《无机化学》第3版 宋天佑 18 氢和稀有气体.pptVIP

氢;氢 H ; 它的 1s1 的电子构型与碱金属的价 电子构型 ns1 相同，; 氢比稀有气体缺少一个电子也可以归为第 VII A族。; 第 3 种可能是把氢放在第 IV A 族 碳的上面，; 因此，从很多方面看，氢是唯一 值得单独考虑的元素。;氢是最丰富的元素，; ;18. 1. 1 氢的成键方式; 1. 失电子方式; 在水溶液中，有溶剂水参与的情 况下， H+ 将与水结合成水合氢离子（H3O+）。因而在水溶液中没有 H+ 这种形式的质子独立存在。; 2. 得电子方式; 这种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 – 的氢 化物。; 3. 共用电子对 —— 共价键的形成; 除了氢分子中的共价键呈非极性 外，在为数众多的氢化合物中，所形 成的共价键在某种程度上都具有极性 的特征。; 因偶极矩方向和大小的不同，影 响物质的物理性质和化学性质。; 4. 特殊键型; （1） 氢桥键; 在硼氢化合物的氢桥键中，只有一 个核外电子的氢原子，打破共价键的规 则，与两个硼原子成键。氢桥键的形成 由于硼的缺电子的特点造成的。;（2） 氢桥配位键; 在特殊的情况，氢也可以作桥联配体，形 成氢桥配位键，如下图所示的 [Cr2H CO 10]－ 配阴离子中就有桥氢配体。; （3） 金属型氢化物; 氢键不能算作一种化学键，其 键能的大小介于化学键与分子间的 范德华力之间。 ; 前面曾学习过，在含有强极性键 的共价氢化物，如 HF，H2O，NH3 中，近乎裸露的氢原子核可以定向的吸引 邻近的电负性高、半径小的 F，O，N 元素的原子上的孤电子对，从而形成分 子间氢键或分子内氢键。; 随着物质结构领域科学研究的深 入，尤其是有关生命科学的理论与实 践的进一步发展，氢键越来越显示出 其独到的重要性。; 生物体内的蛋白质是多个氨基酸 以肽键缩合而成的长链分子，长链的 蛋白质分子之间就是靠氢键相连接的。 ; 如羟基的氧和氨基的氢之间有氢键。; 长链的蛋白质分子自身可以形成螺 旋形构型，这种结构就是靠分子内氢键 来稳定的。; 分子间的相互识别，结合成超分子 的过??成为分子的自组装。 DNA 的双 螺旋就是两条螺旋形分子通过氢键结合 起来的超分子结构。在这些复杂结构中， 氢键发挥着重要的作用。; 1. 氢气的性质; 普通的氢和氘有稳定的核，氚是 一种不稳定的放射性同位素，发生 ? 衰变：; 氕 H 、氘 D 和氚 T 原子核外 均有一个电子，所以它们的化学性质 基本相同。;氕、氘、氚及其形成的氢单质的物理性质; 常温下，氢气无色，无味，无 臭，在水中溶解度很小。; H2 在所有分子中质量最小，分子间作用力很弱，只有冷却到－252.762 ℃时，氢气才能被液化。; 氢分子中 H－H 键的键能 435.88 kJ?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，与许多其他物质反应很慢，只 有某些特殊的反应能迅速进行。; H2 和单质氟在暗处能迅速化合， 在 23 K 下也能同液态或固态氟发生 反应。; H2 和 Cl2 混合时经引燃或光照 会猛烈反应。生成卤化氢；; 例如 298 K 时 H2 与 O2 反应生成 1 mol H2O（l）时放热 285.8 KJ；; 体积比为 2:1 的 H2 和 O2 混合物 遇火花会猛烈的爆炸，氢气和空气的 混合物中含氢量为 6% ~ 7% 时是易 爆炸的。; H2 与活泼金属在高温下反应， 生成金属氢化物：; 在适当的温度、压力和相应的催 化剂存在下，H2 和 CO 反应，生成 一系列的有机化合物，例如; 催化加氢也可以使不饱和碳氢化 合物转化成饱和的碳氢化合物。; 原子氢是一种比分子氢更强的还 原剂。可与锗、锡、砷、锑、硫等直 接作用生成相应的氢化物。; 原子氢还能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属，例如：; 原子氢甚至能还原某些含氧 酸盐，例如：; 2. 氢气的制备; 因为金属锌中常含有 Zn3P2，Zn3As2， ZnS 等杂质，; 常采用