Los hidruros son compuestos formados por átomos de hidrógeno unidos a otros elementos, que tienen la fórmula general X m H n . Se componen de sólo dos elementos. Según la electronegatividad del otro elemento presente en la molécula, se distinguen hidruros salinos, covalentes y metálicos.
hidruros salinos
También llamados hidruros iónicos. Se caracterizan por enlaces iónicos en los que el hidrógeno está presente en forma de anión H- . Se producen cuando elementos con una electronegatividad muy baja son capaces de ceder sus electrones al átomo de hidrógeno. Dichos hidruros se forman como resultado del enlace entre un metal del grupo 1 y el grupo 2 de la tabla periódica , excepto el berilio y el magnesio. Son sólidos que tienen una red cristalina iónica. Estos hidruros se forman como resultado de la interacción directa del hidrógeno con los metales a una temperatura elevada. En contacto con el agua, reaccionan intensamente y desprenden hidrógeno, por ejemplo: CaH 2 + H 2 O = CaO + 2H 2
hidruros covalentes
Estos son compuestos químicos que contienen hidrógeno unidos por un enlace covalente. Se forman cuando elementos altamente electronegativos son capaces de compartir electrones y, en consecuencia, crear enlaces covalentes con el hidrógeno. Tales moléculas están formadas por los elementos de los grupos 14 a 18 de la tabla periódica así como por el boro (grupo 13) . Estos hidruros suelen ser muy volátiles. Toman la forma de sólidos blandos con propiedades inflamables. Una red cristalina de hidruros covalentes consta de moléculas que están unidas entre sí por fuerzas de van der Waals y, a veces, también por enlaces de hidrógeno. Su estabilidad declina con el aumento de la masa atómica del elemento ligado al hidrógeno y con el aumento del carácter metálico de ese elemento. Así, la estabilidad decrece en el orden: HF, HCl, HBr, HI (donde aumenta la masa atómica) y en el orden: HI, H 2 Te, SbH 3 , SnH (donde crecen las propiedades metálicas).
Hidruros metálicos
Son combinaciones de hidrógeno y metales de transición de bloque d y bloque f. Tienen un brillo característico y propiedades metálicas. A diferencia de los hidruros covalentes, no son volátiles. Puede ser difícil expresar la composición de estos hidruros, ya que sus fórmulas suelen incluir valores no enteros, como PdH 0,6 , TiH 1,73 , ZrH 1,92 . Los átomos de hidrógeno presentes en los hidruros metálicos toman posiciones intersticiales en la red metálica, formada por los átomos del elemento metálico.
Compuestos de hidrógeno y halógenos
Las moléculas químicas producidas por la combinación de halógenos con hidrógeno se denominan haluros de hidrógeno y su fórmula general es HX. Disueltos en agua, se denominan ácidos hidrohálicos . En términos de uso industrial, el fluoruro de hidrógeno y el cloruro de hidrógeno son los más importantes entre los haluros de hidrógeno, pero también existen otras sustancias muy utilizadas, por ejemplo, el bromuro de hidrógeno o el yoduro de hidrógeno. Estos hidruros se clasifican como hidruros covalentes , porque su carácter es más similar al de ese grupo. Para el fluoruro de hidrógeno, que contiene el halógeno más electronegativo, su carácter iónico no supera el 45%. El carácter iónico declina con cada compuesto subsiguiente hasta alcanzar el 5%para el yoduro de hidrógeno. La misma tendencia decreciente se puede observar para el cambio de momentos dipolares. La producción de fluoruro de hidrógeno y cloruro de hidrógeno se basa en la reacción de una sal apropiada con ácido sulfúrico concentrado. Para preparar HF, usamos fluorita, mientras que HCl se produce a partir de cloruro de amonio (sal amoniacal). Sin embargo, el cloruro de hidrógeno también puede obtenerse por síntesis directa a partir de sus elementos, es decir, por combustión directa de hidrógeno en cloro . El uso de ácido sulfúrico concentrado es imposible solo en el caso de yodo y bromo, ya que los hidruros resultantes pueden oxidarse rápidamente.
Compuestos de hidrógeno y calcógenos
Estas son principalmente moléculas de fórmula general H 2 X , que incluyen agua, sulfuro de hidrógeno, seleniuro de hidrógeno, telururo de hidrógeno y polonuro de hidrógeno. A temperatura ambiente, solo el agua es un líquido, mientras que el resto son gases incoloros. Dos de las sustancias mencionadas, el sulfuro de hidrógeno y el seleniuro de hidrógeno, se caracterizan por el olor a huevos podridos. Los hidruros de azufre y selenio muestran cierta toxicidad, el primero en concentraciones más altas. En la naturaleza, solo el sulfuro de hidrógeno puede estar presente en estado libre, el cual se puede encontrar en aguas sulfurosas y en vapores volcánicos. Como el agua está muy extendida en todo el mundo, es muy fácil de obtener; sin embargo, para propósitos de laboratorio, el agua se purifica por destilación, doble destilación o al pasar a través de una capa de intercambiadores de iones orgánicos. Otros hidruros de calcógeno se producen normalmente mediante el tratamiento de compuestos que contienen metales como sulfuros, seleniuros o telururos con un ácido. La estructura de los hidruros de H 2 X es angular; el ángulo mayor, igual a 104,5°, está presente en la molécula de agua.
Compuestos de hidrógeno y pnictógenos
Combinado con el hidrógeno, todo elemento clasificado como pnictógeno puede formar hidruros de fórmula general XH 3 . Además, el fósforo y el nitrógeno forman compuestos X 2 H 4 . También hay un hidruro de nitrógeno excepcional: HN 3 , denominado azida de hidrógeno . Los hidruros XH 3 más populares incluyen amoníaco , fosfano, arsano, estibano y bismuto. Son sustancias altamente volátiles que se presentan como gases incoloros. A menudo se caracterizan por un olor distintivo y desagradable. Todos los hidruros de pnictógeno, excepto el amoníaco, se forman por procesos endotérmicos. Las moléculas de trihidruros tienen forma piramidal y el átomo del pnictógeno tiene hibridación sp 3 .
Compuestos de hidrogeno y boro
El boro y el hidrógeno forman una serie de compuestos con propiedades químicas y estructurales específicas, llamados boranos . La mayoría de ellos se pueden representar por la fórmula general B n H n+4 o B n H n+6 ; no existe un borato simple de fórmula BH 3 .
Compuestos de hidrógeno y metales alcalinotérreos
Todos los metales alcalinotérreos combinados con hidrógeno forman hidruros de fórmula general XH 2 . El ejemplo básico de ese grupo de compuestos es el hidruro de berilio BeH 2 , que se produce en una solución de éter con el uso de BeCl 2 y LiH como reactivos. El hidruro de berilio es incoloro y difícilmente volátil. A 570 K, se descompone en sus elementos. Reacciona muy fácilmente con el agua. En su red existen cadenas poliméricas donde el átomo de berilio está unido por enlaces covalentes tricéntricos Be-H-Be. Otro ejemplo de hidruros de ese grupo es el hidruro de magnesio, que se obtiene por síntesis directa a partir de sus elementos a una presión de hidrógeno aumentada. Se descompone fácilmente en sus elementos cuando se calienta. Otros ejemplos, es decir, los hidruros de calcio, estroncio y bario pertenecen a los hidruros salinos. En cuanto al uso industrial, el más importante es el CaH 2 , que se obtiene por síntesis directa a partir de sus elementos a una temperatura elevada en torno a los 670 K.
Hidruros de metales alcalinos
Estos son compuestos de tipo MH que se producen por reacciones directas entre el hidrógeno y los metales a temperaturas elevadas. Como hidruros salinos típicos, tienen una estructura iónica con el anión H característico. A temperatura ambiente, los hidruros de metales alcalinos son sólidos incoloros que forman redes similares al cloruro de sodio. La mayor estabilidad, hasta 720 K, la muestra el hidruro de litio.