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离子型氢化物:应用于高纯氢气源和有机化工

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:离子型氢化物的一个重要特性是容易与水发生反应生成氢气,由于所得氢气纯度较高,故经常作为一种高纯氢气源而被广泛应用。此外,离子型氢化物还常被作为有机化工中的还原剂或加氢剂。2)碳、硅的氢化物碳的氢化物即烃类,是有机化合物中十分重要的一个基本部分,也是当今世界最为重要的能源之一。硅的氢化物在结构上与碳的氢化物相似,故被称为硅烷。

离子型氢化物:应用于高纯氢气源和有机化工

严格地说,氢化物是指氢与电负性比它小的元素所生成的二元化合物,但习惯上通常把一切与氢元素结合的二元化合物都称为氢化物,如HCl、H2S、NH3等。除稀有气体之外,几乎所有元素都能生成氢化物。按结构特点的不同可将氢化物分为离子型氢化物、共价型氢化物和金属型氢化物3 类。

1.离子型氢化物

s 区元素(Be、Mg 除外)在加热条件下可与氢化合形成离子型氢化物,在这类氢化物中氢元素以H-的形式存在,由于此类氢化物的成键方式和结构特点类似于金属卤化物,所以又被称之为盐型氢化物。离子型氢化物的一个重要特性是容易与水发生反应生成氢气,由于所得氢气纯度较高,故经常作为一种高纯氢气源而被广泛应用。此外,离子型氢化物还常被作为有机化工中的还原剂或加氢剂。

2.共价型氢化物

p 区元素(Al、In、Tl 除外)与氢化合可生成共价型氢化物。

1)硼的氢化物

硼的氢化物分子中存在着两个由两个B 原子和一个H 原子共享两个电子所形成的“三中心两电子”的特殊共价键。硼的氢化物的组成和物理性质与碳的氢化物(烷烃)非常相似,因此将其称为硼烷。

2)碳、硅的氢化物

碳的氢化物即烃类,是有机化合物中十分重要的一个基本部分,也是当今世界最为重要的能源之一。其中低碳烃是石油热裂解的主要生成物,是有机化工的主要原料。硅的氢化物在结构上与碳的氢化物相似,故被称为硅烷。但硅烷系列中通常只包括少数几个硅原子所形成的链,其数目远少于碳氢烷烃的数目。

3)氮、磷的氢化物(www.xing528.com)

由于N—N 键和P—P 键都难以形成长链,因此氮和磷的氢化物,除了NH3和PH3之外,只有联氨(H2N—NH2)、联磷(H2P—PH2)和氢叠氮酸(HN3)等少数几种。无水联氨易被过氧化氢氧化为氮气和水,并释放出大量的热量,因而联氨与过氧化氢一起被用作火箭发射的助推剂。

4)氧、硫的氢化物

氧、硫的氢化物除水、硫化氢外,还有过氧化氢和多硫化氢。过氧化氢是一种干净的氧化剂或还原剂,其作用的结果是生成水或氧气;多硫化氢在实验室中常被作为供硫剂使用。

5)卤素的氢化物

每种卤素与氢化合只能生成一种氢化物,即卤化氢HX。卤化氢中的氢卤键属于共价键,其极性较强,因此当卤化氢溶于水中时,会发生强烈离解使其水溶液呈强酸性。但HF 是卤化氢中的例外情况,它的水溶液中呈弱酸性。

3.金属型氢化物

d 区和ds 区金属元素与氢反应时,氢原子能钻入至金属晶格的空隙中,生成间隙式的氢化物。氢原子填充在金属晶格空隙中时,由于氢原子体积很小,金属晶格基本仍保持原有金属的特性,所以将此类氢化物称为金属型氢化物。

多数的铂系元素均能吸收氢气,所以铂系金属对有氢气参与的反应,如合成氨、催化加氢等,有很好的催化作用。钯的吸氢能力最强,常温下1 体积钯能吸收超过700 体积的氢气,若在真空中把吸足氢的钯加热至100℃,则所吸的氢气将会全部放出,因此可将其作为高效的贮氢剂。此外,还可将钯合金制成特殊的氢过滤器,用来制备高纯度的氢气。

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