Polyhydrid

En polyhydrid eller superhydrid är en förening som innehåller en onormalt stor mängd väte . Detta kan beskrivas som hög vätestökiometri . Exempel inkluderar järnpentahydrid FeH5 , LiH6 och LiH7 . Däremot har den mer välkända litiumhydriden endast en väteatom.

Polyhydrider är endast kända för att vara stabila under högt tryck.

Polyhydrider är viktiga eftersom de kan bilda ämnen med mycket hög densitet av väte. De kan likna det svårfångade metalliska vätet , men kan tillverkas under lägre tryck. En möjlighet är att de kan vara supraledare . Svavelväte under högt tryck bildar SH 3 -enheter och kan vara en supraledare vid 203 K (−70 °C) och ett tryck på 1,5 miljoner atmosfärer .

Strukturer

Enhetscelldiagram som visar strukturen av NaH 7 , som innehåller H 3 − komplex. De färgade kulorna är isoytan, plottad vid nivån 0,07 elektroner*Å −3 . En av H 2 molekylerna är bunden till en väteatom i NaH-enheten med en bindningslängd på 1,25 Å, vilket bildar en H 3 − linjär anjon.

Polyhydriderna av jordalkalimetaller och alkalimetaller innehåller burstrukturer. Även väte kan grupperas i H- , H3- eller H2 - enheter . Polyhydrider av övergångsmetaller kan ha väteatomerna ordnade runt metallatomen. Beräkningar tyder på att ökande vätenivåer kommer att minska dimensionaliteten hos metallarrangemanget, så att skikt bildas åtskilda av väteskivor. H 3 − understrukturen är linjär.

H 3 + skulle bilda triangulära strukturer i den hypotetiska H 5 Cl.

Föreningar

När natriumhydrid komprimeras med väte bildas NaH3 och NaH7 . Dessa bildas vid 30 GPa och 2 100 K.

Uppvärmning och komprimering av en metall med ammoniakboran undviker att använda skrymmande väte, och producerar bornitrid som en nedbrytningsprodukt utöver polyhydriden.

formel namn temperatur

°C

 tryck

GPa

 kristallstruktur rymdgrupp ett Å b c β cellvolym formler

per enhetscell

 Tc K Kommentar refs
LiH 2 litiumdihydrid 27 130
LiH 6 Litiumhexahydrid
LiH 7 Litiumheptahydrid
NaH 3 natriumtrihydrid ortorombisk Cmcm 3.332 Å 6.354 Å 4.142 Å 90 87,69 4
NaH 7 natriumheptahydrid monoklinisk Cc 6,99 3,597 5,541 69,465 130,5
CaH x 500 22 dubbel hexagon
CaH x 600 121
SrH 6 pseudokubisk 3 m _ halvledare

metallisera > 220 GPa
Sr 3 H 13 C 2/m
SrH 22 138 triklinik P 1
BaH 12 Bariumdodekahydrid 75 pseudokubisk 5,43 5,41 5,37 39,48 20K
FeH 5 järnpentahydrid 1200 66 tetragonal I 4/ mmm
H 3 S Svaveltrihydrid 25 150 kubisk Jag är 3 m 203K
H3Se _ _ Selentrihydrid 10
YH 4 yttriumtetrahydrid 700 160 I 4/ mmm
YH 6 yttriumhexahydrid 700 160 Jag är -3 m 224
YH 9 yttriumnonahydrid 400 237 P 6 3 / mmc 243
LaH 10 Lantandekahydrid 1000 170 kubisk Fm 3 m 5.09 5.09 5.09 132 4 250K
LaH 10 Lantandekahydrid 25 121 Hexagonal R 3 m 3,67 3,67 8,83 1
LaD 11 Lantanundekahydrid 2150 130-160 Tetragonal P4/nmm 168
LaH 12 Lantandodekahydrid Kubisk isolerande
LaH 7 Lantanheptahydrid 25 109 monoklinisk C 2/ m 6,44 3.8 3,69 135 63,9 2
CeH 9 Ceriumnonahydrid 93 hexagonal P 6 3 / mmc 3,711 5,543 33,053 100 000
CeH 10 Ceriumdekahydrid Fm 3 m 115 000
PrH 9 Praseodymiumnonahydrid 90-140 P 6 3 / mmc 3,60 5,47 61,5 55K 9K
PrH 9 Praseodymiumnonahydrid 120 F43m 4,98 124 69K
NdH 4 Neodymtetrahydrid 85-135 tetragonal I 4/ mmm 2,8234 5,7808
NdH 7 Neodymheptahydrid 85-135 monoklinisk C2/c 3,3177 6,252 5,707 89,354
NdH 9 Neodym nonahydrid 110-130 hexagonal P 6 3 / mmc 3,458 5,935
EuH 4 50-130 I4/mmm
Eu 8 H 46 1600 130 kubisk Kl 3 n 5,865
EuH 9 Europiumnonahydrid 86-130 kubisk F 4 3 m
EuH 9 Europiumnonahydrid >130 hexagonal P 6 3 / mmc
ThH 4 Toriumtetrahydrid 86 I 4/ mmm 2,903 4,421 57,23 2
ThH 4 Toriumtetrahydrid 88 trigonal P 321 5 500 3,29 86,18
ThH 4 Toriumtetrahydrid ortorombisk Fmmm
ThH 6 Toriumhexahydrid 86-104 CMC 2 1 32,36
ThH 9 Toriumnonahydrid 2100 152 hexagonal P 6 3 / mmc 3,713 5,541 66,20
ThH 10 Toriumdekahydrid 1800 85-185 kubisk Fm 3 m 5,29 148,0 161
ThH 10 Toriumdekahydrid <85 Hm 5,304 3,287 3,647 74,03
UH 7 Uranheptahydrid 2000 63 fcc P6 3 /mmc
UH 8 Uran oktahydrid 300 1-55 fcc Fm 3 m
UH 9 Urannonahydrid 40-55 fcc P6 3 /mmc

Förutspått

Med användning av beräkningskemi förutsägs många andra polyhydrider, inklusive LiH 8 , LiH 9 , LiH 10 , CsH 3 , KH 5 RbH 5 , RbH 9 , NaH 9 , BaH 6 , CaH 6 , MgH 4 , MgH 12 , SH 12 , , SrH 10 , SrH 12 , ScH 4 , ScH 6 , ScH 8 , YH 4 och YH 6 , YH 24 , LaH 8 , LaH 10 , YH 9 , LaH 11 , CeH 8 , CeH 9 , PrH 8 , PrH 8 , LaH 10 , YH 9 , LaH 11 , CeH 8 , CeH 9 , PrH 8 , PrH 8 . 9 , ThH 6 , ThH 7 och 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 ( sedan, upptäckt), GeH 8 , (även om Ge 3 H 11 kan vara stabil istället) AsH 8 , SbH 4 , BiH 4 , BiH 5 , BiH 6 , H 3 Se, H 3 S, Te 2 H 5 , TeH 4 , PoH 4 , PoH 6 , H 2 F, H 3 F, H 2 Cl, H 3 Cl, H 5 Cl, H 7 Cl, H 2 Br, H 3 Br, H 4 Br, H 5 Br, H 5 I, XeH 2 XeH4 ,. _

Bland övergångselementen förutspås VH 8 i en C 2/ m -struktur runt 200 GPa ha en supraledande övergångstemperatur på 71,4 K. VH 5 i en P 6 3 / mmm rymdgrupp har en lägre övergångstemperatur.

Egenskaper

Superledning

Under lämpligt höga tryck kan polyhydrider bli supraledande . Kännetecken för ämnen som förutspås ha höga supraledande temperaturer är en hög fononfrekvens, vilket kommer att hända för lätta element, och starka bindningar. Väte är den lättaste och kommer därför att ha den högsta vibrationsfrekvensen. Även om man ändrar isotopen till deuterium sänks frekvensen och övergångstemperaturen. Föreningar med mer väte kommer att likna det förutsagda metalliska vätet. Men supraledare tenderar också att vara ämnen med hög symmetri och behöver också elektronerna för att inte låsas in i molekylära subenheter, och kräver ett stort antal elektroner i tillstånd nära Fermi- nivån . Det bör också finnas elektron-fonon-koppling som sker när de elektriska egenskaperna är bundna till väteatomernas mekaniska position. De högsta kritiska superledningstemperaturerna förutsägs vara i grupperna 3 och 3 i det periodiska systemet. Sen övergångselement, tunga lantanider eller aktinider har extra d- eller f-elektroner som stör supraledning.

Till exempel förutspås litiumhexahydrid förlora allt elektriskt motstånd under 38 K vid ett tryck på 150 GPa. Den hypotetiska LiH 8 har en förutspådd supraledande övergångstemperatur vid 31 K vid 200 GPa. MgH 6 förutspås ha en Tc på 400 K runt 300 GPa. CaH6 skulle kunna ha en Tc på 260 K vid 120 GPa . PH 3 -dopad H 3 S förutsägs också ha en övergångstemperatur över de 203 K uppmätt för H 3 S (förorenad med fast svavel). Sällsynta jordartsmetaller och aktinidpolyhydrider kan också ha höga övergångstemperaturer, till exempel ThH 10 med T c = 241 K. UH 8 , som kan dekomprimeras till rumstemperatur utan sönderdelning, förutsägs ha en övergångstemperatur på 193 K. AcH 10 , om det någonsin kunde göras, förutspås supraledning vid temperaturer över 204 K, och AcH 10 skulle på liknande sätt leda under lägre tryck (150 GPa).

H 3 Se är faktiskt ett van der Waals fast ämne med formeln 2H 2 Se•H 2 med en uppmätt Tc på 105 K under ett tryck på 135 GPa.

Ternära superhydrider

Ternära superhydrider öppnar upp möjligheten till många fler formler. Till exempel kan Li 2 MgH 16 också vara supraledande vid höga temperaturer (200 °C). En förening av lantan, bor och väte spekuleras vara en "het" supraledare (550K). Element kan ersätta andra och på så sätt modifiera egenskaperna, t.ex. (La,Y)H6 och (La,Y)H10 kan fås att ha en något högre kritisk temperatur än YH6 eller LaH10 .

Se även

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polyhydride&oldid=1142124488 "