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2026-02-26T09:09:44Z

Metallische Hydride: zu Mangan(I)-hydrid nur Gasphasendaten oder theoretische Aussagen zu finden, daher entfernt

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{{QS-Chemie}}
Als '''Hydride''' werden üblicherweise alle Verbindungen von [[Wasserstoff]] mit einem anderen Element bezeichnet, jedoch hat die [[IUPAC]] davon abweichende, differenziertere Empfehlungen für diese sogenannten [[Elementwasserstoffe|Element-Wasserstoff-Verbindungen]] gegeben.
== Benennung nach Regeln der IUPAC ==
Danach sollten nur die Wasserstoff-Verbindungen von Elementen bis zur Hauptgruppe V als Hydride bezeichnet und in den Formeln mit nachgestellten H-Symbol dargestellt werden. Die Benennung hat sich aber nur für die metallischen Elemente der 1. und 2. Hauptgruppe durchgesetzt.

Die Formeln der Wasserstoff-Verbindungen von Elementen der 6. und höheren Hauptgruppen sollten mit dem H-Symbol beginnen mit nachgestelltem Symbol für das betreffende Element. Die Benennung hätte dann mit der Vorsilbe „Wasserstoff“ beginnen müssen mit der nachgestellten Benennung des jeweiligen Elements als oxid, sulfid, selenid usw., bzw. als fluorid, chlorid usw. Das hätte für die allgemein bekannte Verbindung „Wasser“ zur Bezeichnung [[Dihydrogenmonoxid#Wissenschaftliche Terminologie|Dihydrogenmonoxid]] geführt, was allgemein als [[Wissenschaftlicher Witz#Chemie|Wissenschaftlicher Witz]] empfunden wurde. Auch für die übrigen Elemente der höheren Hauptgruppen haben sich diese Bezeichnungen nicht durchgesetzt.
== Gebräuchliche Namensgebung ==
Viele Verbindungen, die aus Wasserstoff und einem Nichtmetall oder Halbmetall bestehen, werden üblicherweise nicht als Hydride bezeichnet, sondern tragen Eigennamen wie „Wasser“ oder Kunstnamen wie [[Borane]], „[[Silane]]“ oder [[Aluminiumhydrid|Alan]], in denen der Name des Nichtmetalls, bzw. Halbmetalls vorkommt. Dagegen werden Verbindungen aus Wasserstoff und Metallen meist als „Hydride“ der jeweiligen Metalle bezeichnet.

Die Bezeichnung ''Hydride'' wird immer benutzt für die [[Salze|salzartigen]] Verbindungen von Wasserstoff mit Elementen der 1. und 2. Hauptgruppe des Periodensystems, den Alkali- und Erdalkalimetallen. Neben diesen Hydriden wie [[Natriumhydrid]] oder [[Calciumhydrid]] haben auch Misch-Hydride, wie [[Lithiumaluminiumhydrid]], die zusätzlich Aluminium als ein Element der 3. Hauptgruppe enthalten, eine große Bedeutung als [[Reduktionsmittel]].

Die Bezeichnung ''Hydrid'' kann auch als Sammelbegriff benutzt werden für verschiedene Gruppen von Verbindungen, die aus Wasserstoff und einem anderen Element zusammengesetzt sind. Als einzelne Verbindung werden diese Verbindungen aber nicht als Hydride bezeichnet, sondern tragen wie z. B die Verbindungen „Wasser“ und „Ammoniak“ bekannte und gebräuchliche Eigennamen, aus denen aber die Zusammensetzung der Verbindung nicht hervorgeht.

Viele weitere Verbindungen aus Wasserstoff und einem anderen Element werden ebenfalls nicht als Hydride bezeichnet, sondern tragen Namen, die aus dem Namen des jeweiligen Elements und der angehängten Bezeichnung -„Wasserstoff“ gebildet werden, wie z. B „Chlorwasserstoff“ oder „Borwasserstoff“.

Die Nutzung von „Hydrid“ als Sammelbegriff findet sich auch in folgenden Aussagen:
* Hydride der Elemente der 4. Hauptgruppe des Periodensystems nennt man [[Kohlenwasserstoffe]] bzw. [[Silane]]. Für Hydride der Elemente der 7. Hauptgruppe wird der Oberbegriff [[Halogenwasserstoffe]] und Einzelnamen wie z. Chlorwasserstoff genutzt.
* Oder: die Hydride der Elemente der 6. Hauptgruppe des Periodensystems nennt man [[Schwefelwasserstoff|Schwefel-Wasserstoff]], bzw. [[Selenwasserstoff|Selen-Wasserstoff]] oder auch genannt Monoselan. Dagegen ist für das Hydrid des Elements Sauerstoff der Eigenname [[Wasser]] gebräuchlich, eine Verbindung, die auch als [[Dihydrogenmonoxid|„Dihydrogen-Monoxid“]] bezeichnet werden kann.
* Oder: die Hydride der Elemente der 5. Hauptgruppe des Periodensystems haben Eigennamen wie z. B. [[Ammoniak]] für das Hydrid des Stickstoffs, oder [[Phosphane]] für die Hydride des Phosphors, oder [[Arsane|Arsan]] bzw. [[Stiban]] für die Hydride der Elemente Arsen und Antimon.
* Oder: Die Hydride der Elemente der 3. Hauptgruppe des Periodensystems Bor und Aluminium können mit den Eigennamen [[Borane]] bzw. [[Alane (Stoffgruppe)|Alane]] bezeichnet werden.

== Gruppierung von Hydriden ==
Bei allen Verbindungen unter dem Sammelbegriff Hydride lassen sich vier Gruppen unterscheiden, deren unterschiedliche Gruppen-Eigenschaften auf die unterschiedlichen Bindungsarten der an der Bindung beteiligten Elemente zurückgeführt werden können
* Kovalente Hydride
* Salzartige Hydride
* Metallische Hydride
* Komplexe Übergangsmetallhydride

Dabei ist eine scharfe Trennung zwischen diesen Bindungsarten nicht möglich,<ref>{{RömppOnline|ID=RD-08-02148|Name=Hydride|Abruf=2014-04-19}}</ref> da sich die Bindungsverhältnisse nicht abrupt, sondern stetig ändern. Lehrbücher ziehen daher jeweils unterschiedliche Trennlinien.

=== Kovalente Hydride ===
Bei diesen Verbindungen handelt es sich um Verbindungen von Wasserstoff mit Elementen mittlerer und hoher [[Elektronegativität]], also mit einigen der [[Halbmetalle]] und [[Nichtmetalle]] der 3.–7. [[Hauptgruppe]] des [[Periodensystem]]s. In diesen kovalenten Hydriden sind die [[Polarität (Chemie)|Polaritäten]] der jeweiligen Bindungen zum Partner-Atom von der jeweiligen Elektronegativität des Bindungspartners abhängig. Unter [[Normalbedingungen]] handelt es sich bei diesen Verbindungen meist um Gase oder Flüssigkeiten, aber auch um Feststoffe mit unterschiedlich vielen gebundenen H-Atomen. Einige dieser Verbindungen sind sehr bekannt, wie z. B die [[Kohlenwasserstoffe]] als die Verbindungen der größten und vielfältigsten Gruppe. Unterscheiden kann man auch folgende Verbindungsgruppen mit mehr oder weniger stark positiviertem Wasserstoff:
* Kovalente Verbindungen in denen der Wasserstoff die [[Oxidationszahl]] +1 hat, mit Beispielen wie [[Wasser]] (H2O), [[Ammoniak]] (NH3) oder [[Chlorwasserstoff]] (HCl) In diesen Verbindungen kann der Wasserstoff als [[Protonendonator]] fungieren und hat damit das Kennzeichen einer [[Säure]]. Gegenüber Substanzen, die als [[Elektronendonator]] wirken (z. B. [[Alkalimetalle]]) kann das Proton auch als [[Oxidationsmittel]] wirken, Elektronen aufnehmen und zu elementarem Wasserstoff reduziert werden.

* Kovalente Verbindungen mit negativiertem Wasserstoff, in denen der Wasserstoff die [[Oxidationszahl]] −1 hat. Diese Verbindungen sind als Sonderfälle zu betrachten. Beispiele sind [[Silane]] und [[Borane]]. Hier hat der Wasserstoff als Protonenakzeptor die Oxidationszahl -1, hat damit [[Base (Chemie)|basische]] Eigenschaften, wirkt als [[Protonenakzeptor]], damit als [[Reduktionsmittel]] und reduziert die Protonen des Wassers zu elementarem Wasserstoff.

* Verbindungen, welche eine schwach polare Wasserstoffbindung enthalten. Wichtig sind hier die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen der [[Kohlenwasserstoffe]], die als [[unpolar]] bezeichnet werden können. Auch hier erhält der Wasserstoff die [[Oxidationszahl]] +1 hat aber keine ausgeprägte chemische Reaktivität gegenüber Wasser oder Säuren und Basen.

=== Salzartige Hydride ===
Salzartige Hydride sind ionische Verbindungen, welche das Hydridion H− enthalten. Beteiligt sind hier stark elektropositive [[Metalle]] der 1. und 2. [[Hauptgruppe]], mit Ausnahme von Beryllium. Sie sind typische [[Salze]], die in einem [[Ionengitter]] kristallisieren. Das Hydridion H− ist eine extrem starke [[Basen (Chemie)|Base]] und reagiert heftig mit Wasser oder anderen prototropen Lösungsmitteln unter Bildung von Wasserstoff.

Beispiele: [[Natriumhydrid]] (NaH) oder [[Calciumhydrid]] (CaH2). Mit Wasser oder Säuren erfolgt eine äußerst heftige Wasserstoffentwicklung. Die Reduktionswirkung des Hydridions ist nur bei hohen Temperaturen ausgeprägt, ansonsten fungiert es als sehr starke Base.

=== Eigenschaften des Hydridions ===
Das Hydridion gilt als stark polarisierbar.<ref name="Bronger">{{Literatur |Autor=W. Bronger |Titel=Die Raumchemie des Wasserstoffs in Metallhydriden im Vergleich mit entsprechenden Fluoriden und Chloriden |Sammelwerk=[[Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie]] |Band=622 |Nummer=1 |Datum=1996 |DOI=10.1002/zaac.19966220103 |Seiten=9–16 }}</ref> Daher sind die Hydridionen in Festkörpern nicht kugelförmig, sondern deformiert.<ref name="Bronger" /> Berechnet man trotzdem einen effektiven Radius für das Hydridion, so hängt der erhaltene Wert noch stärker als der anderer Ionen von der Umgebung ab.<ref name="Bronger" /><ref name="Shannon">{{Literatur |Autor=R. D. Shannon |Titel=Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides |Sammelwerk=[[Acta Crystallographica]] Section A |Band=32 |Nummer=5 |Datum=1976-09-01 |DOI=10.1107/S0567739476001551 |Seiten=751–767 }}</ref> Für das freie Ion ist der H−-Radius nach Pauling 208 pm. Für kristalline Hydride wie [[Kaliumhydrid]] und Caesiumhydrid mit wenig polarisierenden Kationen wurde ein Radius von 153 pm vorgeschlagen, während der Wert in [[Lithiumhydrid]] bei etwa 135 pm liegen soll.<ref name="Shannon" /><ref>{{Literatur |Autor=D.F.C. Morris, G.L. Reed |Titel=Pauling crystal radius of the hydride ion |Sammelwerk=[[Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry]] |Band=27 |Nummer=7 |Datum=1965-07 |DOI=10.1016/0022-1902(65)80037-9 |Seiten=1715–1717 }}</ref>

=== Komplexe Hydride ===
Sie sind ebenfalls salzartig aufgebaut, enthalten aber im Gegensatz zu den salzartigen Hydriden keine freien Hydridionen, sondern an ein Metall oder Halbmetall kovalent gebundenen Wasserstoff. Am bekanntesten und wichtigsten sind hier [[Lithiumaluminiumhydrid]] (LiAlH4, Lithiumtetrahydridoaluminat, Lithiumalanat) und [[Natriumborhydrid]] (NaBH4, Natriumtetrahydridoborat, Natriumboranat). Sie werden als starke Reduktionsmittel in der chemischen Synthese benutzt, da sie den Wasserstoff als Hydridion auf geeignete Substrate übertragen können.<ref>{{Literatur |Autor=Helmut Hörmann |Titel=Neuere Methoden der präparativen organischen Chemie II. Reduktion von Carbonyl-Verbindungen durch komplexe Hydride |Sammelwerk=Angewandte Chemie |Band=68 |Nummer=19 |Verlag= |Ort= |Datum=1956 |Seiten=601–604 |Online=[https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.19560681902 wiley.com] |DOI=10.1002/ange.19560681902}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Y. Nakamori, A. Ninomiya, G. Kitahara, M. Aoki, T. Noritake, K. Miwa, Y. Kojima, S. Orimo |Titel=Dehydriding reactions of mixed complex hydrides |Sammelwerk=Journal of Power Sources |Band=155 |Nummer=2 |Verlag= |Datum=2006 |Seiten=447–455 |DOI=10.1016/j.jpowsour.2005.04.013}}</ref> Während Lithiumaluminiumhydrid explosionsartig mit Wasser reagiert, kann Natriumborhydrid in wässriger Lösung (und in anderen protischen Lösemitteln wie [[Alkohole|Alkoholen]]) eingesetzt werden.<ref name="Hans Peter Latscha, Martin Mutz">{{Literatur| Autor=Hans Peter Latscha, Martin Mutz | Titel=Chemie der Elemente | Verlag=Springer Berlin Heidelberg | Datum=2011 | ISBN=9783642169151 | Seiten=35 | Online={{Google Buch | BuchID=9pAhBAAAQBAJ | Seite=35 }} }}</ref> Komplexe Hydride sind aufgrund ihrer hohen gravimetrischen Wasserstoffkapazität potenzielle Kandidaten für die Wasserstoffspeicherung in Festkörpern.<ref>{{Literatur |Autor=Robert A. Varin, Zbigniew S. Wronski |Titel=Renewable Hydrogen Technologies |Verlag=Elsevier |Ort=Amsterdam |Datum=2013 |ISBN=978-0-444-56352-1 |Kapitel=Chapter 13 - Progress in Hydrogen Storage in Complex Hydrides |Seiten=293–332 |DOI=10.1016/b978-0-444-56352-1.00013-1}}</ref>

=== Komplexe Übergangsmetallhydride ===
Die komplexen Übergangsmetallhydride sind [[Chemische Verbindung#Binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen|ternäre Verbindungen]], welche aus Hydridionen, einem Übergangsmetall (M) und einem elektropositiven Metall (A) bestehen. Sie haben die allgemeine Form AxMyHz. Es existiert eine große Anzahl dieser Verbindungen, allgemein werden sie jedoch unterschieden in Erdalkali-Übergangsmetallhydride und Alkali-Übergangsmetallhydride. Sie kristallisieren in einem [[Kristallgitter]], das komplexe [[Anion]]en enthält. Beispiel: [[Mg2NiH4|Mg2NiH4]].

== Metallische Hydride ==
{{Hauptartikel|Metallhydrid}}
In diesen ist der Wasserstoff in das [[Metallgitter]] von [[Übergangsmetalle]]n eingelagert. Meist sind diese nicht [[Stöchiometrie|stöchiometrisch]] zusammengesetzt. Die Einlagerung verändert die Struktur sowie die elektronischen Eigenschaften des Metallgitters. Beispiele für stöchiometrische Strukturen:
* In der [[Nickelarsenid#Nickelarsenid-Struktur|NiAs-Struktur]] kristallisieren: [[Chrom(I)-hydrid|CrH]]
* In der [[Fluorit#Kristallstruktur|Fluorit-Struktur]] kristallisieren: [[Titandihydrid|TiH2]], [[Vanadiumdihydrid|VH2]], [[Chromdihydrid|CrH2]] und [[Cerdihydrid|CeH2]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Hydrid| ]]

Hydride - Versionsgeschichte

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