一般规律是,同周期从左到右,对应元素的非金属性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐增强;同主族从上到下,对应元素的非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱。
离子型氢化物也称盐型氢化物。是氢和碱金属、碱土金属中的钙、锶、钡、镭所形成的二元化合物。其固体为离子晶体,如NaH、BaH2等。这些元素的电负性都比氢的电负性小。在这类氢化物中,氢以H-形式存在,熔融态能导电,电解时在阳极放出氢气,故该方法又称金属储氢法。离子型氢化物都是无色或白色晶体,常因含有金属杂质而发灰,金属过量则呈蓝紫色。离子型氢化物中氢的氧化数为-1,具有强烈失电子趋势,是很强的还原剂,在水溶液中与水强烈反应放出氢气,使溶液呈强碱性,如:
离子型氢化物对空气和水是不稳定的,有些甚至会发生自燃。
离子型氢化物可由金属与氢气在不同条件下直接合成制得。反应温度为300-700C。为了避免反应在金属表面生成的氢化物阻止进一步的反应,常用金属在矿物油中的分散质,或者加入表面活性剂。
除用做还原剂外,还用做干燥剂、脱水剂、氢气发生剂,1kg氢化锂在标准状态下同水反应可以产生2.8m3的氢气。在非水溶剂中与+Ⅲ氧化态的B(Ⅲ),Al(Ⅲ)等生成广泛用于有机合成和无机合成的复合氢化物,如氢化铝锂:
复合氢化物主要用做还原剂、引发剂和催化剂。
过渡型氢化物也称金属型氢化物。是除上述两类外,其余元素与氢形成的二元化合物,这类氢化物组成不符合正常化合价规律,如,氢化镧LaH2.76,氢化铈CeH2.69,氢化钯Pd2H等。它们晶格中金属原子的排列基本上保持不变,只是相邻原子间距离稍有增加。因氢原子占据金属晶格中的空隙位置,也称间充型氢化物。过渡型氢化物的形成与金属本性、温度以及氢气分压有关。它们的性质与母体金属性质非常相似,并具有明显的强还原性。一般热稳定性差,受热后易放出氢气。氢气作为未来很有希望的能源,要解决的中心问题是如何储存。一些金属或合金是储氢的好材料。钯、钯合金及铀都是强吸氢材料,但价格昂贵。最受人们注意的是镧镍-5LaNi5(吸氢后为LaNi5H6),它是一种储氢的好材料。[1]容量为7L的小钢瓶内装镧镍-5所能盛的氢气(304kPa),相当于容量为40L的15000kPa高压氢气钢瓶所容纳的氢气(重量相当),只要略微加热,LaNi5H6即可把储存的全部氢气释放出来。除镧镍-5外,La-Ni-Cu,Zr-Al-Ni,Ti-Fe等吸氢材料也正在研究中。研究中国的丰产元素,尤其是稀土金属及其合金的吸氢作用有着更重要的意义。
既碱金属的氢化物。当碱金属跟氢气发生反应时,就生成碱金属的氢化物,它们都是离子化合物,其中氢以阴离子H-的形式存在,如氢化钠(NaH),氢化钾(KH)等。
右图自左向右,分别为离子型氢化物、金属型氢化物、过渡型氢化物、共价型氢化物
非金属性是元素化学术语的一种,非金属性常表示获得电子的倾向。
元素的非金属性包括很多方面:元素的原子得电子的能力,氢化物的稳定性,最高价氧化物水化物酸性强弱等·它包含了原子得电子的能力(氧化性),但比氧化性的含义更为广泛。
元素的非金属性实际按照其电负性的强弱。对于元素来说,元素的电负性常数越大,则其非金属性越强,但电负性标度不只一个,不同元素在不同标度中的电负性强弱也有所不同,且相同元素在不同物质中的电负性也有所不同,因此具体情况仍需具体分析。
F>O>N>Cl>Br>S≈I>C>Se>At>H>P>As>Te>B>Si
元素单质的氧化性与非金属性强弱有一定关系。
F2>O3>Cl2>O2>Br2>I2>At>N2>S>C>P>B>Si>Se>As>Te>H2
F2>Cl2>O3>Br2>I2>O2>At>S>C>N2>B>Si>H2
酸性水溶液中,常见拟卤素(SCN)2的氧化性位于Br2和I2之间,而(CN)2位于I2和At之间
值得注意的是:氟元素没有正价态,氧目前无最高正价,硝酸则因分子内氢键导致酸性较弱,所以最高价氧化物对应水合物的酸性最强的是高氯酸,而不是非金属性高于氯的氮氧氟。
一、非金属性氢化物稳定性的特点一般规律是,同周期从左到右,对应元素的非金属性逐渐增强,氢化物的稳定性逐渐增强;同主族从上到下,对应元素的非金属性逐渐减弱,氢化物的稳定性逐渐减弱。盐型离子型氢化物也称盐型氢化物。是氢和碱金属、碱土金属中的钙、锶、钡、镭所形成的二元化合物。其固体为离子晶体,如Na
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