氢化物是
氢与其他元素形成的
二元化合物。但一般科学技术工作中总是把氢同金属的
二元化合物称氢化物,而把氢同非金属的二元化合物称某化氢。在周期表中,除
稀有气体外的元素几乎都可以和氢形成氢化物,大体分为离子型、
共价型和过渡型3类,它们的性质各不相同。
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- 700 C。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。
共价型氢化物也称
分子型氢化物。由氢和ⅢA~ⅦA族
元素所形成。其中与ⅢA族元素形成的氢化物是
缺电子化合物和聚合型氢化物,如
乙硼烷B2H6,氢化铝(AlH3)n等。各
共价型氢化物热稳定性相差十分悬殊,氢化铅PbH4,
氢化铋BiH3在
室温下强烈分解,氟化氢,水受热到1000℃时也几乎不分解。
共价型氢化物也有
还原性,因氢的
氧化数为+1,其还原性大小取决于另一元素R-n失电子能力。一般说,同一族从上至下
还原性增强,同一周期从左至右
还原性减弱,例如:
氢化物RHn给出
质子的能力一般与R的
电负性、
半径有关。同一周期从左至右酸性随R的电负性增大而增强;同一族,从上至下,酸性增强主要由R的半径相应增大决定。
酸碱性强弱由氢化物在水中
电离出H+
质子的热化学
循环过程中总
能量效应决定
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。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。