水素化亜鉛

水素化亜鉛
名前
	IUPAC名亜鉛(II)水素化物
	体系的なIUPAC名二水素化亜鉛
	その他の名前 ; 亜鉛水素化物
識別子
CAS番号	14018-82-7 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	10806557 ;
パブケム CID	22056524;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID10622095;
	InChI InChI=1S/Zn.2H キー: ZULTYUIALNTCSA-UHFFFAOYSA-N ;
	笑顔 [ZnH2];
プロパティ
化学式	亜鉛H2
モル質量	67.425グラム/モル
外観	白い結晶
構造
座標幾何学	Znで直線
分子の形状	リニア
双極子モーメント	0 日
関連化合物
関連化合物	水素化水銀(II); 水素化カドミウム(II)
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

水素化亜鉛は、化学式Zn H ₂の無機化合物です。白色で無臭の固体で、室温でゆっくりと元素に分解します。それにもかかわらず、二成分第一列遷移金属水素化物の中で最も安定しています。Zn-H結合を含むさまざまな配位化合物が還元剤として使用されていますが、^[1]ZnH ₂自体には一般的な用途はありません。

発見と統合

亜鉛(II)水素化物は、1947年にヘルマン・シュレジンガーによってジメチル亜鉛 Zn(CH ₃ ) ₂と水素化アルミニウムリチウムLi[AlH ₄ ]との反応によって初めて合成されました。^{[2]このプロセスは、}Zn(CH ₃ ) ₂の自然発火性のため、やや危険でした。

Zn(CH ₃ ) ₂ + 2 Li[AlH ₄ ] → ZnH ₂ + 2 Li[AlH ₃ CH ₃ ]

その後の方法は主に亜鉛ハロゲン化物とアルカリ金属水素化物の間の塩メタセシス反応であり、これははるかに安全である。 ^[3]^[4]例としては以下のものがある：

ZnBr ₂ + 2 LiH → ZnH ₂ + 2 LiBr

ZnI ₂ + 2 NaH + → ZnH ₂ + 2 NaI

ZnI ₂ + 2 Li[AlH ₄ ] → ZnH ₂ + AlH ₃ + 2 LiI

少量のガス状亜鉛(II)水素化物は、水素雰囲気下での亜鉛のレーザーアブレーション^[5]^[6]や他の高エネルギー技術によっても生成されており、これらの方法はその気相特性を評価するために使用されています。

化学的性質

構造

新たな証拠は、亜鉛(II)水素化物では、元素が共有結合によって接続された1次元ネットワーク（ポリマー）を形成することを示唆している。^[7]他の低級金属水素化物も同様の方法で重合する（アルミニウム水素化物を参照）。固体の亜鉛(II)水素化物は分子形態の不可逆的な自己重合生成物であり、分子形態を濃縮して単離することはできない。非水溶媒中の亜鉛(II)水素化物の可溶化には、液体水素中のZnH ₂ ·H ₂などの分子状亜鉛(II)水素化物との付加物が関与する。

安定性

亜鉛(II)水素化物は室温でゆっくりと金属亜鉛と水素ガスに分解しますが、90℃以上に加熱すると分解が速くなります。^[8]

ZnH ₂ → Zn + H ₂

容易に酸化され、空気と湿気の両方に敏感です。水ではゆっくりと加水分解されますが、水性酸では激しく加水分解されるため、^[3]ZnOの表面層の形成による不動態化の可能性があることが示唆されています。それにもかかわらず、古いサンプルは自然発火する可能性があります。^[3]そのため、亜鉛水素化物はせいぜい準安定であると考えられますが、それでもすべての二成分第一列遷移金属水素化物の中で最も安定しています（チタン(IV)水素化物を参照）。

分子形態

分子状亜鉛(II)水素化物ZnH ₂は、水素化ホウ素ナトリウムによる亜鉛イオンの酸性還元の揮発性生成物として同定されている。^[^要出典^]この反応は、水素化アルミニウムリチウムによる酸性還元に似ているが、生成された水素化亜鉛(II)の大部分は分子状である。これは、反応速度が遅いため、反応の進行中に重合濃度が蓄積するのを防ぐことができるためである。これは、元素からの直接合成に関する以前の実験に従っている。励起された亜鉛原子と気相中の水素分子との反応は、レーザーポンププローブ技術を使用して、 Breckenridgeらによって研究された。 ^[^要出典^]比較的熱的に安定しているため、分子状亜鉛(II)水素化物は、気相で（つまり、マトリックス分離に限定されない）正常に同定された分子状金属水素化物の短いリストに含まれています。

最近の計算によると、平均 Zn–H 結合エネルギーは 51.24 kcal mol ⁻¹であるのに対し、H–H 結合エネルギーは 103.3 kcal mol ^{−1 で}ある。^[要出典]したがって、全体的な反応はほぼ人間中性である。

Zn(g) + H ₂ (g) → ZnH ₂ (g)

気相中の分子状亜鉛水素化物は直線状であり、Zn-H結合長は153.5pmであることがわかった。^[9]

^分子は1 Σ _g⁺の一重項基底状態にあります。

量子化学計算では、分子形態は二重水素架橋の二量体基底状態で存在し、形成エネルギー障壁はほとんどないか全くないと予測されている。^[要出典]二量体は、IUPAC 添加剤命名法によれば、ジ-μ-ヒドリド-ビス(ヒドリド亜鉛)と呼ばれる。

参考文献

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[1] Enthaler, Stephan (2013年2月1日). 「均質触媒における亜鉛時代の到来?」ACS Catalysis . 3 (2): 150–158. doi :10.1021/cs300685q.

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[5] Greene, Tim M.; Brown, Wendy; Andrews, Lester; Downs, Anthony J.; Chertihin, George V.; Runeberg, Nino; Pyykko, Pekka (1995 年 5 月 1 日)。「ZnH2、CdH2、および関連金属水素化物種のマトリックス赤外分光法および ab Initio 法による研究」。The Journal of Physical Chemistry。99 ( 20): 7925–7934。doi :10.1021/ j100020a014。

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[8] WA Herrmann編 (1999).有機金属および無機化学の合成法. シュトゥットガルト: Thieme. p. 115. ISBN 978-3-13-103061-0。

[9] Shayesteh, Alireza; Journal of the American Chemical Society (2004). 「ガス状 ZnH 2 および ZnD 2 の振動−回転発光スペクトル」_。Journal of _theAmerican Chemical Society。126 ( 44): 14356–14357。Bibcode :2004JAChS.12614356S。doi :10.1021/ja046050b。PMID 15521746 。