Les hydrures sont des composés constitués d'atomes d'hydrogène liés à d'autres éléments, répondant à la formule générale X m H n . Ils sont composés de seulement deux éléments. Selon l'électronégativité de l'autre élément présent dans la molécule, on distingue les hydrures salins, covalents et métalliques.

Publié: 27-04-2023

Hydrures salins

Aussi appelés hydrures ioniques. Ils sont caractérisés par des liaisons ioniques dans lesquelles l’hydrogène est présent sous la forme d’un anion H . Ils sont produits lorsque des éléments à très faible électronégativité sont capables de céder leurs électrons à l’atome d’hydrogène. De tels hydrures sont formés à la suite d’une liaison entre un métal du groupe 1 et du groupe 2 du tableau périodique , à l’exception du béryllium et du magnésium. Ce sont des solides ayant un réseau cristallin ionique. Ces hydrures sont formés à la suite de l’interaction directe de l’hydrogène avec les métaux à une température élevée. Au contact de l’eau, ils réagissent intensément et dégagent de l’hydrogène, par exemple : CaH 2 + H 2 O = CaO + 2H 2

Hydrures covalents

Ce sont des composés chimiques qui contiennent de l’hydrogène lié par une liaison covalente. Ils se forment lorsque des éléments hautement électronégatifs sont capables de partager des électrons et, par conséquent, de créer des liaisons covalentes avec l’hydrogène. Ces molécules sont formées par les éléments des groupes 14 à 18 du tableau périodique ainsi que par le bore (groupe 13) . De tels hydrures sont souvent très volatils. Ils se présentent sous la forme de solides mous aux propriétés inflammables. Un réseau cristallin d’hydrures covalents est constitué de molécules liées les unes aux autres par les forces de van der Waals et parfois aussi par des liaisons hydrogène. Leur stabilité diminue avec l’augmentation de la masse atomique de l’élément lié à l’hydrogène et avec l’augmentation du caractère métallique de cet élément. Ainsi, la stabilité décroît dans l’ordre : HF, HCl, HBr, HI (où la masse atomique augmente) et dans l’ordre : HI, H 2 Te, SbH 3 , SnH (où les propriétés métalliques croissent).

Hydrures métalliques

Ce sont des combinaisons d’hydrogène et de métaux de transition d-block et f-block. Ils ont une brillance caractéristique et des propriétés métalliques. Contrairement aux hydrures covalents, ils sont non volatils. Il peut être difficile d’exprimer la composition de ces hydrures car leurs formules incluent souvent des valeurs non entières, telles que PdH 0,6 , TiH 1,73 , ZrH 1,92 . Les atomes d’hydrogène présents dans les hydrures métalliques prennent des positions interstitielles dans le réseau métallique, formé par les atomes de l’élément métallique.

Composés d’hydrogène et d’halogènes

Les molécules chimiques produites en combinant des halogènes avec de l’hydrogène sont appelées halogénures d’hydrogène et leur formule générale est HX. Dissous dans l’eau, ils sont appelés acides halohydriques . En termes d’utilisation industrielle, le fluorure d’hydrogène et le chlorure d’hydrogène sont les plus importants parmi les halogénures d’hydrogène, mais il existe également d’autres substances largement utilisées, par exemple le bromure d’hydrogène ou l’iodure d’hydrogène. Ces hydrures sont classés comme hydrures covalents , car leur caractère est le plus similaire à ce groupe. Pour le fluorure d’hydrogène, qui contient l’halogène le plus électronégatif, son caractère ionique ne dépasse pas 45 %. Le caractère ionique diminue avec chaque composé suivant pour atteindre 5%pour l’iodure d’hydrogène. La même tendance à la baisse peut être observée pour le changement des moments dipolaires. La production de fluorure d’hydrogène et de chlorure d’hydrogène est basée sur la réaction d’un sel approprié avec de l’acide sulfurique concentré. Pour préparer le HF, on utilise de la fluorine, tandis que le HCl est produit à partir de chlorure d’ammonium (sal ammoniac). Cependant, le chlorure d’hydrogène peut également être obtenu par synthèse directe à partir de ses éléments, c’est-à-dire par combustion directe de l’hydrogène dans le chlore . L’utilisation d’acide sulfurique concentré n’est impossible que dans le cas de l’iode et du brome, car les hydrures résultants peuvent s’oxyder rapidement.

Composés d’hydrogène et de chalcogènes

Ce sont principalement des molécules de formule générale H 2 X , qui comprennent l’eau, le sulfure d’hydrogène, le séléniure d’hydrogène, le tellurure d’hydrogène et le polonure d’hydrogène. À température ambiante, seule l’eau est un liquide, tandis que les autres sont des gaz incolores. Deux des substances mentionnées, le sulfure d’hydrogène et le séléniure d’hydrogène, se caractérisent par l’odeur d’œufs pourris. Les hydrures de soufre et de sélénium présentent une certaine toxicité, les premiers à des concentrations plus élevées. Dans la nature, seul le sulfure d’hydrogène peut être présent à l’état libre, que l’on peut trouver dans les eaux sulfurées et dans les fumées volcaniques. Comme l’eau est répandue partout dans le monde, elle est très facile à obtenir ; cependant, à des fins de laboratoire, l’eau est purifiée par distillation, double distillation ou en passant à travers une couche d’échangeurs d’ions organiques. D’autres hydrures de chalcogène sont généralement produits en traitant des composés contenant des métaux tels que des sulfures, des séléniures ou des tellurures avec un acide. La structure des hydrures H 2 X est anguleuse ; le plus grand angle, égalant 104,5°, est présent dans la molécule d’eau.

Composés d’hydrogène et de pnictogènes

Combiné à l’hydrogène, tout élément classé comme pnictogène peut former des hydrures de formule générale XH 3 . De plus, le phosphore et l’azote forment des composés X 2 H 4 . Il existe également un hydrure d’azote exceptionnel : HN 3 , appelé azoture d’hydrogène . Les hydrures XH 3 les plus populaires comprennent l’ammoniac , le phosphane, l’arsane, le stibane et le bismuthane. Ce sont des substances très volatiles qui se présentent sous forme de gaz incolores. Ils sont souvent caractérisés par une odeur distincte et désagréable. Tous les hydrures de pnictogène, à l’exception de l’ammoniac, sont formés par des processus endothermiques. Les molécules de trihydrures ont une forme pyramidale et l’atome du pnictogène a une hybridation sp 3 .

Composés d’hydrogène et de bore

Le bore et l’hydrogène forment un certain nombre de composés aux propriétés chimiques et structurelles spécifiques, appelés boranes . La plupart d’entre eux peuvent être représentés par la formule générale B n H n+4 ou B n H n+6 ; il n’y a pas de borate simple de formule BH 3 .

Composés d’hydrogène et de métaux alcalino-terreux

Tous les métaux alcalino-terreux combinés à l’hydrogène forment des hydrures de formule générale XH 2 . L’exemple de base de ce groupe de composés est l’hydrure de béryllium BeH 2 , qui est produit dans une solution éthérée en utilisant BeCl 2 et LiH comme réactifs. L’hydrure de béryllium est incolore et peu volatil. A 570 K, il se décompose en ses éléments. Il réagit très facilement avec l’eau. Dans son réseau, il y a des chaînes polymères où l’atome de béryllium est lié par des liaisons covalentes à trois centres Be-H-Be. Un autre exemple d’hydrures de ce groupe est l’hydrure de magnésium, qui est obtenu par synthèse directe à partir de ses éléments à une pression d’hydrogène accrue. Il se décompose facilement en ses éléments lorsqu’il est chauffé. D’autres exemples, à savoir les hydrures de calcium, de strontium et de baryum appartiennent aux hydrures salins. En termes d’utilisation industrielle, le plus important est CaH 2 , qui est obtenu par synthèse directe à partir de ses éléments à une température élevée d’environ 670 K.

Hydrures de métaux alcalins

Ce sont des composés de type MH qui sont produits par des réactions directes entre l’hydrogène et les métaux à des températures élevées. En tant qu’hydrures salins typiques, ils ont une structure ionique avec l’anion H caractéristique. À température ambiante, les hydrures de métaux alcalins sont des solides incolores qui forment des réseaux similaires au chlorure de sodium. La stabilité la plus élevée, jusqu’à 720 K, est montrée par l’hydrure de lithium.


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