Gli idruri sono composti binari dell’idrogeno. Si classificano in tre famiglie operative.
Idruri salini
Gli idruri salini si formano con metalli molto elettropositivi, come alcalini e alcuni alcalino-terrosi, e contengono formalmente H^-. Sono fortemente basici e riducenti:
Esempi sono NaH, KH e CaH_2. Reagiscono vigorosamente con acqua e protici, liberando idrogeno. In laboratorio sono usati come basi forti o agenti essiccanti, ma richiedono atmosfera controllata e assenza di umidità.
Lo ione idruro ha comportamento nucleofilo e basico. La sua reattività dipende dal controione, dal solvente e dalla disponibilità effettiva di H^- nel materiale.
Idruri covalenti
Gli idruri covalenti si formano con non metalli: CH_4, NH_3, H_2O, HF. Le loro proprietà dipendono da polarità, geometria e legami a idrogeno.
Lungo un periodo, la natura del legame cambia con l’elettronegatività dell’elemento. Metano, ammoniaca, acqua e acido fluoridrico mostrano geometrie, polarità e proprietà acido-base molto diverse, pur essendo tutti composti binari dell’idrogeno.
Alcuni idruri covalenti sono acidi, come HCl; altri sono basi di Lewis, come NH_3; altri ancora sono quasi apolari, come CH_4. La classificazione “idruri covalenti” indica il tipo di legame, non una reattività unica.
Idruri metallici
Gli idruri metallici sono spesso non stechiometrici: l’idrogeno occupa siti interstiziali nel reticolo metallico. Sono importanti in accumulo di idrogeno, fragilizzazione e materiali funzionali.
In molti metalli di transizione l’idrogeno entra nel reticolo come specie interstiziale, modificando volume, proprietà meccaniche, conducibilità e stabilità di fase. La formula può essere approssimata come MH_x, con x variabile.
Questi materiali sono studiati per immagazzinamento reversibile di idrogeno, elettrodi, catalisi, sensori e membrane. Allo stesso tempo, l’assorbimento di idrogeno può causare fragilizzazione, un problema critico in acciai, leghe e componenti sottoposti a idrogeno o ambienti corrosivi.
Idruri complessi
Oltre alla classificazione base, esistono idruri complessi come:
Sono agenti riducenti molto usati in chimica organica e inorganica. Il tetraidruroalluminato di litio è più reattivo e riduce molti gruppi funzionali; il boroidruro di sodio è più selettivo e gestibile in condizioni più miti.
Stato di ossidazione dell’idrogeno
Negli idruri salini l’idrogeno ha numero di ossidazione -1. Nei composti con non metalli più elettronegativi, come H_2O o HCl, l’idrogeno ha invece numero di ossidazione +1. Questa inversione è importante per prevedere comportamento redox e acidobase.
Sicurezza
Molti idruri reagiscono con acqua liberando H_2, gas infiammabile. Alcuni reagiscono in modo esotermico e possono incendiarsi se manipolati male. In applicazioni industriali e di laboratorio servono controllo dell’umidità, ventilazione, compatibilità dei materiali e procedure di quench adeguate.
Vedi anche: Idrogeno, Legame Chimico, Metalli alcalini, Metalli alcalino-terrosi.