Hidrida

Hidrida merupakan nama yang diberikan untuk ion negatif hidrogen H⁻. Walaupun ion ini tidak akan ada tanpa kondisi yang khusus, istilah hidrida digunakan secara luas untuk menyebut sebuah senyawa hidrogen dengan unsur lain, terutama untuk unsur golongan 1–16. Senyawa-senyawa yang dibentuk oleh hidrogen sangatlah banyak, melebihi senyawa yang dapat dibentuk oleh unsur lain.

Berbagai macam hidrida logam sedang dikaji untuk digunakan sebagai penyimpan hidrogen dalam sel bahan bakar mobil listrik dan dalam baterai. Golongan hidrida 14 sangatlah penting dalam teknologi penyimpanan energi listrik dalam baterai. Ia juga memiliki peran yang penting dalan kimia organik sebagai reduktor kuat.

Setiap unsur dalam tabel periodik (kecuali beberapa gas mulia) dapat membentuk satu atau lebih hidrida. Senyawa-senyawa ini dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok menurut sifat-sifat ikatan kimianya:

Hidrida salin, yang mempunyai sifat-sifat ionik secara signifikan,
Hidrida kovalen, yang meliputi hidrokarbon dan senyawa lainnya,
Hidrida interstitial (selitan), yang mempunyai ikatan logam.

Ion hidrida

Lihat pula: anion hidrogen.

Terkecuali elektrida, ion hidrida merupakan anion paling sederhana yang dapat terbentuk, yakni terdiri dari dua elektron dan sebuah proton. Hidrogen memiliki afinitas elektron yang cukup rendah, 72.77 kJ/mol, sehingga hidrida bersifat sangat basa dan tidak akan ditemukan dalam larutan. Walaupun demikian, reaksi yang melibatkan hidrida dalam larutan tetap ada, sama seperti proton yang sangat asam sehingga tidak bisa ditemukan dalam larutan. Reaktivitas ion hidrida hipotetis didominasi oleh protonasi eksotermik, menghasilkan dihidrogen:

H⁻ + H⁺ → H₂; ΔH = −1676 kJ/mol

Oleh karena itu, ion hidrida merupakan salah satu basa paling kuat yang dikenal. Ia akan menarik proton dari hampir seluruh senyawa yang mengandung hidrogen. Afinitas elektron hidrogen yang rendah dan ikatan H–H bond (∆H_BE = 436 kJ/mol) yang kuat berarti ion hidrida juga merupakan reduktor yang kuat:

H₂ + 2e⁻ ⇌ 2H⁻; E^o = −2.25 V

Hidrida ionik

Pada hidrida ionik atau salin, hidrogen dianggap sebagai pseudohalida. Hidrida salin tidak larut dalam pelarut konvensional, yang merefleksikan struktur nonmolekul senyawa ini. H⁻ mempunyai konfigurasi elektron helium yang stabil dengan orbital 12 yang penih. Hidrida ionik juga mempunyai sifat logam elektropositif, biasanya logam alkali atau logam alkali tanah.

Hidrida-hidrida ini disebut sebagai biner jika ia melibatkan dua unsur termasuk hidrogen. Rumus kimia untuk hidrida biner ionik umumnya adalah MH (seperti pada LiH). Semakin tinggi muatan logam meningkat, semakin kovalen ikatan M-H, seperti yang terdapat pada MgH₂ dan AlH₃. Hidrida ionik umumnya ditemukan sebagai reagen basa dalam sintesis organik:

C₆H₅C(O)CH₃ + KH → C₆H₅C(O)CH₂K + H₂

Reaksi seperti ini heterogen karena KH tidak larut. Pelarut yang umumnya digunakan dalam reaksi seperti ini adalah eter. Air tidak dapat digunakan sebagai media hidrida ionik murni atau LAH karena ion hidrida merupakan basa yang lebih kuat daripada hidroksida. Gas hidrogen dilepaskan pada reaksi asam-basa ini:

NaH + H₂O → H₂ (gas) + NaOH ΔH = −83.6 kJ/mol, ΔG = −109.0 kJ/mol

Hidrida logam alkali bereaksi dengan logam halida. Litium aluminium hidrida (sering disingkat sebagai LAH) didaptakan dari reaksi LiH dengan aluminium klorida.

4 LiH + AlCl₃ → LiAlH₄ + 3 LiCl

Hidrida kovalen

Pada hidrida kovalen, hidrogen berikatan secara kovalen dengan unsur yang lebih positif, seperti pada unsur boron, aluminium, dan unsur golongan 4-7 serta berilium. Senyawa yang umumnya ditemukan meliputi hidrokarbon dan amonia. Hidrida kovalen netral yang berupa molekul biasanya mudah menguap pada suhu kamar dan tekanan atmosfer. Beberapa hidrida kovelan tidak mudah menguap karena hidrida tersebut bersifat polimerik, seperti pada hidrida aluminium dan berilium. Dengan menggantikan beberap atom hidrogen pada senyawa ini dengan ligan yang lebih besar, bisa didapatkan turunan senyawa molekuler. Sebagai contoh, diisobutilaluminium hidrida (DIBAL) terdiri dari duan pusat aluminium yang berjembatan dengan ligan hidrida. Hidrida yang larut dalam pelarut umum sering digunakan dalam sintesis organik, misalnya natrium borohidrida (NaBH₄), litium aluminium hidrida, dan DIBAL.

Kompleks hidrido logam transisi

Kebanyakan kompleks logam transisi membentuk senyawa yang mengandung satu atau lebih ligan hidrida. Biasanya senyawa ini dibahas dalam konteks kimia organologam. Senyawa ini merupakan zat antara dalam banyak proses industrik yang bergantung pada katalis logam, seperti pada hidroformilasi, hidrogenasi, dan hidrodesulfurisasi.

Deprotonasi kompleks dihidrogen menghasilkan hidrida logam.

Dua contoh terkenal dari hidrida logam transisi adalah HCo(CO)₄ dan H₂Fe(CO)₄. Kedua hidrida tersebut bersifat asam. Anion [ReH₉]²⁻ adalah contoh langka hidrida logam molekuler.

Hidrida interstitial logam transisi

Secara struktural berhubungan dengan hidrida salin, logam transisi membentuk hidrida biner yang sering kali bersifat non-stoikiometrik, dengan jumlah atom hidrogen yang bervariasi dalam kekisi kristalnya, di mana mereka dapat bermigrasi melalui kekisi ini. Dalam teknik material, fenomena perapuhan hidrogen disebabkan oleh hidrida interstitial. Paladium menyerap sejumlah volume hidrogen yang 900 kali lebih besar dari dirinya sendiri pada suhu kamar, membentuk paladium hidrida. Gas hidrogen yang dilepaskan proposional terhadap temperatur dan tekanan, namun tidak terhadap komposisi kimia.

Hidrida interstitial menunjukkan beberapa potensi sebagai penyimpan hidrogen yang aman. Selama 25 tahun, banyak hidrida interstitial yang dikembangkan yang dapat menyerap dan melepaskan hidrogen pada temperatur kamar dan tekanan atmosfer. Namun aplikasi hidrida ini sangatlah terbatas, karena hanya dapat menyimpan hidrogen sekitar 2% beratnya.

Tatanama

Berikut adalah daftar tatanama untuk turunan hidrida senyawa golongan utama (berdasarkan tatanama IUPAC senyawa anorganik revisi tahun 2005):

Logam alkali dan alkali tanah: Logam hidrida
boron: borana, BH₃
aluminium: Alumana, AlH₃
galium: galana, GaH₃
indium: indigana, InH₃
talium: talana, TlH₃
karbon: alkana, alkena, alkuna, dan semua hidrokarbon
silikon: silana
germanium: germana
timah: stanana
timbal: plumbana
nitrogen: amonia ('azana' ketika bersubstituen), hidrazina
fosfor: fosfina ('fosfana' merupakan nama rekomendasi IUPAC)
arsen: arsina ('arsana' merupakan nama rekomendasi IUPAC)
antimon: stibina ('stibana' merupakan nama rekomendasi IUPAC)
bismuth: bismutina ('bismutana' merupakan nama rekomendasi IUPAC)

Menurut konvensi di atas, berikut adalah "senyawa hidrogen" dan bukan "hidrida":

oksigen: air ('oksidana' ketika bersubstituen), hidrogen peroksida
sulfur: hidrogen sulfida ('sulfana' ketika bersubstituen)
selenium: hidrogen selenida ('selana' ketika bersusbtituen)
telurium: hidrogen telurida ('telana' ketika bersubstituen)
halogen: hidrogen halida

Contoh:

nikel hidrida: digunakan dalam baterai NiMH
paladium hidrida: elektroda dalam eksperimen fusi dingin
litium aluminium hidrida: reduktor kuat yang digunakan dalam kimia organik
natrium borohidrida: reduktor selektif khusus, penimpan hidrogen pada sel bahan bakar
natrium hidrida: basa kuat yang digunakan dalam kimia organik
diborana: reduktor, bahan bakar roket, dopan semikonduktor, katalis, digunakan dalam sintesis organik; juga borana, pentaborana, dan dekaborana
arsina: digunakan untuk pengedopan semikonduktor
stibina: digunakan dalam industri semikonduktor
fosfina: digunakan untuk fumigasi
silana: digunakan pada berbagai macam tujuan industri
amonia: zat pendingin, pupuk, dan tujuan industri lainnya
hidrogen sulfida: komponen gas alam, sumber utama sulfur

Isotop hidrida

Protida, deuterida, dan tritida digunakan untuk merujuk pada ion atau senyawa yang mengandung hidrogen-1, deuterium, atau tritium.

Konvensi urutan penamaan

Menurut konvensi IUPAC, urutan penamaan hidrogen berada di antara unsur-unsur golongan 15 dan golongan 16. Sehingga NH₃ adalah 'nitrogen hidrida' (amonia), sedangka H₂O adalah 'hidrogen oksida' (air).

Lihat pula

Pranala luar

(Inggris) Tatanama hidrida IUPAC