ハイドリド

これらは水素の化学量論的化合物です。イオン性または塩性水素化物^{[ 15 ]}は、一般的にアルカリ金属またはアルカリ土類金属である電気陽性金属に結合した水素化物で構成されています。ユーロピウムやイッテルビウムなどの二価ランタニドは、より重いアルカリ土類金属の化合物と同様の化合物を形成します。これらの物質では、水素化物は擬ハロゲン化物とみなされます。塩性水素化物は、その非分子構造を反映して、通常の溶媒には不溶です。イオン性水素化物は、有機合成において塩基として、また場合によっては還元剤として使用されます。^{[ 16 ]}

C₆H₅C ( _{O ) CH₃} + KH → _C₆H₅C ( O _{) CH₂K} + _H₂​

このような反応に用いられる典型的な溶媒はエーテル類である。水やその他のプロトン性溶媒は、水素化物イオンが水酸化物イオンやほとんどの水酸化物アニオンよりも強い塩基であるため、イオン性水素化物の媒体としては機能しない。典型的な酸塩基反応では水素ガスが発生する。

NaH + H ₂ O → H ₂ (g) + NaOH

Δ H = −83.6  kJ/mol、Δ G = −109.0  kJ/mol

アルカリ金属水素化物は金属ハロゲン化物と反応することが多い。リチウムアルミニウム水素化物（しばしばLAHと略される）は、水素化リチウムと塩化アルミニウムの反応によって生成される。

4 LiH + AlCl ₃ → LiAlH ₄ + 3 LiCl

いくつかの定義によれば、共有結合性水素化物は、水素を含む他のすべての化合物を包含します。いくつかの定義では、水素化物を、形式的に水素化物として反応する、つまり求核性である水素中心と、金属中心に結合した水素原子に限定しています。これらの水素化物は、すべての真の非金属（ゼロ族元素を除く）と、通常は金属的性質を持つ元素であるBe、Zn、Cd、Hg、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Bi、Poによって形成されます。つまり、このクラスにはpブロック元素の水素化物が含まれます。これらの物質では、水素化物結合は、弱酸中のプロトンによって形成される結合とよく似た、形式的には共有結合です。このカテゴリーには、離散分子、ポリマーまたはオリゴマーとして存在する水素化物、および表面に化学吸着された水素が含まれます。共有結合性水素化物の特に重要なセグメントは、合成手順で一般的に使用される強力な可溶性水素化物である複合金属水素化物です。

分子ヒドリドはしばしば追加のリガンドを含みます。例えば、ジイソブチルアルミニウムヒドリド（DIBAL）は、ヒドリドリガンドによって架橋された2つのアルミニウム中心から構成されています。一般的な溶媒に溶解するヒドリドは_、有機合成において広く用いられています。特に一般的なのは、水素化ホウ素ナトリウム（NaBH₄）や水素化アルミニウムリチウム、そしてDIBALのような立体的にかさ高い試薬です。

侵入型水素化物は、金属または合金中に最も一般的に存在します。これらは、厳密には化合物の定義に合致せず、鋼などの一般的な合金により近いにもかかわらず、伝統的に「化合物」と呼ばれています。このような水素化物では、水素は原子または二原子のいずれかの形で存在できます。曲げ、打撃、焼きなましなどの機械的または熱的処理により、水素が脱ガスによって溶液から析出することがあります。それらの結合は一般的に金属的であると考えられています。このようなバルク遷移金属およびランタニドは、水素にさらされると侵入型二元水素化物を形成します。これらのシステムは通常、非化学量論的であり、格子中の水素原子の量が変動します。材料工学では、水素脆化現象は侵入型水素化物の形成に起因します。このタイプの水素化物は、2つの主要なメカニズムのいずれかに従って形成されます。最初のメカニズムは、二水素の吸着に続き、HH結合の切断、水素の電子の非局在化、そして最終的にプロトンの金属格子への拡散が起こるというものです。もう一つの主要なメカニズムは、金属格子表面でのイオン化水素の電解還元に続き、プロトンの格子への拡散が起こるというものです。この2番目のメカニズムは、電解実験で使用される特定の電極で観察される一時的な体積膨張の原因となっています。

パラジウムは室温で自身の体積の最大 900 倍の水素を吸収し、パラジウム水素化物を形成します。この材料は、自動車用燃料電池の水素運搬手段として議論されてきました。格子間水素化物は、安全な水素貯蔵方法として一定の有望性を示しています。中性子回折研究により、水素原子は金属格子の八面体間隙をランダムに占有することが示されています (fcc 格子では、金属原子 1 個あたり 1 つの八面体空孔があります)。常圧での吸収限界は PdH0.7 であり、八面体空孔の約 70% が占有されていることを示しています。^{[ 17 ]}

室温および大気圧下で容易に水素を吸収および放出する多くの侵入型水素化物が開発されてきた。これらは通常、金属間化合物および固溶体合金に基づいている。しかし、水素を約2重量パーセントしか貯蔵できないため、自動車用途には不十分であり、その用途は依然として限られている。^{[ 18 ]}

遷移金属水素化物には、共有結合水素化物として分類できる化合物が含まれます。中には、格子間水素化物やその他の架橋水素化物として分類されるものもあります。古典的な遷移金属水素化物では、水素中心と遷移金属の間に単結合があります。遷移金属水素化物の中には酸性のものもあり、例えばHCo(CO) ₄やH ₂ Fe(CO) ₄などがあります。アニオンであるカリウムノナヒドリドレネート[ ReH ₉ ] ²⁻および[ FeH ₆ ] ⁴⁻は、既知の分子ホモレプティック金属水素化物のコレクションが増えている例です。 ^{[ 20 ]}擬ハロゲン化物 として、水素化物配位子は正に分極した水素中心と結合することができます。この相互作用は、ジ水素結合と呼ばれ、正に分極したプロトンと開いた孤立電子対を持つ電気陰性原子の間に存在する水素結合に似ています。

プロチウムを含む水素化物はプロチド、重水素を含む水素化物は重水素化物、トリチウムを含む水素化物はトリチウム化物と呼ばれます。LiDなどの一部の重水素化物は、熱核兵器における重要な核融合燃料であり、原子炉における有用な減速材です。

水素化物と他の陰イオンを含む混合陰イオン化合物が存在する。これには、水素化ホウ素化合物、水素化炭素化合物、窒化水素化合物、オキシ水素化合物などが含まれる。

IUPACの慣例によれば、優先順位（電気陰性度）により、水素は第15族元素と第16族元素の間に位置します。したがって、NH₃（窒素水素化物、アンモニア）とH₂O（水素酸化物、水）という表記になります_。この_慣例はポロニウムには当てはまらない場合があり、ポロニウムは金属的性質を持つため、本来の「水素ポロニド」ではなく「ポロニウム水素化物」と呼ばれることがよくあります。