Hydrid

Hydride sind Stoffe, die negativ geladene Wasserstoff-Ionen, H^– enthalten. Ursprünglich galt diese Bezeichnung nur für Verbindungen, in welcher der Wasserstoff die Oxidationszahl –1 besitzt. Es handelt sich hierbei größtenteils um Verbindungen des Wasserstoffs unter Beteiligung der stark elektropositiven Metalle der 1. und 2. Hauptgruppe.

Es werden jedoch mittlerweile so gut wie alle Wasserstoff enthaltende Verbindungen als Hydride bezeichnet. Diese können in vier Typen unterteilt werden:

• Kovalente Hydride
• Salzartige Hydride
• Metallische Hydride
• Komplexe Übergangsmetallhydride

Wichtig ist dabei anzumerken, dass hier eine scharfe Trennung (in kovalente, salzartige, ...) nicht möglich ist, da sich die Bindungsverhältnisse nicht abrupt, sondern stetig ändern. Unterschiedliche Lehrbücher ziehen die Trennlinien auch unterschiedlich.

Kovalente Hydride

Hierbei handelt es sich um Wasserstoffverbindungen mit den Halbmetallen und Nichtmetallen der 3.–7. Hauptgruppe. Unter Normalbedingungen handelt es sich meist um Gase oder Flüssigkeiten. Die wichtigste Gruppe dieser Verbindungen sind die Kohlenwasserstoffe. Die Polarität der Bindung hängt hierbei von den Bindungspartnern ab, so gibt es

• Verbindungen mit positiviertem Wasserstoff, in welchen der Wasserstoff die Oxidationszahl +1 hat. Beispiele sind Wasser (H₂O), Ammoniak (NH₃) oder Chlorwasserstoff (HCl). Der Wasserstoff hat hier Säurefunktion, und wirkt als Oxidationsmittel.

• Verbindungen mit negativiertem Wasserstoff, in welchem der Wasserstoff die Oxidationszahl −1 hat. In kovalenten Verbindungen sind diese eher als Sonderfälle zu betrachten. Beispiele sind Silane oder Borane. Hier hat der Wasserstoff eine basische Funktion und wirkt als Reduktionsmittel.

• Verbindungen, welche eine schwach polare Wasserstoffbindung enthalten. Wichtig sind hier die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen der Kohlenwasserstoffe, die als unpolar betrachtet werden. Auch hier erhält der Wasserstoff die Oxidationszahl +1.

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 kristallisieren in einem Ionengitter. Beispiele: Natriumhydrid oder Calciumhydrid. Mit Wasser oder Säuren erfolgt äußerst heftige Wasserstoffentwicklung. Die Reduktionswirkung des Hydridions ist nur bei hohen Temperaturen ausgeprägt, ansonsten fungiert es als sehr starke Base.

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 (Lithiumtetrahydridoaluminat, Lithiumalanat) und Natriumborhydrid (Natriumtetrahydridoborat, Natriumboranat). Sie werden als starke Reduktionsmittel in der chemischen Synthese benutzt, da sie den Wasserstoff als Hydridion auf geeignete Substrate übertragen können. Während Lithiumaluminiumhydrid explosionsartig mit Wasser reagiert, kann Natriumborhydrid in wässriger Lösung (und in anderen protischen Lösenmitteln wie Alkoholen) eingesetzt werden.

Metallische Hydride

In diesen ist der Wasserstoff in das Metallgitter von Übergangsmetallen eingelagert. Die Metallhydride sind hochexplosiv. Meist sind diese nicht stöchiometrisch zusammengesetzt. Die Einlagerung verändert die Struktur des Metallgitters, und somit auch elektronischen Eigenschaften desselben. Beispiele für stöchiometrische Strukturen:

• In der NiAs-Struktur kristallisieren: MnH, CrH
• In der Fluoritstruktur kristallisieren: TiH₂, VH₂, CrH₂, CeH₂,

Komplexe Übergangsmetallhydride

Die komplexen Übergangsmetallhydride sind ternäre Verbindungen, welche aus Hydridionen, einem Übergangsmetall (M) und einem elektropositiven Metall (A) bestehen. Sie haben die allgemeine Form A_xM_yH_z. Es existiert eine große Anzahl dieser Verbindungen, allgemein werden sie jedoch unterschieden in Erdalkali-Übergangsmetallhydride und Alkali-Übergangsmetallhydride. Sie kristallisieren in einem Kristallgitter, die komplexe Anionen enthalten.

Siehe auch

Kristallsystem, Chemische Bindung, Nickel-Metallhydrid-Akkumulator, Titandihydrid