Hidruro

Un hidruro es un anión de hidrógeno, H-, o más comúnmente, es un compuesto en el que uno o más centros de hidrógeno tienen propiedades nucleófilas, reductoras o básicas. En los compuestos que se consideran hidruros, el átomo de hidrógeno está unido a un elemento o grupo más electropositivo. Sin embargo, la polaridad básica del enlace metal-hidrógeno hace que los hidruros reaccionen enérgicamente con el agua, a menudo de forma irreversible.

Categorías de hidruros

Existen tres tipos básicos de hidruros: (i) hidruro salino o hidruro iónico, (ii) hidruro metálico, e (iii) hidruro covalente, que pueden distinguirse en función del tipo de enlace químico implicado. Un cuarto tipo de hidruro, el hidruro dimérico (del que el borano, BH3, es un ejemplo), también puede identificarse en función de su estructura.

Los hidruros salinos, o iónicos, se definen por la presencia de hidrógeno como ion cargado negativamente (es decir, H-). En general, se considera que los hidruros salinos son los hidruros de los metales alcalinos y de los metales alcalinotérreos (con la posible excepción del hidruro de berilio, BeH2, y del hidruro de magnesio, MgH2). Estos metales entran en reacción directa con el hidrógeno a temperaturas elevadas (30-700 °C [570-1300 °F]) para producir hidruros de las fórmulas generales MH y MH2. Tales compuestos son sólidos cristalinos blancos cuando son puros, pero suelen ser grises, debido a trazas de impurezas del metal.

Los hidrurosmetálicos se forman calentando hidrógeno gaseoso con los metales o sus aleaciones. Los compuestos más estudiados son los de los metales de transición más electropositivos (las familias del escandio, el titanio y el vanadio). Por ejemplo, en la familia del titanio, el titanio (Ti), el circonio (Zr) y el hafnio (Hf) forman hidruros no estequiométricos cuando absorben hidrógeno y liberan calor. Estos hidruros tienen una reactividad química similar a la del propio metal finamente dividido, siendo estables en el aire a temperatura ambiente pero reactivos cuando se calientan en el aire o con compuestos ácidos. También tienen el aspecto del metal, siendo sólidos de color negro grisáceo. El metal parece estar en una oxidación + 3, y el enlace es predominantemente iónico.

Loshidruros covalentes son principalmente compuestos de hidrógeno y no metales, en los que los enlaces son evidentemente pares de electrones compartidos por átomos de electronegatividades comparables. Por ejemplo, la mayoría de los hidruros no metálicos son compuestos volátiles, que se mantienen unidos en estado condensado por interacciones intermoleculares de van der Waals relativamente débiles. Los hidruros covalentes son líquidos o gases que tienen un punto de fusión bajo y permiten el punto de ebullición, excepto en aquellos casos (como el agua) en los que sus propiedades se ven modificadas por el enlace de hidrógeno. Los hidruros covalentes pueden formarse a partir de boro (B), aluminio (Al) y galio (Ga) del grupo 13 de la Tabla Periódica (Tabla 3.7). Las especies de hidrógeno iónico tanto del boro (BH4-) como del aluminio (AlH4-) se utilizan ampliamente como fuentes de hidruros.

Aplicación de los hidruros

* Los hidruros, como el borohidruro de sodio, el hidruro de litio y aluminio, el hidruro de diisobutilaluminio (DIBAL) y el superhidruro, se utilizan habitualmente como agentes reductores en síntesis química. El hidruro se añade a un centro electrófilo, normalmente carbono insaturado.

* Los hidruros como el hidruro de sodio y el hidruro de potasio se utilizan como bases fuertes en síntesis orgánica. El hidruro reacciona con el ácido débil de Bronsted liberando H2.

* Los hidruros como el hidruro de calcio se utilizan como desecantes, es decir, agentes desecantes, para eliminar trazas de agua de los disolventes orgánicos. El hidruro reacciona con el agua formando hidrógeno y sal de hidróxido. A continuación, el disolvente seco puede destilarse o transferirse al vacío desde el "bote de disolvente".

* Los hidruros son importantes en las tecnologías de baterías de almacenamiento, como la batería de níquel e hidruro metálico. Se han examinado varios hidruros metálicos para su uso como medio de almacenamiento de hidrógeno para coches eléctricos impulsados por pilas de combustible y otros aspectos propuestos de una economía del hidrógeno.

* Los complejos de hidruros son catalizadores e intermediarios catalíticos en una variedad de ciclos catalíticos homogéneos y heterogéneos. Algunos ejemplos importantes son los catalizadores de hidrogenación, hidroformilación, hidrosililación e hidrodesulfuración. Incluso ciertas enzimas, la hidrogenasa, operan a través de intermediarios de hidruro. El portador de energía nicotinamida adenina dinucleótido reacciona como donante de hidruro o equivalente de hidruro.

Referencia

James G.Speight: Natural Water Remediation-Chemistry and Technology. 2020, Páginas 91-129
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydride