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ハイドライド

水素化物には3つの基本的なタイプがあり、(i)食塩水化物またはイオン性水素化物、(ii)金属性水素化物、(iii)共有結合性水素化物で、これらは関与する化学結合のタイプに基づいて区別される。第四の水素化物である二量体水素化物（ボラン、BH3がその例）は、構造に基づいて識別されることもある。

水素化物とは、水素、H-の陰イオンであり、より一般的には、1つ以上の水素中心が求核性、還元性、塩基性の性質を持つ化合物である。水素化物とみなされる化合物では、水素原子はより電気陽性の元素または基と結合している。しかし、塩基性金属-水素結合の極性により、水素化物は水と激しく反応し、しばしば不可逆的な反応を起こす。

水素化物のカテゴリー

水素化物には3つの基本的なタイプがあり、(i)食塩水化物またはイオン性水素化物、(ii)金属性水素化物、(iii)共有結合性水素化物で、化学結合の種類によって区別される。第4のタイプの水素化物である二量体水素化物（ボラン、BH3がその例）も、構造に基づいて識別することができる。

生理食塩水、またはイオン性水素化物は、負に帯電したイオン（すなわちH-）としての水素の存在によって定義される。塩水化物は一般的に、アルカリ金属とアルカリ土類金属の水素化物と考えられている（水素化ベリリウムBeH2と水素化マグネシウムMgH2は例外）。これらの金属は、高温（30～700℃[570～1300°F]）で水素と直接反応し、一般式MHおよびMH2の水素化物を生成する。このような化合物は、純粋な場合は白色の結晶性固体であるが、金属の微量不純物のため、通常は灰色である。

金属水素化物は、金属またはその合金と水素ガスを加熱することで生成する。最も綿密に研究されているのは、最も電気陽性の遷移金属（スカンジウム、チタン、バナジウム族）の化合物である。例えば、チタン系では、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウム（Hf）は、水素を吸収して熱を放出すると非化学量論的水素化物を形成する。これらの水素化物は、微細に分割された金属そのものに似た化学反応性を持ち、大気中では常温で安定であるが、大気中や酸性化合物で加熱されると反応性を示す。また、灰色がかった黒色の固体であり、金属の外観をしている。金属は＋3酸化しているように見え、結合は主にイオン性である。

共有結合性水素化物は主に水素と非金属の化合物で、その結合は明らかに同程度の電気陰性度を持つ原子によって共有される電子対である。例えば、ほとんどの非金属水素化物は揮発性化合物であり、凝縮状態では比較的弱いファンデルワールス分子間相互作用によって結合している。共有結合性水素化物は、水素結合によってその性質が変化する場合（水など）を除き、融点が低く沸点が許容される液体または気体である。共有結合水素化物は、周期律表第13族のホウ素 (B)、アルミニウム (Al)、ガリウム (Ga) から形成される (表3.7)。ホウ素（BH4-）とアルミニウム（AlH4-）のイオン性水素種は、水素化物源として広く使用されている。

水素化物の用途

* 水素化ホウ素ナトリウム、水素化アルミニウムリチウム、水素化ジイソブチルアルミニウム（DIBAL）、スーパーハイドライドなどの水素化物は、化学合成の還元剤としてよく使用される。水素化物は親電子中心（通常は不飽和炭素）に付加する。

* 水素化ナトリウムや水素化カリウムなどの水素化物は、有機合成において強塩基として使用される。水素化物は弱いブレンステッド酸と反応し、H2を放出する。

* 水素化カルシウムのような水素化物は、有機溶媒から微量の水分を除去する乾燥剤として使用される。水素化物は水と反応し、水素と水酸化物塩を形成する。その後、乾燥した溶媒を蒸留したり、「溶媒ポット」から真空移送したりすることができる。

* 水素化物は、ニッケル水素電池のような蓄電池技術において重要である。水素化物は、ニッケル水素電池のような蓄電池技術において重要である。燃料電池を動力とする電気自動車や、水素経済の他の目的のための水素貯蔵手段として、様々な金属水素化物の使用が検討されている。

* 水素化物錯体は、様々な均一系および不均一系触媒サイクルにおける触媒および触媒中間体である。重要な例としては、水素化、ヒドロホルミル化、ヒドロシリル化、脱硫触媒などがある。ある種の酵素、ヒドロゲナーゼでさえ、ヒドリド中間体を介して作用する。エネルギーキャリアであるニコチンアミドアデニンジヌクレオチドは、ヒドリド供与体またはヒドリド等価体として反応する。

参考文献

ジェームス・G・スピート自然水浄化-化学と技術。2020年、91-129ページ
https://en.wikipedia.org/wiki/Hydride

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