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无机化学元素部分 第一章、氢和稀有气体 一、氢 (一)氢在自然界的分布 二、氢的成键特征 1 氢的电子层构型为1s ，电负性为2.2。 1. 形成离子键：Na、K、Ca等形成H ，这个离子因有较大的半径(208pm)，仅存在于- 离子型氢化物的晶体中。 2. 2.形成共价键 1)、H (非极性) 2 2)、极性共价键 H O, HCl 2 3.独特的键型 1)、氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空 隙中，形成一类非整比化合物，一般称之 为金属氢化物。如，LaH2.87。ZrH1.30 2)、氢桥键 3)、氢键 � 三、氢的性质和用途 -1 H 分子具有高键焓(436 kJ.mol )和短键长(74pm)，由于分子质量小，电子数少， 2 分子间力非常弱，只有到20K时才液化。 H 的高键能，决定了H 有一定的惰性，在常温下与许多元素的反应很慢，但在加 2 2 热和光照时反应迅速发生。 2H + O = 2H O (加热) H + Cl = 2HCl (光照) 2 2 2 2 2 �高温下氢是一个很好的还原剂 制备许多高纯金属： CuO+H =Cu+H O TiCl + 2H =Ti+ 4HCl 2 2 4 2 在适当温度、压力和相应催化剂的条件下，H 可以和一系列的有机不饱和化合物加氢反 2 应。 、 四 氢的制备（化学法、电解法、工业发） H 在地壳中的存在量很低，主要是以水的形式存在。最经济的方法是用C和CH 高温 2 4 还原H O。 2 CH + H O → CO(g) + 3H (g) (1000℃) 4 2 2 C(s) + H O(g) → CO(g) + H (g) (1000℃) 2 2 CO(g) + H O(g) → CO (g) + H (g) (高温) 2 2 2 �五、氢化物 氢同其它元素形成的二元化合物叫做氢化物。除稀有气体外，大多数的元素几乎都能同 氢结合而成氢化物。 1.离子型氢化物及制备 氢同电负性很小的碱金属和碱土金属在高温下直接化合时，它倾向于获得一个电子，成为 H 离子。- H (g) +2Li(s) = 2LiH (加热)H + 2Na=2NaH (653K) 2 2 H +Ca=CaH (423～573K) 2 2 这类氢化物具有离子型化合物的共性，它们都是白色晶体，常因含少量金属而显灰色。除 LiH 、BaH 外，一般都会在熔化前后分解为单质 2 + 离子型氢化物是强还原剂, 遇水可还原水中H 。利用此性质，在实验室可以除去许多 有机溶剂中微量的水。高温下还原金属盐。 NaH+H O=H (g)+ NaOH TiCl +4NaH=Ti+4NaCl +2H ↑ 2 2 4