氢和稀有气体(共33张PPT).pptxVIP

第18章

氢和稀有气体;氢是最丰富的元素，除大气中含有少量游离态的氢以外，绝大部分以化合物的形式存在。地球、太阳及木星等天体上都有大量的氢，简而言之，整个宇宙空间到处都有氢的存在。

稀有气体包括氦、氖、氩、氪、氙、氡6种元素，基态的价电子构型除氦的1s2以外，均为ns2np6。在接近地球表面的空气中，每1000dm3空气中约含有9.3dm3氩、18cm3氖、5.2cm3氦、1.14cm3氪和0.086cm3氙。天然气中有时含有低于1%体积的氦，氡是镭等放射性元素蜕变的产物。;稀有气体的发现：

“第三位小数的胜利”。

英国物理学家Rayleigh（雷利）发现，分解氮的化合物得来的氮气每升1.251g，而从空气中分离出来的氮气每升1.257g。他坚信自己的实验结果，但又百思不得其解。W.Ramsay（莱姆赛）与雷利合作，他们经过不懈的努力，除去空气的所有已知成分，在1894年第一次从空气中分离出氩Ar。;18－1氢;氢原子能够获得一个电子，达到氦核的结构1s2，形成含H–离子的氢化物。这个离子只存在于活泼金属的氢化物中，氢同碱金属、碱土金属只有在较高温度下才能生成含有H–离子的氢化物。;18－1－2氢的性质与制备;表18－2氕、氘、氚的物理性质;氢分子中H－H键的键能435.88kJ?mol-1，比一般单键的键能高出很多，同一般双键的键能相近。因此，常温下氢分子具有一定程度的惰性，与许多物质反应很慢。只有某些特殊的反应能迅速进行，如氢气同单质氟在暗处能迅速化合，在23K下也能同液态或固态氟发生反应。

氢气与其它卤素或氧混合时经引燃或光照都会猛烈反应，生成卤化氢或水，同时放出热量。

氢气同活泼金属在高温下反应，生成金属氢化物，这是制备离子型氢化物的基本方法。;在适当的温度、压强和相应的催化剂存在下，H2可与CO反应，生成一系列的有机化合物。如：;XeO3+O3+2H2OH4XeO6+O2

1H2He+e–

有的则是非整比化合物，如PdH0.

H2+2Na2NaH

氢气在氧气或空气中燃烧时，火焰温度可以达到3273K左右，工业上利用此反应切割和焊接金属。

它们的蒸发热和在水中的溶解度都很小，随着原子序数的增加而逐渐升高。

离子型氢化物以及复合氢化物被广泛用于无机和有机合成中作还原剂和负氢离子的来源，或在野外用作生氢剂。

1H2He+e–

XeF4+PtXe+PtF4

离子型氢化物以及复合氢化物均具有很强的还原性，在高温下可还原金属氯化物、氧化物和含氧酸盐。

2K时液氦会由一种液态转变到另一种液态。

通常，由于稀有气体以原子状态存在，原子之间仅存在着微弱的范德华力，主要是色散力。

稀有气体的发现：

从组成上看，这些氢化物有的是整比化合物，如CrH2，NiH，CuH和ZnH2；

三氧化氙是一种易爆炸的固体。

用该法制备氢气，必须将CO分离出去。;（2）工业制法

氢气是氯碱工业中的副产物。电解食盐水的过程中，在阳极上生成Cl2，电解池中得到NaOH的同时，阴极上放出H2。

工业生产上大量需要的氢气是靠催化裂解天然气得到的。;18－1－3氢的用途;在水溶液中，有溶剂水参与的情况下，H+离子将与溶剂分子结合成H3O+。

用该法制备氢气，必须将CO分离出去。

H2S，HF等在水中部分解离显弱酸性。

S/ml/kgH2O8.

熔融态的离子型氢化物导电。

2用分子轨道法讨论氙化合物的分子结构

18－1－4氢化物

在水溶液中，有溶剂水参与的情况下，H+离子将与溶剂分子结合成H3O+。

氢同碱金属及多数碱土金属在较高的温度下直接化合时，生成离子型氢化物，其中含有H-离子。

TiCl4+2H2Ti+4HCl

1H2He+e–

氡Rn可以形成RnF2，但由于放射性强，半衰期很短，所以对氡的化合物研究较少。

工业生产上大量需要的氢气是靠催化裂解天然气得到的。;氢同碱金属及多数碱土金属在较高的温度下直接化合时，生成离子型氢化物，其中含有