氢化物（氢与其他元素形成的二元化合物）

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更新时间：2023-05-23
氢化物
氢与其他元素形成的二元化合物
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。
基本信息
中文名
氢化物
外文名
hydride
应用学科
作用
还原剂、引发剂和催化剂
种类
离子型氢化物/共价型氢化物
类别
二元化合物
收起
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：
CaH2+2H2O→Ca(OH)2+2H2↑
在高温下还原性更强，如：
NaH+2CO→HCOONa+C
2CaH2+PbSO4→PbS+2Ca(OH)2
2LiH+TiO2→Ti+2LiOH
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。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：
4LiH+AlCl3→LiAlH4+3LiCl
复合氢化物主要用做还原剂、引发剂和催化剂。
共价型
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：
4NH3+5O2→4NO+6H2O
2PH3+4O2→P2O5+3H2O
2H2S+3O2→2SO2+2H2O
共价型氢化物在水中的行为较为复杂。常见为：
形成强酸的：HCl，HBr，HI；
形成弱酸的：HF，H2S，H2Se，H2Te；
形成碱的：NH3；
水解放出氢气的：B2H6，SiH4；
与水不作用的：CH4，PH3，AsH3，GeH4，SnH4，SbH3。
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
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。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。
沸点
氢化物
氢化物沸点氢化物沸点氢化物沸点
CH4—160℃PH3—88℃H2S—61℃
SIH4—112℃ASH3—55℃HF+20℃
SNH4—52℃HI—36℃HCL—85℃
NH3—33℃H20+100℃HBR—67℃