第13_章氢和稀有气体.ppt

1、无机化学二学什么？ 1. 周期表中各族元素重要单质及其重要化 合物的存在、 制备、反应 2. 结构特点、性质 3. 规律性变化和重要应用。 ,无机化学二怎样学？,1以无机化学一所涉及的基本原理为纲 热力学原理 - 宏观 结构原理（原子、分子、晶体） - 微观 元素周期律 - 宏观和微观,中学的学习模式: 每节课的讲授内容少, 讲授的内容重复较多, 大量作业, 课堂练习和课外练习, 自学内容少。 大学的学习模式: 每节课的讲授内容多, 讲授内容重复性小, 作业量少, 无课堂练习, 强调自学能力的提高. 针对大学学习特点, 提出如下要求:,2预习- 复习 - 总结 ( 规律性、特殊性、反常性, 记

2、忆重要性质。) 3作业 着重培养自学能力，充分利用图书馆，查阅各种参考资料，完成作业，帮助自己更深刻地理解与掌握无机化学课程的基本理论和基本知识。 4实验 重视无机化学实验，结合实验，巩固、深入、扩大理论知识，掌握实验基本操作技能，培养重事实、贵精确、求真相、尚创新的科学精神，实事求是的科学态度以及分析问题、解决问题的能力。,1. 物质的存在,元素化学学习要求,4. 重要单质、化合物的用途（应用）,2. 物质的性质(物理性质、化学性质),3. 重要单质、化合物的主要工业和实验室制法；,第13 章氢和稀有气体Chapter 13 Hydrogen and rare gases,主要同位素有3种，

3、此外还有瞬间即逝的 4H 和 5H. 重氢以重水（D2O）的形式存在于天然水中，平均约占氢原子总数的 0.016%.,一般情况下不同的同位素形成的同型分子表现为极为相似的物理和化学性质，例如 10BF3 与 11BF3 的键焓、蒸汽压和路易斯酸性几乎相等. 然而，质量相对差特大的氢同位素却表现不同，例如：,氢是宇宙中丰度最高的元素，在地球上的丰度排在第15位. 某些矿物(水是氢的主要资源，大气中 H2 的含量很低是因为它太轻而容易脱离地球引力场.,13.1 氢 13.1.1 氢的存在和物理性质,一、H2在化学反应中的几种成键情况,13.1.2 氢的性质和氢化物,(1) 氢原子失去1个电子成质子

4、H+ ; H3O+ (2)氢原子得到1个电子成H- 离子;NaH (3) 氢原子与其它电负性不大的非金属原子通过共价键结合，形成共价型氢化物。HCl,二、氢的反应 解离能436KJ/mol，常温下不活泼，在一定条件下能够反应,三、二元氢化合物的分类,氢的大多数二元化合物可归入下述三大类中的某一类：共价型氢化物、离子型氢化物和金属型氢化物(间充型氢化物). 各类氢化物在周期表中的分布如下表所示.但是这种分类的界限也不十分明确.结构类型并非非此即彼，而是表现出某种连续性. 例如，很难严格地铍和铝的氢化物归入“离子型”或“共价型”的任一类.,H2 分子配合物,1985年发现了第一个 H2 分子配合物

5、 W(CO)3 P(C3H7)32 (2-H2), 它暗示存在氢键在反应中被活化而不断裂.,是否存在 HH 键在反应中被活化而不断裂的情况呢？,1962年Bartlett N 合成第一个稀有气体化合物：XePtF6 思路：刚刚制备出新化合物：O2（g）+ PtF6(s) = O2+PtF6-(s),设计并测定了XePtF6 的标准生成焓为负值（-60 KJmol-1）,13.2 稀有气体 13.2.1 稀有气体发现简史 13.2.2 稀有气体的存在、性质、制备和应用 13.2.3 稀有气体化合物,一年后人们又发现了几种新的氙的氟化合物、氙的氢氧化合物、氧化物、还有含氧酸盐：Na2XeO48H2

6、O。迄今为止，在稀有气体中主要研究以Xe为主的含氟含氧化合物,一、氟化物 1、 合成： 在镍制容器中直接合成 (1)Xe + F2 XeF2(g), 673K,1.03X105pa (2)Xe + 2F2 XeF4(g), ( Xe ：F2=1:5, 873K,6.19X105pa (3)Xe +3F2 XeF6(g), (Xe ：F2=1：20) 573K,6.19X105pa,2、性质： A，水解,XeF2在稀酸中缓慢,在稀碱中快速放出Xe,B、都是强氧化剂,D、生成氟化物阳离子,二、氧化物 XeO3易潮解，极易爆炸，极强氧化剂,6HCl + XeO3 Cl2 + Xe + 3H2O 5X

7、eO3 + 6Mn2+ +9H2O 5Xe + 6MnO4- + 18H+ 2XeO3+2Ba(OH)2 Ba2XeO6+Xe+ O2 + 2H2O,SP3d杂化,XeF2:,5s:,5p:,5d:,3个孤对电子，直线型,3.稀有气体化合物的结构： 对稀有气体化合物的结构,前面不同的理论解释互相间存在一定的矛盾，因而稀有气体化合物的结构目前还未完全解决。但各种方法对简单的化合物处理结果是基本一致的. （1）杂化轨道法： 稀有气体为8e结构，不易失得电子，不易形成共价键，但它当与电负性大的原子作用时，有可能使np电子激发到nd轨道，出现单电子而成键。,SP3d2杂化,XeF4:,5s:,5p:,5d:,2个孤对电子平面正方形,SP3d3杂化,XeF6:,5s:,5p:,5d:,1个孤对电子，变形八面体：6个F指向八面体的6个顶点，一个孤电子对指向一个棱边的中点或一个面的中心。,（2）价层电子对互斥理论（VSEPR法）： 价层电子对 成键电子对数 孤对电子对数 电子对构型 分子构型 XeF2 102=5 2 3 三角双锥 直线型 XeF4 (84)2=6 4 2 正八面体 平面正方形 XeF6 (86)2=7 6 1 五角双锥 变形八面体 可见VSEPR法与杂化轨道理论处理结果相近。,（3） 分子轨道法 XeF2为例： Xe用5px轨道上的2个电子与2个F原