadprzewodnictwo.

Na przykład przewiduje się, że sześciowodorek litu utraci całą rezystancję elektryczną poniżej 38 K pod ciśnieniem 150 GPa. Hipotetyczny LiH 8 ma przewidywaną temperaturę przejścia w nadprzewodnictwo na poziomie 31 K przy 200 GPa. Przewiduje się, że MgH 6 będzie miał Tc 400 K około 300 GPa. CaH6 może mieć Tc wynoszącą 260 K przy 120 GPa. Przewiduje się, że H 3 S domieszkowany PH 3 będzie miał temperaturę przejścia powyżej 203 K zmierzonej dla H 3 S (zanieczyszczony stałą siarką). Poliwodniki ziem rzadkich i aktynowce mogą również mieć wysokie temperatury przejścia, na przykład ThH 10 z T c = 241 K. Przewiduje się, że UH 8 , który można dekompresować do temperatury pokojowej bez rozkładu, będzie miał temperaturę przejścia 193 K. AcH 10 Przewiduje się, że jeśli kiedykolwiek uda się go wytworzyć, będzie nadprzewodnikiem w temperaturach powyżej 204 K, a AcH 10 będzie podobnie przewodził pod niższymi ciśnieniami (150 GPa).

H 3 Se w rzeczywistości jest ciałem stałym van der Waalsa o wzorze 2H 2 Se·H 2 i zmierzonej Tc wynoszącej 105 K pod ciśnieniem 135 GPa.

Trójskładnikowe superwodorki

Trójskładnikowe superwodorki otwierają możliwości znacznie większej liczby formuł. Na przykład Li 2 MgH 16 może również być nadprzewodnikiem w wysokich temperaturach (200 °C). Przypuszcza się, że związek lantanu, boru i wodoru jest „gorącym” nadprzewodnikiem (550 K). Pierwiastki mogą zastępować inne iw ten sposób modyfikować właściwości, np. (La,Y)H6 i (La,Y)H10 mogą mieć nieco wyższą temperaturę krytyczną niż YH6 lub LaH10 .

Zobacz też

Źródło: „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polyhydride&oldid=1142124488 ”