idruri

In chimica inorganica, i composti dell’idrogeno con qualsiasi altro elemento. In chimica organica, composti derivabili da altri per aggiunta di un atomo di idrogeno (così, i. di cresile, lo stesso che toluene; i. di vinile, lo stesso che etilene; i. di fenile, lo stesso che benzene ecc.)

Classificazione

In base al tipo di legame e alle proprietà i composti dell’idrogeno vengono classificati in i. salini, i. molecolari, i. metallici. Alla classe degli i. salini appartengono gli i. dei metalli alcalini e alcalino-terrosi caratterizzati da legami non completamente ionici, ma sufficientemente tali da impartire al solido le caratteristiche dei cristalli ionici; sono composti reattivi e con spiccate proprietà riducenti. Alla classe degli i. molecolari appartengono i composti caratterizzati da un legame covalente, senza però escludere una parziale ionicità, che non è comunque sufficiente per formare un reticolo cristallino ionico. Tra gli i. molecolari di particolare rilievo, i silani (➔) e borani. Gli i. metallici, anche detti interstiziali, formati dall’unione di idrogeno con metalli di transizione, sono caratterizzati da strutture e legami del tipo metallico e dalla somiglianza con le leghe. La classificazione corrisponde anche a differenti proprietà di solubilità, di densità, di valore delle grandezze termodinamiche associate alla loro formazione.

La preparazione degli i. salini avviene per reazione fra idrogeno e metallo a temperature comprese fra i 200 e i 700 °C, quella degli i. molecolari per riduzione dell’alogenuro del metallo con un forte riducente come LiAlH₄, quella degli i. metallici per riduzione dei sali con riducenti quali ipofosfito sodico e lo stesso i. di litio ed alluminio (e composti simili). Sono anche noti i. doppi o misti, quali LiAlH₄, NaAlH₄, LiBH₄, Be(BH₄)₂, Sn(AlH₄)₄, Ti(AlH₄)₄, alcuni stabili a temperatura ambiente, altri instabili. Fra questi, l’i. di litio e alluminio, LiAlH₄, a carattere ionico, si è dimostrato agente riducente di grande utilità perché attivo su numerose funzioni organiche (ma non, in generale, sui doppi legami).

Impieghi

Particolare menzione meritano gli i. metallici per l’importanza sia teorica per quanto concerne l’interpretazione dei processi chimico-fisici associati alla loro formazione, sia applicativa, per gli sviluppi nel campo della produzione di energia. Molti metalli hanno la proprietà di adsorbire, cioè inglobare, considerevoli quantità di idrogeno; per es., un catodo di palladio può adsorbire idrogeno fino a 900 volte il proprio volume. L’idrogeno entra all’interno della struttura del metallo e forma con esso dei veri e propri legami chimici analoghi a quelli caratteristici degli i. metallici. Tale legame è tanto forte che per fare desorbire l’idrogeno è necessario sottoporli a un vuoto spinto. Misure accurate con raggi X hanno dimostrato che l’idrogeno forma una soluzione interstiziale poiché i suoi atomi sono sufficientemente piccoli per entrare nel reticolo, allargandone le dimensioni e quindi diminuendone la densità. Ne deriva un sistema a composizione non stechiometrica caratterizzato rispetto agli i. delle altre classi da un valore più elevato della tensione di idrogeno. Anche tra gli i. metallici esistono però notevoli differenze: per es., l’i. di rame può considerarsi una via di mezzo fra un composto vero e proprio e un prodotto di adsorbimento, mentre gli i. di nichel, cobalto, ferro sono veri e propri composti rispettivamente di formule NiH₂, CoH₂, Fe₂H₆.

Tutti gli i. sono in genere energici riducenti in quanto l’idrogeno legato ai metalli è disponibile in forma atomica; come tali vengono impiegati nelle sintesi organiche e nella tecnica, per es., come desossidanti per eliminare strati ossidati dei metalli. Con la formazione di i. si spiega inoltre l’azione catalitica svolta da alcuni metalli (nichel, palladio, platino) nelle reazioni di idrogenazione. Alcune leghe o composti intermetallici (LaNi₅, FeTi, Mg₂Cu) sono in grado di reagire con l’idrogeno formando i. che si decompongono per semplice riscaldamento rigenerando la lega e mettendo in libertà idrogeno a elevata purezza (fino al 99,5%). In tal modo si può recuperare l’idrogeno da miscele gassose che residuano da grandi processi industriali; inoltre gli i. che così si formano possono essere usati come serbatoi d’idrogeno e impiegati per l’alimentazione dei veicoli: dall’i. l’idrogeno presente può essere messo in libertà gradualmente per riscaldamento moderato, effettuato con i gas di scarico del motore.