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氫化物（氫與其他元素形成的二元化合物）

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氫化物

氫與其他元素形成的二元化合物

氫化物是氫與其他元素形成的二元化合物。但一般科學技術工作中總是把氫同金屬的二元化合物稱氫化物，而把氫同非金屬的二元化合物稱某化氫。在周期表中，除稀有氣體外的元素幾乎都可以和氫形成氫化物，大體分為離子型、共價型和過渡型3類，它們的性質各不相同。

基本信息

中文名	氫化物
外文名	hydride
應用學科	化學
作用	還原劑、引發(fā)劑和催化劑
種類	離子型氫化物/共價型氫化物
類別	二元化合物

收起

鹽型

離子型氫化物也稱鹽型氫化物。是氫和堿金屬、堿土金屬中的鈣、鍶、鋇、鐳所形成的二元化合物。其固體為離子晶體，如NaH、BaH2等。這些元素的電負性都比氫的電負性小。在這類氫化物中，氫以H-形式存在，熔融態(tài)能導電，電解時在陽極放出氫氣，故該方法又稱金屬儲氫法。離子型氫化物中氫的氧化數(shù)為-1，具有強烈失電子趨勢，是很強的還原劑，在水溶液中與水強烈反應放出氫氣，使溶液呈強堿性，如：

CaH2+2H2O→Ca(OH)2+2H2↑

在高溫下還原性更強，如：

NaH+2CO→HCOONa+C

2CaH2+PbSO4→PbS+2Ca(OH)2

2LiH+TiO2→Ti+2LiOH

離子型氫化物可由金屬與氫氣在不同條件下直接合成制得。除用做還原劑外，還用做干燥劑、脫水劑、氫氣發(fā)生劑，1kg氫化鋰在標準狀態(tài)下同水反應可以產(chǎn)生2.8m3的氫氣。在非水溶劑中與+Ⅲ氧化態(tài)的B(Ⅲ)，Al(Ⅲ)等生成廣泛用于有機合成和無機合成的復合氫化物，如氫化鋁鋰：

4LiH+AlCl3→LiAlH4+3LiCl

復合氫化物主要用做還原劑、引發(fā)劑和催化劑。

共價型

共價型氫化物也稱分子型氫化物。由氫和ⅢA～ⅦA族元素所形成。其中與ⅢA族元素形成的氫化物是缺電子化合物和聚合型氫化物，如乙硼烷B2H6，氫化鋁(AlH3)n等。各共價型氫化物熱穩(wěn)定性相差十分懸殊，氫化鉛PbH4，氫化鉍BiH3在室溫下強烈分解，氟化氫，水受熱到1000℃時也幾乎不分解。共價型氫化物也有還原性，因氫的氧化數(shù)為+1，其還原性大小取決于另一元素R-n失電子能力。一般說，同一族從上至下還原性增強，同一周期從左至右還原性減弱，例如：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

2PH3+4O2→P2O5+3H2O

2H2S+3O2→2SO2+2H2O

共價型氫化物在水中的行為較為復雜。常見為：

形成強酸的：HCl，HBr，HI；

形成弱酸的：HF，H2S，H2Se，H2Te；

形成堿的：NH3；

水解放出氫氣的：B2H6，SiH4；

與水不作用的：CH4，PH3，AsH3，GeH4，SnH4，SbH3。

氫化物RHn給出質子的能力一般與R的電負性、半徑有關。同一周期從左至右酸性隨R的電負性增大而增強；同一族，從上至下，酸性增強主要由R的半徑相應增大決定。酸堿性強弱由氫化物在水中電離出H+質子的熱化學循環(huán)過程中總能量效應決定。

過渡型

氫化物

過渡型氫化物也稱金屬型氫化物。是除上述兩類外，其余元素與氫形成的二元化合物，這類氫化物組成不符合正常化合價規(guī)律，如，氫化鑭LaH2.76，氫化鈰CeH2.69，氫化鈀Pd2H等。它們晶格中金屬原子的排列基本上保持不變，只是相鄰原子間距離稍有增加。因氫原子占據(jù)金屬晶格中的空隙位置，也稱間充型氫化物。過渡型氫化物的形成與金屬本性、溫度以及氫氣分壓有關。它們的性質與母體金屬性質非常相似，并具有明顯的強還原性。一般熱穩(wěn)定性差，受熱后易放出氫氣。氫氣作為未來很有希望的能源，要解決的中心問題是如何儲存。一些金屬或合金是儲氫的好材料。鈀、鈀合金及鈾都是強吸氫材料，但價格昂貴。最受人們注意的是鑭鎳-5LaNi5（吸氫后為LaNi5H6），它是一種儲氫的好材料。容量為7L的小鋼瓶內(nèi)裝鑭鎳-5所能盛的氫氣(304kPa)，相當于容量為40L的15000kPa高壓氫氣鋼瓶所容納的氫氣（重量相當），只要略微加熱，LaNi5H6即可把儲存的全部氫氣釋放出來。除鑭鎳-5外，La-Ni-Cu，Zr-Al-Ni，Ti-Fe等吸氫材料也正在研究中。研究中國的豐產(chǎn)元素，尤其是稀土金屬及其合金的吸氫作用有著更重要的意義。

既堿金屬的氫化物。當堿金屬跟氫氣發(fā)生反應時，就生成堿金屬的氫化物，它們都是離子化合物，其中氫以陰離子H-的形式存在，如氫化鈉（NaH),氫化鉀(KH)等。右圖自左向右，分別為離子型氫化物、金屬型氫化物、過渡型氫化物、共價型氫化物。

沸點

氫化物

氫化物沸點氫化物沸點氫化物沸點

CH4—160℃PH3—88℃H2S—61℃

SIH4—112℃ASH3—55℃HF+20℃

SNH4—52℃HI—36℃HCL—85℃

NH3—33℃H20+100℃HBR—67℃

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