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Was ist ein Metallhydrid?

Metallhydride sind Metalle, die an Wasserstoff gebunden wurden, um eine neue Verbindung zu bilden. Jede Wasserstoffverbindung, die an ein anderes Metallelement gebunden ist, kann effektiv als Metallhydrid bezeichnet werden. Im Allgemeinen ist die Bindung kovalent, aber einige Hydride werden aus ionischen Bindungen gebildet. Der Wasserstoff hat eine Oxidationszahl von -1. Das Metall absorbiert das Gas, das das Hydrid bildet.

 

Beispiele für Metallhydride

Die häufigsten Beispiele für Metallhydride umfassen Aluminium, Bor. Lithiumborhydrid und verschiedene Salze. Beispielsweise schließen Aluminiumhydride Natriumaluminiumhydrid ein. Es gibt eine Reihe von Arten von Hydriden. Dies umfasst Aluminium-, Beryllium-, Cadmium-, Cäsium-, Calcium-, Kupfer-, Eisen-, Lithium-, Magnesium-, Nickel-, Palladium-, Plutonium-, Kaliumrubidium-, Natrium-, Thallium-, Titan-, Uran- und Zinkhydride.

Es gibt auch viel komplexere Metallhydride, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Diese komplexen Metallhydride sind häufig in ätherischen Lösungsmitteln löslich.

 

Metallhydridklassen

Es gibt vier Klassen von Metallhydriden. Das gebräuchlichste Hydrid sind solche, die sich mit Wasserstoff bilden, sogenannte binäre Metallhydride. Es gibt nur zwei Verbindungen – Wasserstoff und Metall. Diese Hydride sind im Allgemeinen unlöslich und leitfähig.

Andere Arten von Metallhydriden sind weniger verbreitet oder bekannt, einschließlich ternärer Metallhydride, Koordinationskomplexe und Clusterhydride.

 

Hydridformulierung

Metallhydride werden über eine von vier Synthesen gebildet. Der erste ist der Hydridtransfer, bei dem es sich um Metathesereaktionen handelt. Dann gibt es Eliminierungsreaktionen, einschließlich der Eliminierung von Beta-Hydrid und Alpha-Hydrid.

Das dritte sind oxidative Additionen, bei denen es sich im Allgemeinen um den Übergang von Diwasserstoff zu einem niedrigvalenten Metallzentrum handelt. Die vierte ist die heterolytische Spaltung von Diwasserstoff. Dies geschieht, wenn Hydride gebildet werden, wenn Metallkomplexe in Gegenwart einer Base mit Wasserstoff behandelt werden.

Es gibt eine Vielzahl von Komplexen, einschließlich Heufahrten auf Mg-Basis, die für ihre Speicherkapazität und ihre thermische Stabilität bekannt sind. Das Testen solcher Verbindungen unter hohem Druck hat Hydride für neue Verwendungen geöffnet. Der hohe Druck verhindert eine thermische Zersetzung.

In Bezug auf Brückenhydride sind Metallhydride mit terminalen Hydriden normal, wobei die meisten oligomer sind. Das klassische thermische Hydrid beinhaltet die Bindung von Metall und Wasserstoff. Der Brückenligand ist eine klassische Brücke, bei der zwei Metalle mit Wasserstoff gebunden werden. Dann gibt es eine Dihydrogenkomplexbrücke, die nicht klassisch ist. Dies geschieht, wenn Bi-Wasserstoff an ein Metall bindet.

Die Anzahl der Wasserstoffatome muss mit der Oxidationszahl des Metalls übereinstimmen. Zum Beispiel ist das Symbol für Calciumhydrid CaH2, aber für Zinn ist es SnH4.

 

Verwendung für Metallhydride

Metallhydride werden häufig in Brennstoffzellenanwendungen verwendet, bei denen Wasserstoff als Brennstoff verwendet wird. Nickelhydride sind häufig in verschiedenen Batterietypen enthalten, insbesondere in NiMH-Batterien. Nickel-Metallhydrid-Batterien basieren auf Hydriden intermetallischer Seltenerdverbindungen wie Lanthan oder Neodym, die an Kobalt oder Mangan gebunden sind. Lithiumhydride und Natriumborhydrid dienen beide als Reduktionsmittel in chemischen Anwendungen. Die meisten Hydride verhalten sich bei chemischen Reaktionen als Reduktionsmittel.

Über Brennstoffzellen hinaus werden Metallhydride für ihre Wasserstoffspeicher- und Kompressorfähigkeiten verwendet. Metallhydride werden auch zur Wärmespeicherung, Wärmepumpen und Isotopentrennung verwendet. Die Anwendungen umfassen Sensoren, Aktivatoren, Reinigung, Wärmepumpen, Wärmespeicherung und Kühlung.

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