氫化物

氫化物是氫與其他元素形成的二元化合物。但一般科學技術工作中總是把氫同金屬的二元化合物稱氫化物，而把氫同非金屬的二元化合物稱某化氫。在周期表中，除稀有氣體外的元素幾乎都可以和氫形成氫化物，大體分為離子型、共價型和過渡型3類，它們的性質各不相同。

基本介紹

• 中文名：氫化物
• 類別：二元化合物
• 種類：離子型氫化物/共價型氫化物
• 作用：還原劑、引發劑和催化劑

鹽型

離子型氫化物也稱鹽型氫化物。是氫和鹼金屬、鹼土金屬中的鈣、鍶、鋇、鐳所形成的二元化合物。其固體為離子晶體，如NaH、BaH2等。這些元素的電負性都比氫的電負性小。在這類氫化物中，氫以H-形式存在，熔融態能導電，電解時在陽極放出氫氣，故該方法又稱金屬儲氫法。離子型氫化物都是無色或白色晶體，常因含有金屬雜質而發灰，金屬過量則呈藍紫色。離子型氫化物中氫的氧化數為-1，具有強烈失電子趨勢，是很強的還原劑，在水溶液中與水強烈反應放出氫氣，使溶液呈強鹼性，如：

CaH2+2H2O→Ca(OH)2+2H2↑

在高溫下還原性更強，如：

NaH+2CO→HCOONa+C

2CaH2+PbSO4→PbS+2Ca(OH)2

2LiH+TiO2→Ti+2LiOH

離子型氫化物對空氣和水是不穩定的，有些甚至會發生自燃。

離子型氫化物可由金屬與氫氣在不同條件下直接合成製得。反應溫度為300- 700 C。為了避免反應在金屬表面生成的氫化物阻止進一步的反應，常用金屬在礦物油中的分散質，或者加入表面活性劑。

除用做還原劑外，還用做乾燥劑、脫水劑、氫氣發生劑，1kg氫化鋰在標準狀態下同水反應可以產生2.8m3的氫氣。在非水溶劑中與+Ⅲ氧化態的B(Ⅲ)，Al(Ⅲ)等生成廣泛用於有機合成和無機合成的複合氫化物，如氫化鋁鋰：

4LiH+AlCl3→LiAlH4+3LiCl

複合氫化物主要用做還原劑、引發劑和催化劑。

共價型

共價型氫化物也稱分子型氫化物。由氫和ⅢA～ⅦA族元素所形成。其中與ⅢA族元素形成的氫化物是缺電子化合物和聚合型氫化物，如乙硼烷B2H6，氫化鋁(AlH3)n等。各共價型氫化物熱穩定性相差十分懸殊，氫化鉛PbH4，氫化鉍BiH3在室溫下強烈分解，氟化氫，水受熱到1000℃時也幾乎不分解。共價型氫化物也有還原性，因氫的氧化數為+1，其還原性大小取決於另一元素R-n失電子能力。一般說，同一族從上至下還原性增強，同一周期從左至右還原性減弱，例如：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

2PH3+4O2→P2O5+3H2O

2H2S+3O2→2SO2+2H2O

共價型氫化物在水中的行為較為複雜。常見為：

形成強酸的：HCl，HBr，HI；

形成弱酸的：HF，H2S，H2Se，H2Te；

形成鹼的：NH3；

水解放出氫氣的：B2H6，SiH4；

與水不作用的：CH4，PH3，AsH3，GeH4，SnH4，SbH3。

氫化物RHn給出質子的能力一般與R的電負性、半徑有關。同一周期從左至右酸性隨R的電負性增大而增強；同一族，從上至下，酸性增強主要由R的半徑相應增大決定。酸鹼性強弱由氫化物在水中電離出H+質子的熱化學循環過程中總能量效應決定

過渡型

過渡型氫化物也稱金屬型氫化物。是除上述兩類外，其餘元素與氫形成的二元化合物，這類氫化物組成不符合正常化合價規律，如，氫化鑭LaH2.76，氫化鈰CeH2.69，氫化鈀Pd2H等。它們晶格中金屬原子的排列基本上保持不變，只是相鄰原子間距離稍有增加。因氫原子占據金屬晶格中的空隙位置，也稱間充型氫化物。過渡型氫化物的形成與金屬本性、溫度以及氫氣分壓有關。它們的性質與母體金屬性質非常相似，並具有明顯的強還原性。一般熱穩定性差，受熱後易放出氫氣。氫氣作為未來很有希望的能源，要解決的中心問題是如何儲存。一些金屬或合金是儲氫的好材料。鈀、鈀合金及鈾都是強吸氫材料，但價格昂貴。最受人們注意的是鑭鎳-5LaNi5（吸氫後為LaNi5H6），它是一種儲氫的好材料。容量為7L的小鋼瓶內裝鑭鎳-5所能盛的氫氣(304kPa)，相當於容量為40L的15000kPa高壓氫氣鋼瓶所容納的氫氣（重量相當），只要略微加熱，LaNi5H6即可把儲存的全部氫氣釋放出來。除鑭鎳-5外，La-Ni-Cu，Zr-Al-Ni，Ti-Fe等吸氫材料也正在研究中。研究中國的豐產元素，尤其是稀土金屬及其合金的吸氫作用有著更重要的意義。

既鹼金屬的氫化物。當鹼金屬跟氫氣發生反應時,就生成鹼金屬的氫化物,它們都是離子化合物,其中氫以陰離子H-的形式存在，如氫化鈉（NaH),氫化鉀(KH)等。

右圖自左向右，分別為離子型氫化物、金屬型氫化物、過渡型氫化物、共價型氫化物。

氫化物在周期系中的分布

沸點

氫化物	沸點	氫化物	沸點	氫化物	沸點
CH4	—160℃	PH3	—88℃	H2S	—61℃
SIH4	—112℃	ASH3	—55℃	HF	+20℃
SNH4	—52℃	HI	—36℃	HCL	—85℃
NH3	—33℃	H20	+100℃	HBR	—67℃

各種氫化物的沸點