World Chemical Group

ไฮไดรด์ (Hydride) คืออะไร ?

ไฮไดรด์ (Hydride) คือ สารประกอบที่เกิดจากไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น ๆ โดยไฮโดรเจนจะทำหน้าที่เป็นไอออนประจุลบ (H^–) หรือเป็นพันธะในสารประกอบนั้น

ความจริง ไฮไดรด์ (Hydride) อธิบายให้เข้าใจง่าย ๆ เลยคือ ธาตุใด ๆ ที่มีพันธะกับ Hydrogen เกิดเป็น สารประกอบไบนารี (Binary Compounds) คือ สารเคมีที่ประกอบด้วยธาตุต่างชนิดกันเพียง 2 ธาตุเท่านั้น โดยไม่จำกัดจำนวนอะตอม ซึ่งกรณีนี้คือ อะตอมใด ๆ และ Hydrogen ลักษณะโครงสร้างก็คือ EH_x หรือ E_xH_y โดยที่ E คือธาตุใด ๆ เป็นต้น

ไฮไดรด์ (Hydride) แบ่งออกเป็น 3 ชนิด

1. ไอออนิก ไฮไดรด์ (Ionic/Saline Hydride)

เกิดจากธาตุใด ๆ ที่มีพันธะ Ionic กับ Hydrogen เช่น เมื่อ Sodium และ Hydrogen เข้ามามีพันธะกัน จะเป็นพันธะแบบ Ionic โดยมีการถ่ายเทอิเล็กตรอนจาก อิเล็กตรอนวงนอกสุด (Valence Electrons) ของ Sodium ไปยัง Hydrogen Atom เกิดเป็น Sodium Hydride ที่ Sodium เป็นประจุบวก และ Hydrogen เป็นประจุลบ (Hydride ion หรือ Anion)

Hydrogen จะทำพันธะ Ionic hydrides กับธาตุที่มี Electropositive มากกว่าตัวมันเสมอ ซึ่งก็คือธาตุหมู่ 1 และ 2 หรือที่เรียกว่า S-Block Elements

Lithium มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 1 ตัว เมื่อถ่ายเทให้ Hydrogen Atom เกิดเป็น Lithium Hydride (LiH) ที่น่าสนใจคือ Ionic Hydride มีพฤติกรรมเหมือน เกลือ (Salt) เช่น มันไม่นำไฟฟ้าเมื่ออยู่ในรูปผลึก แต่เมื่อมันละลายเป็นของเหลวมันจะสามารถนำไฟฟ้าได้ดีเหมือนเกลือ แถมพวก Ionic Hydride ยังสามารถถูก Hydrolysed โดยน้ำได้ เกิดเป็น Lithium Hydroxide และ Dihydrogen (H₂)

ด้วยความที่มันมีพฤติกรรมเหมือนเกลือ มันจึงถูกเรียกอีกชื่อว่า Saline Hydride นั่นเอง

2. โลหะ ไฮไดรด์ (Metal/Interstitial Hydride)

เกิดจากโลหะทรานซิชันที่เกิดปฏิกิริยากับ Hydrogen โดยโลหะทรานซิชันคือคือ D-Block และ F-Block ส่วนใหญ่ เช่น หมู่ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 และ 12

โดยโลหะหมู่ 3 4 และ 5 จะไม่ค่อยเกิด Hydride แต่โลหะหมู่ 6 โดยเฉพาะ Chromium สามารถเกิด Chromium Hydride ได้ และธาตุหมู่ 7 8 และ 9 จะไม่สามารถเกิด Hydride ได้

โดยคุณสมบัติของ Metallic Hydrides ไม่ได้มีความแตกต่างจาก ตัวโลหะเดิม ๆ ของมันมาก เช่น ยังนำไฟฟ้าได้ดีเหมือนเดิม แต่ไม่ได้ดีเท่าตัวโลหะเดิม

ในอดีตเราเคยเชื่อว่า Hydrogen เข้าไปช่องว่างของโลหะ เกิดเป็น Hydride เราจึงเรียกมันว่า Interstitial Hydride หรือในภาษาไทยเรียกว่า “ไฮไดรด์แทรกตัว”

3. โคเวเลนต์ ไฮไดรด์ (Covalent/Molecular Hydride)

เกิดจากธาตุใด ๆ ที่มีพันธะ Covalent กับ Hydrogen เช่น H2O คือ ไฮไดรด์ของ Oxygen เป็นต้น โดยอ้างอิงจากตารางธาตุ ตั้งแต่หมู่ 13 ถึง 18 หรือ P-Block Elements ส่วนใหญ่จะเกิดพันธะ Covalent กับ Hydrogen และเป็น Covalent Hydride

โดยเราสามารถแบ่งประเภทของ Covalent Hydride ได้เป็น 3 ชนิด ดังนี้

1. Electron-deficient hydride

คือ การที่ธาตุหมู่ 13 เช่น Boron ที่อิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว จะต้องมีพันธะ Covalent กับ Hydrogen จำนวน 3 อะตอม เพื่อเกิดเป็น Boron Hydride

แต่หลังจากเกิดพันธะ Covalent แล้ว อิเล็กตรอนวงนอกสุด จะมีอิเล็กตรอนแค่ 6 ตัว ทำให้ต้องการ Boron Hydride อีกโมเลกุล เพื่อที่จะครบ Octet และทำให้ตัวมันเสถียร ได้ผลลัพธ์สุดท้ายเป็น Diborane

การที่มันต้องการ Boron Hydride อีกโมเลกุล เพื่อทำให้ตัวมันเสถียร คือ พฤติกรรมที่ทำให้ Hydride ประเภทนี้ถูกเรียกว่า Electron-deficient Hydride

2. Electron-precise hydride

คือ การที่ธาตุหมู่ 14 เช่น Carbon ที่มี อิเล็กตรอนวงนอกสุด จำนวน 4 ตัว เมื่อเจอกับ อิเล็กตรอนวงนอกสุด ของ Hydrogen 4 อะตอม เกิดเป็น มีเทน (Methane : CH₄) ซึ่งไม่มีอิเล็กตรอนคู่เดี่ยว (Lone pair) เหลืออยู่เลย ทำให้สามารถเติม Octet ได้เต็มพอดี

คุณลักษณะแบบนี้ทำให้มันถูกเรียกว่า Electron-precise Hydride

3. Electron-rich hydride

คือ การที่ฐานหมู่ 15 16 และ 17 เช่น Nitrogen สามารถเกิดพันธะกับ Hydrogen 3 ตัวได้เป็น แอมโมเนีย (Ammonia : NH₃) ซึ่งอิเล็กตรอนวงนอกสุดมีอิเล็กตรอนรวม 8 ตัว แต่มีอิเล็กตรอนคู่เดี่ยวเหลืออยู่หนึ่งคู่ เช่นเดียวกับ H₂O ที่เหลืออิเล็กตรอนคู่เดี่ยวอยู่สองคู่ หรือ Hydrogen Fluoride ที่มีอิเล็กตรอนคู่เดี่ยวเหลืออยู่ถึง 3 คู่

ทำให้นิยามของมันคือ หากมี อิเล็กตรอนคู่เดี่ยวตั้งแต่ 1 คู่ขึ้นไป จะเรียกว่า Electron-rich Hydride นั่นเอง

การใช้งาน ไฮไดรด์ (Hydride) เป็น Reducing Agent ในเคมีอินทรีย์

ในทางเคมีอินทรีย์ Hydrides ในบทบาทของ Reducing Agent จะเป็น Nucleophilic Hydride ซึ่งทำหน้าที่เข้าโจมตีบริเวณที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำของโมเลกุลต่าง ๆ

นิวคลีโอฟิลิกไฮเดรด์เหล่านี้มักอยู่ในจัดอยู่ในกลุ่ม Ionic Hydrides (Saline Hydrides) และ สารประกอบเชิงซ้อนของโลหะ (Metal Hydride Complexes)

Ionic Hydrides มี (H^–) ที่มีความเป็นเบสแก่มาก (Strong Base) มักจะทำหน้าที่ดึงโปรตอน (H⁺) ออกจากสารอื่นมากกว่าที่จะทำหน้าที่เป็นนิวคลีโอไฟล์ในปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์ แต่ในเชิงโครงสร้าง พวกมันคือต้นแบบของไฮดรายด์ที่เป็นประจุลบ (H^–) เด่นชัดที่สุด

Lithium aluminum hydride (LiAlH₄)

จัดอยู่ในกลุ่ม Metal Hydride Complexes เป็นตัวรีดิวซ์ที่ดีเยี่ยมในเคมีอินทรีย์ มันสามารถรีดิวซ์สารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ฟังก์ชันแบบมีขั้ว (Polar multiple bonds) ได้เกือบทุกชนิด โดยเฉพาะกลุ่มคาร์บอนิล (C=O)

Aldehydes (R-CHO) → Primary alcohol (แอลกอฮอล์ระดับปฐมภูมิ)

Ketones (R-CO-R’) → Secondary alcohol (แอลกอฮอล์ระดับทุติยภูมิ)

Carboxylic acids (R-COOH) → Primary alcohol (กลุ่มนี้ NaBH₄ ทำไม่ได้)

Esters (R-COOR’) → Primary alcohol 2 โมเลกุล (กลุ่มนี้ NaBH₄ ทำไม่ได้)

Acyl chlorides / Acid anhydrides → Primary alcohol

Epoxides (วงออกซิเรน) → เกิดการเปิดวง (Ring-opening) กลายเป็น Alcohol (โดย H⁻ จะวิ่งเข้าชนฝั่งที่มีความเกะกะน้อยกว่า)

Lactones (เอสเทอร์ที่เป็นวง) → เกิดการเปิดวงกลายเป็น Diols (แอลกอฮอล์ที่มีหมู่ -OH สองหมู่)

Amides (R-CONH₂) → Amines (R-CH₂NH₂)

Nitriles (R-C≡N) → Primary amines (R-CH₂NH₂)

Nitro compounds (R-NO₂) → Amines

Alkyl Halides (R-X) → Alkanes (R-H)

สนใจติดต่อ เวิลด์เคมีคอล กรุ๊ป ผู้นําด้านการจําหน่ายและนำเข้า สารเคมีภัณฑ์ เคมีภัณฑ์อุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ และ ขนาดย่อม ประเภท เคมีอุตสาหกรรม เคมีทําความสะอาด เคมีสระว่ายน้ำ เคมีบำบัดน้ำ เคมีงานปั้น-งานหล่อ เคมีอาหาร กลิ่น สารสกัด สี น้ำหอม เคมีเครื่องสำอาง อาทิ กลีเซอรีน โซดาไฟเกล็ด โซเดียมเมต้าไบซัลไฟต์ เอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ สารพัดด้านเคมี เวิลด์เคมิคอล กรุ๊ป พร้อมให้บริการและให้ปรึกษากับลูกค้าทุกท่าน

สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

Line ID : @worldchemical
Facebook : https://www.facebook.com/chemical.chiangmai
เว็บไซต์ : www.worldchemical.co.th
โทร : 053 204 446-7