Composé binaire de l'hydrogène

Les composés binaires de l'hydrogène sont les composés chimiques binaires ne contenant que de l'hydrogène et un autre élément chimique. Bien que le terme d'« hydrure » ne s'applique en principe qu'aux composés ioniques où l'atome d'hydrogène est le plus électronégatif, et où donc l'hydrogène joue le rôle de l'anion, il est devenu en pratique un synonyme^[1]^,^[2]^,^[3]^,^[4]. Il est possible de regrouper les composés de l'hydrogène selon plusieurs types.

Description générale

Les composés binaires de l'hydrogène et d'éléments du groupe 1 sont des hydrures ioniques (ou hydrures salins) où l'hydrogène est lié électrostatiquement. Comme l'hydrogène est situé quelque peu au centre dans un sens électronégatif, il est nécessaire que le contre-ion soit exceptionnellement électropositif pour que l'hydrure soit décrit avec précision comme ayant un comportement véritablement ionique. Ainsi, cette catégories d'hydrures ne comporte que peu de membres.

Ceux avec les éléments du groupe 2 sont de hydrures covalents polymériques. Dans ces composés, l'hydrogène forme des liaisons covalentes, possédant un caractère ionique médiocre, ce qui rend difficile de les décrire réellement comme purement covalents ou ioniques. La seule exception est l'hydrure de béryllium, qui possède réellement des propriétés covalentes.

Les hydrures de métaux de transition et de lanthanides sont aussi typiquement des hydrures covalents polymériques. Cependant, ils ne possèdent qu'un caractère ionique faible. En conditions normales, ils se décomposent habituellement en leurs composés d'éléments respectifs. En pratique, ce sont des matrices métalliques dans lesquelles sont dissous, en rapport stœchiométrique ou proche, de l'hydrogène pour une concentration totale allant du négligeable au substantiel. De tels solides peuvent être décrits comme des solutions solides et sont appelés alternativement hydrures métalliques ou interstitiels. Ces solides décomposés sont identifiables à leur bonne conduction électrique, leurs propriétés magnétiques (la présence d'hydrogène se couple avec la délocalisation d'électrons de valence du métal), et leur faible densité, comparée à celle des métaux. Les hydrures salins et covalents polymériques réagissent en général violemment avec l'eau et l'air.

Dans le groupe 12, l'hydrure de zinc est un réactif chimique commun, mais les hydrures de cadmium et de mercure sont très instables.

Les éléments des groupes 13 à 17 (bloc p) forment des hydrures covalents. Dans le groupe 13, les hydrures de bore existent sous la forme du monomère BH₃ très réactif, sous celle d'adduits, comme le borazane, ou sous la forme de dimères (diborane) et de divers agrégats BH. L'hydrure d'aluminium (alane, AlH₃) est un polymère, les hydrures de gallium existent sous la forme d'un dimère, le digallane, l'hydrure d'indium est seulement stable en dessous de −90 °C, et peu de choses sont connues au sujet de l'hydrure de thallium.

Les hydrures du groupe 14 représentent un groupe extrêmement large, du simple fait du nombre total important d'alcanes, composés saturés de type C_nH_2n+2, encore plus si l'on tient compte des composés insaturés (alcènes, alcynes, cycloalcanes, etc.). De même, ce groupe contient les composés binaires du silicium, les silanes, plus réduit (quelques composés linéaires ou ramifiés, mais rarement des composés cycliques) tels que le disilane et le trisilane. Pour le germanium, seulement 5 composés binaires linéaires sont connus, des gaz ou des liquides volatils. Le pentagermane existe sous la forme de trois isomères, le n-pentagermane, l'isopentagermane et le néopentagermane. De l'étain, seuls les stannane et distannane sont connus ; il en va de même pour le plombane, un gaz instable, seul hydrure connu du plomb.

Les pnictogènes (groupe 15), chalcogènes (groupe 16) et halogènes (groupe 17) forment avec l'hydrogène les hydrures de pnictogène, les chalcogénures d'hydrogène et chalcogénures d'hydrogène ; dans ces familles, les composés les plus légers (ammoniac, eau et fluorure d'hydrogène) ont un certain nombre de propriétés anormales du fait de liaisons hydrogène.

Les hydrures non classiques possèdent une ou plusieurs molécules de dihydrogène supplémentaires coordinées comme ligand à l'atome central. Ils sont rares et très instables.

Les polyhydrures ou superhydrures sont des composés où le nombre d'atomes d'hydrogène excède la valence de l'atome partenaire. De tels composés ne sont stables que sous des pressions extrêmes mais certains se révèlent être des supraconducteurs à haute température, comme le trihydrure de soufre (H₃S), supraconducteur jusqu'à −70,15 °C. Ces composés font l'objet d'une recherche active dans l'espoir de découvrir des supraconducteurs à température ambiante.

Tableau périodique des hydrures stables binaires

La stabilité relative des composés binaires de l'hydrogène et de leurs alliages dans les conditions normales de température et de pression peut être déduite de leur enthalpie standard de formation^[5]

H₂ 0																	He
LiH -91	BeH₂ négative											BH₃ 41	CH₄ -74,8	NH₃ -46,8	H₂O -243	HF -272	Ne
NaH -57	MgH₂ -75											AlH₃ -46	SiH₄ 31	PH₃ 5,4	H₂S -20,7	HCl -93	Ar
KH -58	CaH₂ -174	ScH₂	TiH₂	VH	CrH	Mn	Fe	Co	Ni	CuH	ZnH₂	GaH₃	GeH₄ 92	AsH₃ 67	H₂Se 30	HBr -36,5	Kr
RbH -47	SrH₂ -177	YH₂	ZrH₂	NbH	Mo	Tc	Ru	Rh	PdH	Ag	CdH₂	InH₃	SnH₄ 163	SbH₃ 146	H₂Te 100	HI 26,6	Xe
CsH -50	BaH₂ -172		HfH₂	TaH	W	Re	Os	Ir	Pt	Au	Hg	Tl	PbH₄ 252	BiH₃ 247	H₂Po 167	HAt positive	Rn
Fr	Ra		Rf	Db	Sg	Bh	Hs	Mt	Ds	Rg	Cn	Nh	Fl	Mc	Lv	Ts	Og
		↓
		LaH₂	CeH₂	PrH₂	NdH₂	PmH₂	SmH₂	EuH₂	GdH₂	TbH₂	DyH₂	HoH₂	ErH₂	TmH₂	YbH₂	LuH₂
		Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr

**Composés binaires de l'hydrogène**
Hydrures covalents	Hydrures métalliques
Hydrures ioniques	Hydrures intermédiaires
Inexistant	Non évalué

Notes et références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Binary compounds of hydrogen » (voir la liste des auteurs).

↑ Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee
↑ Main Group Chemistry, 2nd Edition, A. G. Massey
↑ Advanced Inorganic Chemistry F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson
↑ Inorganic chemistry, Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe
↑ Données en KJ/mole en phase gazeuse, d'après Modern Inorganic Chemistry W.L. Jolly

Portail de la chimie

[1] Concise Inorganic Chemistry J.D. Lee

[2] Main Group Chemistry, 2nd Edition, A. G. Massey

[3] Advanced Inorganic Chemistry F. Albert Cotton, Geoffrey Wilkinson

[4] Inorganic chemistry, Catherine E. Housecroft, A. G. Sharpe

[5] Données en KJ/mole en phase gazeuse, d'après Modern Inorganic Chemistry W.L. Jolly

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