Verbindungen, die durch die Kombination von Wasserstoffatomen mit anderen Elementen gebildet werden, mit der allgemeinen Formel XmHn, werden als Hydride bezeichnet. Es sind ausschließlich Zwei-Element-Verbindungen. Je nach der Elektronegativität des zweiten Elements im Molekül werden drei Arten von Hydriden unterschieden: salzähnliche, kovalente und metallische.
Salzartige Hydride
Auch bekannt als salzähnliche Hydride oder ionische Hydride. Sie zeichnen sich durch Ionenbindungen aus, in denen Wasserstoff als Anion H– vorhanden ist. Sie bilden sich, wenn Elemente mit sehr geringer Elektronegativität Elektronen an ein Wasserstoffatom abgeben können. Solche Hydride entstehen durch Kombinationen mit Metallen der Gruppen 1 und 2 des Periodensystems, mit Ausnahme von Beryllium und Magnesium. Sie sind Feststoffe mit einer ionischen Kristallgitterstruktur. Hydride dieser Art bilden sich durch die direkte Einwirkung von Wasserstoff auf Metalle bei erhöhten Temperaturen. Bei Kontakt mit Wasser reagieren sie heftig und geben Wasserstoff ab, zum Beispiel:
CaH2 + H2O = CaO + 2H2
Kovalente Hydride
Dies sind chemische Verbindungen, die Wasserstoff enthalten, der durch eine kovalente Bindung gebunden ist. Sie entstehen, wenn Elemente mit hoher Elektronegativität in der Lage sind, Elektronen zu teilen und daher eine kovalente Bindung mit Wasserstoff eingehen können. Solche Moleküle werden von Elementen der Gruppen 14-18 und von Bor aus der Gruppe 13 des Periodensystems gebildet. Solche Hydride sind im Allgemeinen sehr flüchtig. Sie nehmen die Form von weichen Körpern mit entzündlichen Eigenschaften an. Das Kristallgitter kovalenter Hydride besteht aus Molekülen, die durch Van-der-Waals-Kräfte, manchmal auch durch Wasserstoffbrückenbindungen, miteinander verbunden sind. Ihre Beständigkeit nimmt in dem Maße ab, in dem die Atommasse des Elements, das an den Wasserstoff bindet, zunimmt und sich sein metallischer Charakter verstärkt. Die Beständigkeit nimmt also in der Reihe ab: HF, HCl, HBr, HI mit zunehmender Atommasse und in der Reihe: HI, H2Te, SbH3, SnH, wo die metallischen Eigenschaften zunehmen.
Metallische Hydride
Sie sind Verbindungen von Wasserstoff mit äußeren und inneren Übergangsmetallen. Sie zeichnen sich durch ihren Glanz und ihre metallischen Eigenschaften aus. Im Gegensatz zu kovalenten Hydriden sind sie nicht flüchtig. Sehr oft ist die Angabe der Zusammensetzung von Hydriden dieses Typs in der Formel nicht einfach und enthält unvollständige Werte, z.B. PdH0,6, TiH1,73, ZrH1,92. Die in Metallhydriden vorhandenen Wasserstoffatome besetzen Zwischenknotenpositionen im räumlichen Gitter des Metalltyps. Es wird von den Atomen des vorhandenen metallischen Elements gebildet.
Verbindungen von Halogenen mit Wasserstoff
Die chemischen Moleküle, die durch die Verbindung von Halogenen mit Wasserstoff entstehen, werden als Halogenwasserstoffe mit der allgemeinen Formel HX bezeichnet . Die industriell relevantesten Stoffe dieser Gruppe sind zwei Substanzen: Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff, aber es gibt auch andere, die in großem Umfang verwendet werden, wie Bromwasserstoff und Jodwasserstoff. Diese Hydride gehören zum kovalenten Typ, da dieser Charakter ihnen am nächsten steht. Bei Fluorwasserstoff, der aus dem elektronegativsten Halogen besteht, beträgt der Anteil des ionischen Charakters nicht mehr als 45%. Er nimmt mit jeder weiteren Verbindung ab und beträgt bei Jodwasserstoff bereits nur noch 5%. Der gleiche Abwärtstrend ist bei der Änderung der Dipolmomente zu beobachten. Die Herstellung von Fluorwasserstoff und Chlorwasserstoff beruht auf der Reaktion des entsprechenden Salzes mit konzentrierter Schwefelsäure. Zur Gewinnung von HF wird Fluorit verwendet, zur Herstellung von HCl wird Salmiak verwendet. Es ist jedoch auch möglich, Chlorwasserstoff durch direkte Synthese aus den Elementen zu gewinnen, d.h. durch direkte Verbrennung von Wasserstoff in Chlor. Die Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure ist nur im Falle von Jod und Brom nicht möglich, da die entstehenden Hydride schnell oxidieren können.
Verbindungen von Chalkogenen mit Wasserstoff
Das sind hauptsächlich Moleküle mit der allgemeinen Formel H2X und es gehören dazu: Wasser, Schwefelwasserstoff, Selenwasserstoff, Tellurwasserstoff und Poloniumwasserstoff. Unter Raumbedingungen ist nur Wasser flüssig, die anderen sind farblose Gase. Zwei von ihnen, Schwefelwasserstoff und Selenwasserstoff, sind durch den Geruch nach faulen Eiern gekennzeichnet. Schwefelwasserstoff und Selenwasserstoff sind giftig, ersterer in höheren Konzentrationen. Die einzige natürlich vorkommende Verbindung ist Schwefelwasserstoff, der in Sulfatquellen und vulkanischen Dämpfen vorkommt. Da Wasser weltweit weit verbreitet ist, ist es sehr leicht zu gewinnen, aber für Laborzwecke wird es durch Destillation, Doppeldestillation oder durch Durchleiten durch eine Schicht aus organischen Ionenaustauschern gereinigt. Andere Hydride von Chalkogegen werden in der Regel durch die Behandlung ihrer Verbindungen mit Metallen, wie Sulfiden, Seleniden oder Telluriden, mit einer Säure gewonnen. Die Struktur der Hydride vom Typ H2X ist eckig, wobei der größte Winkel von 104,5o das Wassermolekül charakterisiert.
Verbindung der Elemente aus der Stickstoff-Gruppe mit Wasserstoff
Jedes als Element aus der Stickstoff-Gruppe eingestufte Element ist in der Lage, in Verbindung mit Wasserstoff Hydride mit der allgemeinen Formel XH3 zu bilden. Darüber hinaus bilden Phosphor und Stickstoff ebenfalls Verbindungen des Typs X2H4. Es gibt auch ein besonderes Stickstoffhydrid, HN3, das als Azidwasserstoff bezeichnet wird. Zu den gebräuchlichsten Hydriden vom Typ XH3 gehören Ammoniak, Phosphan, Arsan, Stiban und Bismutan. Es sind leicht flüchtige Stoffe, die als farblose Gase auftreten. Sie zeichnen sich häufig durch einen ausgeprägten, unangenehmen Geruch aus. Alle Hydride der Elemente aus der Stickstoff-Gruppe mit Ausnahme von Ammoniak werden durch endotherme Umwandlungen gebildet. Die Trihydridmoleküle nehmen die Form einer Pyramide an, und das Nitridatom weist eine Hybridisierung sp3 auf.
Verbindungen von Bor mit Wasserstoff
Bor bildet mit Wasserstoff eine Reihe von Verbindungen mit spezifischen chemischen und strukturellen Eigenschaften, die Borate genannt werden. Die meisten von ihnen lassen sich durch die allgemeine Formel BnHn+4 oder BnHn+6 ausdrücken, aber es gibt kein einfaches Borat mit der Formel BH3.
Verbindungen von Erdalkalimetallen mit Wasserstoff
Alle Erdalkalimetalle ergeben in Verbindung mit Wasserstoff Hydride mit der allgemeinen Formel XH2. Ein Grundbeispiel für diese Gruppe von Verbindungen ist das Berylliumhydrid BeH2, das mit BeCl2 und LiH als Reaktanten in Etherlösung hergestellt wird. Berylliumhydrid ist ein farbloser, schwer flüchtiger Stoff. Bei 570 K zersetzt es sich in seine Bestandteile. Es reagiert sehr leicht mit Wasser. Der Raumgitter enthält polymere Ketten, in denen das Berylliumatom durch kovalente Be-H-Be-Dreizentrenbindungen gebunden ist. Ein zweites Beispiel für Hydride dieser Gruppe ist Magnesiumhydrid, das durch direkte Synthese aus den Elementen bei erhöhtem Wasserstoffdruck gewonnen wird. Beim Erhitzen zerfällt es leicht in die Elemente. Bei den Salzhydriden handelt es sich dagegen um die anderen Vertreter, nämlich Calcium-, Strontium- und Bariumhydride. Das industriell bedeutendste von ihnen, CaH2, wird durch direkte Synthese aus den Elementen bei erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von 670 K gewonnen.
Hydride der Alkalimetalle
Es sind Verbindungen vom Typ MH, die durch direkte Reaktionen von Wasserstoff mit Metallen bei erhöhten Temperaturen entstehen. Sie sind typische Hydride vom Typ Salz, d.h. sie haben eine ionische Struktur mit einem charakteristischen Anion H–. Bei Raumtemperatur sind Hydride der Alkalimetalle fest, farblos und bilden ähnlich wie Natriumchlorid räumliche Gitter. Die höchste Stabilität weist Lithiumhydrid auf, bis 720 K.