153第十章 氢、碱金属和碱土金属 Chapter 10 Hydrogen、Alkali Alkali-earthMetals 10-1 氢及其化合物 Hydrogen itsCompounds 氢在周期表中既能排IA,又能排A,这是由于第一周期的稀有气体电子构型为1s 一、单质氢(SimpleSubstance Hydrogen)1.氢的同位素(The isotopes)“isotope”这个词是英国科学家索迪(F.Soddy)于1911 年开始使用的,到了1919 年另一位英国科学家阿斯顿(F.W.Aston)制成了质谱仪(mass spectroscopy),该仪器可以用来分离不同质量的粒子并且测定其质量。他用质谱仪先 后从71 种元素中陆续找到了202 种同位素。最引人关注的是最轻的元素氢有没有同位 素,前后用了十几年时间,没有得到肯定的结果。到了1931 年底美国哥伦比亚大学的 尤里(Urey)教授和他的助手把五升液氢在三相点(14K)下缓慢蒸发,在最后剩下的二 毫升液氢中,发现了质量数为2 的重氢,称为氘。后来英、美科学家又发现了质量数 的氚。氘的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因该成果,获得1934 年的Nobel 化学奖。 p+2nProtium Deuterium Tritium 存在:丰度:H(99.985%)、D(0.015%)、T(1015 1010 preparation:Tritium 是半衰期(half-life)为12.6 放射性衰变体。He 的原理来制备重水工厂每生产一吨重水,必须加工四万五千吨水,循环使用十五万吨 不能维持动植物生命,重水对一般动植物的致死浓度为60%。这种分离的原理是轻的同位素的化学键比重的同位素的化学键更容易断。 例如:HD(g) 沸点(101.4)上的差别反映了重水中的氢键比普通水中的氢键更强些。2.Properties: physicalproperties: 固态氢又称为金属氢:在晶格质点上为质子,而电子为整个晶体共享,所以这样的晶体具有导电性。固态氢是六方分子晶格(hexagonal molecular lattice)。 chemicalproperties: a.成键特点:电子构型为1s ,可以放在IA类,但第一电离势高于碱金属的第一电离势;也可放在A类,即b.化合反应:与金属:2Na 2NaHCa 2HFc.还原反应: CuO 工业上:a.电解(在 阳极 阴极 b.水煤气法:C CO(g)c.烃裂解: 在野外工作时,利用硅的两性与碱反应Si 用含硅百分比高的硅铁粉末与干燥的Ca(OH) NaOH的混和物点火焖烧能 剧烈反应,放出H 优点:携带方便,比酸法耗金属少,且所需碱液浓度不高。