化学自习室移动版

氢同其他元素形成的二元化合物叫做氢化物，但一般情况下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，除稀有气体外，大多数的元素几乎都能同氢结合而 成氢化物。依据元素电负性的不同，氢与其他元素化合可以生成离子型氢化物、共价型氢化物和 过渡型氢化物三类，'它们的性质各不相同。

一、离子型氢化物

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。氢同电负性很小的碱金属和碱土金属直接化合时，它倾向于获得一个电子，成为H^－。氢的这种性质类似于卤素，但H₂变成H^－的倾向远比卤素分子X₂变成卤素离子X^－为小，故氢同碱金属 和碱土金属只有在较高的温度下作用才能生成含 有H^－的氢化物。

离子型氢化物通常为白色盐状晶体，除LiH 和BaH₂具有较高的熔点外，其他的氢化物均在熔化前就分解成单质，其熔融态能导电，电解这种熔融氢化物，阳极产生氢气，充分说明了H^－的存 在。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：

NaH ＋ H₂O =NaOH ＋ H₂

CaH₂ ＋2H₂O==Ca(OH)₂ ＋2H₂

根据这一特性，可以除去某些溶剂中微量的 水分。其反应实质是：

H^－ ＋H ＋ =H₂

离子型氢化物是良好的强还原剂，在高温下还原性更强，可还原金属氯化物、氧化物和含氧酸 盐，如：

TiCl₄ ＋4NaH==Ti ＋4NaCl＋2H₂

2CO₂ ＋BaH₂ =2CO ＋ Ba(OH)₂

NaH ＋ 2CO =HCOONa ＋ C

2CaH₂ ＋ PbSO₄ =PbS ＋2Ca(OH)₂

2 LiH ＋ TiO₂ =Ti ＋2L iOH

离子型氢化物的又一特性是它们在非水极性溶剂中能同一些缺电子化合物结合成复合氢化 物，它们被广泛用于无机物和有机合成中作还原 剂和负氢离子的来源，或在野外用作生氢剂，十分 方便。

LiAlH₄ ＋4H₂O=Al(OH)₃ ＋LiOH＋4H₂

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，它还用做干燥 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. 8 M₃的氢气。在非水溶 剂中与＋ III氧化态的B( I)、A₁( 1)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 铝锂的制取：

4LiH ＋ AlCl₃=LiAlH₄ ＋3LiCl

复合氢化物主要用做还原剂、引发剂和催化剂。

二、共价型氢化物

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 一元素失电子能力。一般来说，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，这类 氢化物具有共价型化合物熔沸点低的特点，通常 条件下多为气体，由于共价型氢化物共价键的极性、空间结构等差别较大，所以化学性质比较复 杂，下面简单例举几例。

1. 碳和硅的氢化物:碳的氢化物种类极多，是 有机化合物的重要组成部分，而硅的氢化物仅有 符合表达式Si_nH_2n＋2的几种，其中n为1，2…6，最 有代表性的是SiH₄，称为甲硅烷。甲硅烷为无色无臭的气体，其分子结构类似于甲烷，由于氢的电 负性大小介于碳和硅之间，故CH₄中碳氢键的共 用电子对靠近碳，而SiH₄中共用电子对靠近氢， 使得SiH₄的还原性比CH₄强，在空气中可以自 燃。SiH₄可以水解，而CH₄无此性质。

SiH₄ ＋4H₂O=H₄SiO₄ ＋4H₂

2. 氮的氢化物:第ⅤA族的元素均可形成氢 化物，氮的氢化物一般有氨(NH₃)、联氨(N₂H₄)、 叠氮酸(HN₃)等，其中最重要的是NH₃，由于NH₃ 在结构上的特殊性，决定了 NH₃具有很多特殊的 物理和化学性质。比如氨极易溶于水，可形成金属液氨溶液，能发生加合反应、取代反应、还原反应等。NH₃在水中溶解并发生反应而使溶液显弱 碱性:

NH₃ ＋ H₂O NH₃ • H₂O NH₄^＋＋ OH^－

3. 氧族元素的氢化物如H₂S、H₂Se、H₂Te等 在水中除发生溶解作用外，还将发生部分电离而使溶液显弱酸性：

H₂SH^＋ ＋HS^－

HS ^-H^＋+ S^2－

4. 卤化氢都是具有强烈刺激性气味的气体， 在水中的溶解度很大，其水溶液为氢齒酸，除氢氟 酸外，其余都是强酸，这是因为HCl、HBr、HI等在 水中发生完全电离而使溶液显强酸性：

HX=H^＋ ＋X^－(X^－ =Cl^－、Br^－、I^－)

这些氢化物都具有还原性，同族氢化物随原 子序数递增还原能力增强。

三、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，这些氢化物从 组成上看，有的是整比化合物，有的则是非整比化 合物。如，氢化铬(CrH₂)，氢化铜(CuH)，氢化铈 ((CeH_2.69 )，氢化锆(ZrH_1.75)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。近年来，最受人们注意的是镧镍-5(LaNi₅， 吸氢后为LaNi₅H₆)，它是一种储氢的好材料。容 量为7 L 的小钢瓶内装镧镍-5所能盛的氢气 (304 KPa)，相当于容量为40 L 的15000 KPa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，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。