氢与s区元素

共价型(分子型)氢化物

想想水、氨、甲烷和硫化氢——这些充满整个化学世界的小分子。它们全都是氢化物:氢与另一种元素形成的化合物。但在这里,金属那种慷慨已经不见了。当氢遇到电负性相近的非金属时,双方都不会干脆地交出电子。它们改为共用电子,形成一个个独立的共价分子。这就是共价型或分子型氢化物,也是迄今最常见的一类。

由于成键是共价的,这些氢化物以彼此分立的分子形式存在,分子之间只靠相对较弱的作用力维系,所以大多是气体或低沸点液体——H2O、NH3、CH4、HCl、H2S、PH3。这里的氢带有小的正氧化态(通常为 +1),因为作为搭档的非金属把电子云拉向自己。一个引人注目的亚类是缺电子氢化物,例如硼的氢化物(硼烷),其中电子不够在每一对原子之间画出正常的双中心键,被迫形成奇特的三中心两电子键。当搭档原子又小又电负性很高时——N、O、F——这些分子之间还能通过氢键相连,这正是水的沸点远高于其分子大小所暗示之值的原因。

共价型氢化物之所以重要,是因为它们是生命与工业的工作物质:水本身、氨(通过哈伯法大规模制造作肥料)、为我们提供燃料的简单烷烃,以及 HF、HCl、H2S 等酸。需要老实说明的细微之处是:离子型与共价型氢化物之间是一条渐变带,而非一堵墙——氢化铍和氢化镁就处在中间地带,呈聚合性、部分共价,提醒你成键类型是一道由电负性差决定的连续谱。

水在 100 摄氏度沸腾,而更重的 H2S 却在 -60 摄氏度沸腾:水在室温下之所以是液体,唯一的原因就是其分子间的氢键,这种额外的「胶水」在 H2S 中并不存在。

氢键使水的沸点在分子型氢化物中反常地高。

共价型氢化物横跨酸与碱:HCl 是酸,NH3 是碱,CH4 基本上两者都不是。是氢化物这件事,并不能说明该化合物会释放还是接受质子——那取决于搭档元素。

又称
molecular hydride分子型氢化物分子型氫化物