氫與s區元素

共價型(分子型)氫化物

想想水、氨、甲烷和硫化氫——這些充滿整個化學世界的小分子。它們全都是氫化物:氫與另一種元素形成的化合物。但在這裡,金屬那種慷慨已經不見了。當氫遇到電負性相近的非金屬時,雙方都不會乾脆地交出電子。它們改為共用電子,形成一個個獨立的共價分子。這就是共價型或分子型氫化物,也是迄今最常見的一類。

由於成鍵是共價的,這些氫化物以彼此分立的分子形式存在,分子之間只靠相對較弱的作用力維繫,所以大多是氣體或低沸點液體——H2O、NH3、CH4、HCl、H2S、PH3。這裡的氫帶有小的正氧化態(通常為 +1),因為作為搭檔的非金屬把電子雲拉向自己。一個引人注目的亞類是缺電子氫化物,例如硼的氫化物(硼烷),其中電子不夠在每一對原子之間畫出正常的雙中心鍵,被迫形成奇特的三中心兩電子鍵。當搭檔原子又小又電負性很高時——N、O、F——這些分子之間還能通過氫鍵相連,這正是水的沸點遠高於其分子大小所暗示之值的原因。

共價型氫化物之所以重要,是因為它們是生命與工業的工作物質:水本身、氨(通過哈伯法大規模製造作肥料)、為我們提供燃料的簡單烷烴,以及 HF、HCl、H2S 等酸。需要老實說明的細微之處是:離子型與共價型氫化物之間是一條漸變帶,而非一堵牆——氫化鈹和氫化鎂就處在中間地帶,呈聚合性、部分共價,提醒你成鍵類型是一道由電負性差決定的連續譜。

水在 100 攝氏度沸騰,而更重的 H2S 卻在 -60 攝氏度沸騰:水在室溫下之所以是液體,唯一的原因就是其分子間的氫鍵,這種額外的「膠水」在 H2S 中並不存在。

氫鍵使水的沸點在分子型氫化物中反常地高。

共價型氫化物橫跨酸與鹼:HCl 是酸,NH3 是鹼,CH4 基本上兩者都不是。是氫化物這件事,並不能說明該化合物會釋放還是接受質子——那取決於搭檔元素。

又稱
molecular hydride分子型氢化物分子型氫化物