171-8-1_无机化学教案-氢元素概况.ppt

第一章 氢和氢化学 主要内容 1 1氢元素概况1 2含氢化合物1 3氢气的制备1 4氢气的反应性与应用 1 1氢元素概况 1 1 1氢气的物理性质 1 1 2氢的同位素情况 氕 符号H 丰度为99 984 稳定同位素 氘 符号D 占0 0156 稳定同位素 氚 符号T 约占10 17 发生 衰变 半衰期12 4年 海水中氘的含量为十万分之一 即每升海水中含有 0 03克氘 氚 虽然自然界中不存在 但可靠中子同锂作用可以产生 氢元素概况 同位素效应 IsotopeEffect 自然界中最容易实现的聚变反应 经过核聚变 1升海水中所含的氘 可提供相当于300升汽油燃烧后释放出的能量 地球上仅在海水中就有45万亿吨氘 地球上蕴藏的核聚变能 核裂变能的1000万倍 氘和氚是核聚变反应的原料 可控核聚变反应 人造太阳 合肥EAST 东方超环 装置 2006年 存在两大难题1 可控性 按人类的意愿控制核聚变反应的过程2 持续性 使核聚变反应稳态地一直维持下去 1 1 3氢的电子结构与成键 11 0079H 电子结构1S1H1S1 e 1S0H 1S1 e 1S2H 核自旋 电子自旋 H 与H 离子 LossofanelectrontoformaprotonH H g H g e DH 569kJ mol 13 59eV 1s1 e 1s0 Owningthehighchargedensity i e highcharge sizeratiotheresultingprotonhasnoexistenceonitsownandisalwaysassociatedwithotherspecies i e solvated H g nH2O l H3O aq DH 1090kJ mol Acceptanceofanelectrontoformahydrideion H H e H DH 72kJ mol 1s1 e 1s2 ThehydrideformationisfavorableandseveralhydrideofGroups1 2suchasNaH CaH2areknown 氢的成键 Sharingofelectronswithotherelements e g F O N toformcovalentcompoundssuchasHF H2O NH3 氢的成键特征 1 形成共价单键 HCl H2O NH3 2 氢原子与活泼金属 如Li Na K Rb Cs Ca Sr Ba 能组成离子型氢化物 如LiH NaH CaH2 LiAlH4 NaBH4 LiGaH4等 H5O2 不存在自由的质子 它总是同别的原子或分子结合在一起而存在 如H3O H5O2 NH4 等 氢的成键特征 3 氢键 冰 氢键键焓 氢键 影响OH的振动频率 红外光谱 氢的成键特征 4 形成单电子 键H2 氢分子离子H2 5 形成三中心二电子键H3 为三角形结构 6 形成氢桥键 7 金属型氢化物 氢原子能与许多金属特别是过渡金属