氫與s區元素

離子型(鹽型)氫化物

當你把兩個電子塞到一個原本只有一個電子的原子上時,怪事就發生了:氫——平日裡那個失去或共用電子的搭檔——這次反而成了得到電子的一方。把電正性極強的金屬(鈉、鉀、鈣)與氫結合,金屬會把外層電子徹底交出去,以至於氫最終成了真正的負離子,即氫負離子 H-。產物是一種白色、鹽狀、結晶的固體,外觀和行為都像離子鹽——這正是它們被稱為鹽型氫化物的原因。

在氫化鈉 NaH 內部,晶格由 Na+ 和 H- 離子按與普通食鹽相同的岩鹽排列堆積而成:每個離子被六個異號離子包圍。H- 離子很不尋常,因為它體積大、束縛鬆——兩個電子擠在單個質子周圍,彼此強烈排斥,所以這個離子很軟、容易把電子讓出去。這使 H- 成為強鹼和強還原劑。最明顯的標誌是它與水的劇烈反應:H- 從 H2O 奪取一個質子生成氫氣,NaH + H2O 給出 NaOH + H2。

離子型氫化物作為活潑氫負離子的緊湊儲庫而重要。氫化鈣 CaH2 作為乾燥劑出售,因為它極其急切地把水撕裂;氫化鋁鋰和硼氫化鈉(能提供 H- 的共價親戚)則是合成中日常的還原試劑。需要老實說明的是:只有電正性最強的金屬——第 1、2 族,但不包括小而強極化的鈹、以及部分鎂——才形成真正的離子型氫化物。電正性較弱的元素改為形成共價型或金屬型氫化物,所以 H- 離子是最活潑金屬的特權。

熔融的 NaH 能導電,電解時氫氣在正極析出——這直接證明其中的氫以負的 H- 離子形式存在,向陽極遷移。

氫在陽極而非陰極析出,是離子型氫化物的教科書式證據。

在離子型氫化物中,氫的氧化態是 -1,與它通常的 +1 相反。這是氫成為電負性較大一方的罕見情形——提醒我們氧化態遵循電負性,而非慣例。

又稱
saline hydridesalt-like hydride盐型氢化物鹽型氫化物