Kaliumhydrid: Struktur, Bildung, Eigenschaften und Verwendung

Kaliumhydrid ist eine chemische Verbindung vom ionischen Typ, die durch die direkte Kombination von Wasserstoff in seiner Molekülform und dem Alkalimetall Kalium gebildet wird. Wie alle anderen Hydride dieses Typs handelt es sich um eine feste Verbindung, die wie alle ionischen Moleküle einen hohen Schmelzpunkt aufweist.

Hydride sind chemische Verbindungen, die aus Wasserstoff und einem oder mehreren anderen Elementen metallischer oder nichtmetallischer Natur bestehen. Abhängig von ihrer Struktur und ihren Eigenschaften können diese Substanzen von drei Arten sein: ionische, kovalente oder interstitielle Hydride.

Kaliumhydrid hat die Natur einer ionischen Verbindung und besteht aus einem Anion (in diesem Fall dem Hydridion H-) und einem Kation (Kaliumion K +).

Das Hydridion verhält sich wie eine starke Brønsted-Base. das heißt, es nimmt leicht die Protonen einer Donorsubstanz wie metallisches Kalium an, die sie aufnimmt.

Struktur

Kalium wurde erstmals im Jahr 1807 vom britischen Chemiker Sir Humphry Davy und anderen chemischen Elementen (Kalzium, Magnesium, Bor, Strontium und Barium) durch die Technik der Elektrolyse experimentell identifiziert.

Es war auch dieser Wissenschaftler, der die chemische Reaktion entdeckte, die zur Bildung von Kaliumhydrid führt, das in seiner reinen Form als weißer Feststoff auftritt, obwohl die Reaktanten, die im Handel erhältlich sind, grau sind.

Die Struktur dieses binären Hydrids ist dadurch gekennzeichnet, dass es kristallin ist, insbesondere vom kubischen Typ, das heißt, die Elementarzelle dieses Kristalls ist ein Würfel, der auf den Flächen zentriert ist, wie in der vorherigen Abbildung gezeigt.

Die von den Metallhydriden durchgeführten Reaktionen finden an der kristallinen Oberfläche statt, und es hat sich gezeigt, dass dieses Hydrid den Hydridradius und die optimale retikuläre Energie für diese Art von Reaktionen aufweist, selbst gegenüber den Hydriden anderer Metalle.

Schulung

Kaliumhydrid, dessen Formel als KH dargestellt wird, ist eine anorganische Substanz, die als Alkalimetallhydrid klassifiziert wird, da sie durch direkte Kombination von molekularem Wasserstoff mit Kalium durch die folgende Reaktion gebildet wird:

H ₂ + 2K → 2KH

Diese Reaktion wurde von demselben Wissenschaftler entdeckt, der zum ersten Mal Kalium identifizierte. Er erkannte, wie dieses Metall verdampfte, wenn es einem Wasserstoffgasstrom ausgesetzt wurde, dessen Temperatur unter den Siedepunkt sank.

Es ist auch möglich, auf einfache Weise ein Kaliumhydrid herzustellen, das eine überlegene Aktivität aufweist, und zwar ausgehend von einer Reaktion von Wasserstoff und anderen Verbindungen von überbasischer Natur (wie Kalium-tert.-butoxid, genannt t-BuOK-TMEDA), die hergestellt werden in Hexan.

Eigenschaften

Kaliumhydrid kommt in der Natur nicht spontan vor. Es wird aus der oben beschriebenen Reaktion hergestellt und liegt als kristalliner Feststoff vor, der sich bei einer Temperatur um 400 ° C zersetzt, bevor er seinen Schmelzpunkt erreicht.

Diese Verbindung hat aufgrund der Kombination der Molmassen ihrer beiden Komponenten eine Molmasse von etwa 40, 106 g / mol. Darüber hinaus beträgt seine Dichte 1, 43 g / cm3 (unter Berücksichtigung des Wassers unter Standardbedingungen, das 1, 00 g / cm3 beträgt).

In diesem Sinne ist auch bekannt, dass diese Verbindung pyrophore Eigenschaften aufweist; Das heißt, es kann sich in Gegenwart von Luft sowie von Oxidationsmitteln und bestimmten Gasen spontan entzünden.

Aus diesem Grund sollte es mit Vorsicht behandelt und als Suspension in einem Mineralöl oder sogar Paraffinwachs enthalten sein, wodurch die Pyrophorität verringert und die Handhabung erleichtert wird.

Löslichkeit

Wegen seiner Löslichkeit gilt dieses Hydrid als löslich in geschmolzenen Hydroxiden (wie geschmolzenem Natriumhydroxid) sowie in Salzgemischen. Andererseits ist es in Lösungsmitteln organischen Ursprungs wie Diethylether, Benzol oder Schwefelkohlenstoff unlöslich.

In gleicher Weise wird es als sehr ätzender Stoff angesehen, der auch eine heftige Reaktion zeigt, wenn er mit Verbindungen saurer Natur in Berührung kommt, die in quantitativer Beziehung zueinander stehen.

Diese Spezies verhält sich auch wie eine "Superbase", die als noch stärker angesehen wird als die Verbindung Natriumhydrid; Darüber hinaus hat es den Charakter eines Hydridionendonors.

Verwendet

Das im Handel erhältliche Kaliumhydrid, das durch die Reaktion von molekularem Wasserstoff mit elementarem Kalium gebildet wird, weist eine Reaktivität auf, die mit den Verunreinigungen zusammenhängt, die es besitzt (hauptsächlich Kalium oder seine Reaktionsprodukte), was dazu führt Nebenreaktionen und Ausbeuten können variieren.

Aufgrund seiner extremen Basizität ist es sehr nützlich, bestimmte organische Synthesen durchzuführen und bestimmte Substanzen, die Carbonylgruppen aufweisen, zu deprotonieren, um Enolatverbindungen zu erhalten.

Ebenso wird Kaliumhydrid bei der Umwandlung bestimmter Amine in ihre entsprechenden Amide (Amide mit Alkylketten vom Typ KNHR und KNR ₂ ) mittels ihrer Deprotonierung eingesetzt. Ebenso führt es eine schnelle Deprotonierung in tertiären Alkoholen durch.

Da es ein ausgezeichneter Desprotonador ist, wird diese Verbindung auch in einigen Reaktionen der Eliminierung, Cyclisierungskondensation und molekularen Umlagerung verwendet und ist ein ausgezeichnetes Reduktionsmittel.

Bei einer anderen Art von Reaktionen kann ein Kronenether als Phasentransfermittel wirken, obwohl er auch als einfaches "Beizmittel" (Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen) von der Oberfläche von Kaliumhydrid wirken kann Auflösung der gebildeten anorganischen Salze.