氢与s区元素

离子型(盐型)氢化物

当你把两个电子塞到一个原本只有一个电子的原子上时,怪事就发生了:氢——平日里那个失去或共用电子的搭档——这次反而成了得到电子的一方。把电正性极强的金属(钠、钾、钙)与氢结合,金属会把外层电子彻底交出去,以至于氢最终成了真正的负离子,即氢负离子 H-。产物是一种白色、盐状、结晶的固体,外观和行为都像离子盐——这正是它们被称为盐型氢化物的原因。

在氢化钠 NaH 内部,晶格由 Na+ 和 H- 离子按与普通食盐相同的岩盐排列堆积而成:每个离子被六个异号离子包围。H- 离子很不寻常,因为它体积大、束缚松——两个电子挤在单个质子周围,彼此强烈排斥,所以这个离子很软、容易把电子让出去。这使 H- 成为强碱和强还原剂。最明显的标志是它与水的剧烈反应:H- 从 H2O 夺取一个质子生成氢气,NaH + H2O 给出 NaOH + H2。

离子型氢化物作为活泼氢负离子的紧凑储库而重要。氢化钙 CaH2 作为干燥剂出售,因为它极其急切地把水撕裂;氢化铝锂和硼氢化钠(能提供 H- 的共价亲戚)则是合成中日常的还原试剂。需要老实说明的是:只有电正性最强的金属——第 1、2 族,但不包括小而强极化的铍、以及部分镁——才形成真正的离子型氢化物。电正性较弱的元素改为形成共价型或金属型氢化物,所以 H- 离子是最活泼金属的特权。

熔融的 NaH 能导电,电解时氢气在正极析出——这直接证明其中的氢以负的 H- 离子形式存在,向阳极迁移。

氢在阳极而非阴极析出,是离子型氢化物的教科书式证据。

在离子型氢化物中,氢的氧化态是 -1,与它通常的 +1 相反。这是氢成为电负性较大一方的罕见情形——提醒我们氧化态遵循电负性,而非惯例。

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