Idruro di zinco
| Idruro di zinco | |
|---|---|
| Nome IUPAC | |
| Idruro di zinco(II) | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | ZnH2 |
| Massa molecolare (u) | 67,425 g/mol |
| Aspetto | cristalli bianchi |
| Numero CAS | |
| PubChem | 22056524 |
| SMILES | [ZnH2] |
| Indicazioni di sicurezza | |
L'idruro di zinco è un composto inorganico dello zinco con formula chimica ZnH2. È un solido bianco, inodore, che si decompone lentamente nei suoi elementi a temperatura ambiente; nonostante questo è il più stabile degli idruri binari dei metalli di transizione della prima fila. Una varietà di composti di coordinazione contenenti legami Zn-H sono usati come agenti riducenti[1], tuttavia lo stesso idruro di zinco non ha applicazioni comuni.
Scoperta e sintesi[modifica | modifica wikitesto]
L'idruro di zinco è stato sintetizzato per la prima volta nel 1947 da Hermann Schlesinger, tramite una reazione tra dimetilzinco (Zn(CH3)2) e tetraidroalluminato di litio[2]; un processo alquanto pericoloso a causa della natura piroforica del dimetilzinco.
I metodi successivi erano prevalentemente reazioni di metatesi del sale tra alogenuri di zinco e idruri di metalli alcalini, che sono significativamente più sicuri[3][4]. Di seguito alcuni esempi di queste reazioni:
Piccole quantità di idruro di zinco gassoso sono state prodotte anche mediante ablazione laser di zinco in atmosfera di idrogeno[5][6] e altre tecniche ad alta energia. Questi metodi sono stati utilizzati per valutare le sue proprietà in fase gassosa.
Proprietà chimiche[modifica | modifica wikitesto]
Struttura[modifica | modifica wikitesto]
Nuove prove suggeriscono che nell'idruro di zinco gli elementi formano una rete unidimensionale (polimero), essendo collegati da legami covalenti[7]. Altri idruri di metalli inferiori polimerizzano in modo simile (si veda per esempio l'idruro di alluminio). L'idruro di zinco solido è il prodotto dell'autopolimerizzazione irreversibile della forma molecolare e la forma molecolare non può essere isolata in concentrazione. La solubilizzazione dell'idruro di zinco in solventi non acquosi comporta addotti con idruro di zinco molecolare, come ZnH2(H2) in idrogeno liquido.
Stabilità[modifica | modifica wikitesto]
L'idruro di zinco si decompone lentamente in zinco metallico e H2 a temperatura ambiente, con una decomposizione che diventa rapida se riscaldato a una temperatura superiore a 90 °C:[8]
Si ossida facilmente ed è sensibile sia all'aria che all'umidità; essendo idrolizzato lentamente dall'acqua, ma violentemente da acidi acquosi[3], che indica una possibile passivazione tramite la formazione di uno strato superficiale di ossido di zinco. Nonostante ciò, i campioni più vecchi potrebbero essere piroforici[3]. L'idruro di zinco può quindi essere considerato nella migliore delle ipotesi metastabile, tuttavia è ancora il più stabile di tutti gli idruri di metalli di transizione binari della prima fila.
Forma molecolare[modifica | modifica wikitesto]
L'idruro di zinco molecolare è stato recentemente identificato come un prodotto volatile della riduzione acidificata degli ioni zinco con boroidruro di sodio[senza fonte]. Questa reazione è simile alla riduzione acidificata con il tetraidroalluminato di litio, tuttavia una frazione maggiore dell'idruro di zinco generato è in forma molecolare. Ciò può essere attribuito a una velocità di reazione più lenta, che impedisce una concentrazione polimerizzante di costruzione durante la progressione della reazione. Questo segue i precedenti esperimenti di sintesi diretta dagli elementi. La reazione degli atomi di zinco eccitati con l'idrogeno molecolare in fase gassosa è stata studiata utilizzando tecniche di sonda a pompa laser[senza fonte]. A causa della sua relativa stabilità termica, l'idruro di zinco molecolare è incluso nella breve lista di molecole idruri metallici, che sono stati identificati con successo in fase gassosa.
L'energia media del legame Zn-H è stata recentemente calcolata essere 51,24 kcal mol-1, mentre l'energia del legame H-H è 103,3 kcal mol-1[senza fonte]. Pertanto, la reazione complessiva è quasi ergoneutra:
L'idruro di zinco molecolare in fase gassosa è risultato essere lineare con una lunghezza del legame Zn-H di 153,5 pm[9].
La molecola può essere trovata allo stato fondamentale di singoletto di 1Σg+.
I calcoli della chimica quantistica prevedono che la forma molecolare esista in uno stato fondamentale dimerico a doppio ponte di idrogeno, con poca o nessuna barriera energetica formativa. Il dimero può essere descritto come di-μ-idrido-bis(idridozinco), secondo la nomenclatura additiva IUPAC.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ (EN) Stephan Enthaler, Rise of the Zinc Age in Homogeneous Catalysis?, in ACS Catalysis, vol. 3, n. 2, 1º febbraio 2013, pp. 150–158, DOI:10.1021/cs300685q.
- ^ (EN) A.E. Finholt, A.C. Bond, Jr. e H.I. Schlesinger, Lithium Aluminum Hydride, Aluminum Hydride and Lithium Gallium Hydride, and Some of their Applications in Organic and Inorganic Chemistry, in Journal of the American Chemical Society, vol. 69, n. 5, 1947, pp. 1199–1203, DOI:10.1021/ja01197a061.
- ^ a b c (EN) Wolfgang A. Herrmann, Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry, Georg Thieme Verlag, 1997, ISBN 978-31-31-03061-0.
- ^ (EN) Egon Wiberg e Arnold Frederick Holleman, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2001, ISBN 0-12-352651-5.
- ^ (EN) Greene, Tim M., Brown, Wendy, Andrews, Lester, Downs, Anthony J., Chertihin, George V., Runeberg, Nino e Pyykko, Pekka, Matrix Infrared Spectroscopic and ab Initio Studies of ZnH2, CdH2, and Related Metal Hydride Species, in The Journal of Physical Chemistry, vol. 99, n. 20, 1º maggio 1995, pp. 7925–7934, DOI:10.1021/j100020a014.
- ^ (EN) Xuefeng Wang e Lester Andrews, Infrared Spectra of Zn and Cd Hydride Molecules and Solids, in The Journal of Physical Chemistry A, vol. 108, n. 50, 2004, pp. 11006–11013, DOI:10.1021/jp046414m.
- ^ (EN) Grochala, Wojciech e Edwards, Peter P., Thermal decomposition of the non-interstitial hydrides for the storage and production of hydrogen, in Chemical Reviews, vol. 104, n. 3, 18 febbraio 2004, pp. 1283–1316, DOI:10.1021/cr030691s.
- ^ (EN) W. A. Herrmann, Synthetic methods of organometallic and inorganic chemistry, Stoccarda, Thieme, 1999, p. 115, ISBN 978-31-31-03061-0.
- ^ (EN) Shayesteh, Alireza, Vibration−Rotation Emission Spectra of Gaseous ZnH2 and ZnD2, in Journal of the American Chemical Society, vol. 126, n. 44, 2004, pp. 14356–14357, DOI:10.1021/ja046050b.
