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オキシ水素化物は、酸化物O 2−と水素化物イオンH − の両方を含む混合陰イオン化合物です。水素と酸素が反応して水を形成することが予想されるため、これらの化合物は予想外かもしれません。しかし、陽イオンを構成する金属が十分に陽性で、条件が十分に還元的であれば、水素と酸素を陰イオンの役割で組み合わせた固体材料を作ることができます。[1]
生産
最初に発見された酸化水素化物は1982年に発見されたランタンの酸化水素化物である。これはランタン酸化物を水素雰囲気中で900℃で加熱することによって生成された。[2]しかし、遷移金属酸化物を水素で加熱すると、通常は水と還元された金属が生成される。[2]
トポケミカル合成では、親化合物の基本構造が保持され、原子の最小限の再配置のみが最終生成物に変換されます。[2] トポタクティック遷移では、元の結晶対称性が保持されます。[2]低温での反応では、既存の構造が変形されません。トポケミカル合成におけるオキシ水素化物は、酸化物を水素化ナトリウムNaH または水素化カルシウムCaH 2とともに200～600 °C の温度で加熱することで生成できます。[3] TiH 2またはLiHも、水素化物を導入する薬剤として使用できます。[2]水酸化カルシウムまたは水酸化ナトリウムが形成された場合、洗い流すことができる場合があります。[2]ただし、一部の出発酸化物では、この種の水素化物還元によって酸素不足の酸化物が生成される場合があります。[2]
高温高圧水素下での反応は、水素化物と酸化物を加熱することで起こる可能性がある。容器の蓋には適切なシールが必要であり、そのような物質の1つは塩化ナトリウムである。[4]
オキシ水素化物にはすべて、水素に電荷を付与するために必要なアルカリ金属、アルカリ土類金属、または希土類元素が含まれています。 [4]
プロパティ
オキシ水素化物中の水素結合は、化合物中に存在する金属に応じて、共有結合、金属結合、イオン結合のいずれかになります。 [4]
オキシ水素化物は純粋な金属水素化物よりも水素の損失が少ない。[3]
オキシ水素化物中の水素は、はるかに交換しやすい。例えば、オキシ窒化物は、オキシ水素化物をアンモニアまたは窒素ガス中で加熱することにより、はるかに低い温度（酸化物に必要な900℃ではなく、約400℃）で生成できる。 [3]酸攻撃は水素を置換することができ、例えば、フッ化水素を中程度に加熱すると、酸化物、フッ化物、および水素化物イオンを含む化合物（オキシフルオロ水素化物）が得られる。[5]水素は熱に不安定であり、加熱により失われ、原子価が減少した金属化合物を生成する。[3]
水素と酸素の比率を変えることで、電気的または磁気的特性を変えることができます。そして、バンドギャップを変えることができます。[3]水素化物原子は、電子結合水素化物移動を起こす化合物内で移動することができます。[4]水素化物イオンは高度に分極化されているため、誘電率と屈折率が上昇します。[4]
いくつかのオキシ水素化物は光触媒能力を持っています。例えば、BaTiO 2.5 H 0.5は水素と窒素からアンモニアを生成する触媒として機能します。[3]
水素化物イオンの大きさは130～ 153pmと非常に多様である。[4]
水素化物イオンは実際には -1 の電荷を持つだけでなく、その環境に依存した電荷を持つため、H δ−と表記されることが多い。[4]オキシ水素化物では、水素化物イオンは化合物中の他の原子よりもはるかに圧縮性が高い。[4]水素化物はπ 軌道を持たない唯一のアニオンであるため、化合物に組み込まれると π ブロッカーとして機能し、固体の次元数を減らします。[4]
水素はX線にほとんど影響を与えないため、重金属を含むオキシ水素化物構造はX線回折では適切に研究することができません。中性子回折は水素を観察するために使用できますが、材料にEu、Sm、Gd、Dyなどの重い中性子吸収体がある場合は使用できません。[2]
リスト
3つ以上の陰イオン
参照
- 水和酸化物（酸化物-水酸化物）
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