第17 章 氢
第17 章 氢
H 氢是周期表中唯一尚未找到 确切位置的元素. · · · · · ·
H 氢是周期表中唯一尚未找到 确切位置的元素. · · · · · ·
1. 了解氢在周期表中的位置； 5. 了解氢能源（发生、储存、利用）。 4. 掌握二元氢化物的分类及其特点； 3. 认识氢的三种同位素； 2. 了解氢的存在和用途，掌握氢的主要 工业和实验室制法； 本章教学要求
1. 了解氢在周期表中的位置； 5. 了解氢能源（发生、储存、利用）。 4. 掌握二元氢化物的分类及其特点； 3. 认识氢的三种同位素； 2. 了解氢的存在和用途，掌握氢的主要 工业和实验室制法； 本章教学要求
1. 氢是宇宙中丰度最大的元素, 按原子 数计占90%, 按质量计则占75%。 2. 氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而 各有自己的名称, 这在周期表元素中绝无仅有。 3. 氢原子是周期表中结构最简单的原子。 4. 氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。 5. 氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！ 人体内将不存在现在的DNA双螺旋链！ 6. 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素
1. 氢是宇宙中丰度最大的元素, 按原子 数计占90%, 按质量计则占75%。 2. 氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因此而 各有自己的名称, 这在周期表元素中绝无仅有。 3. 氢原子是周期表中结构最简单的原子。 4. 氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。 5. 氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液态水！ 人体内将不存在现在的DNA双螺旋链！ 6. 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素
17.1 氢的同位素 Isotopes of hydrogen 17.2 天然资源和工业制备方法 Natural recourses and industrial preparation methods 17.3 氢的性质 Properties of hydrogen 17.4 氢的用途 Uses of hydrogen 17.5 二元氢化合物的分类 Classification of binary hydride
17.1 氢的同位素 Isotopes of hydrogen 17.2 天然资源和工业制备方法 Natural recourses and industrial preparation methods 17.3 氢的性质 Properties of hydrogen 17.4 氢的用途 Uses of hydrogen 17.5 二元氢化合物的分类 Classification of binary hydride
17.1 氢的同位素 Isotopes of hydrogen 1. 同位素 主要同位素有3种，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%。 中文名 英文名称 表示方法 符号 说明 氕*(音撇) protium 1H H 稳定同位素 氘 (音刀) deuterium 2H D 稳定同位素 氚(音川) tritium 3H T 放射性同位素 * 氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时又叫“重氢
17.1 氢的同位素 Isotopes of hydrogen 1. 同位素 主要同位素有3种，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%。 中文名 英文名称 表示方法 符号 说明 氕*(音撇) protium 1H H 稳定同位素 氘 (音刀) deuterium 2H D 稳定同位素 氚(音川) tritium 3H T 放射性同位素 * 氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时又叫“重氢
2. 同位素效应 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。然而，质量相对差特大 的氢同位素却表现不同： H2 D2 H2O D2O 标准沸点/℃ –252.8 –249.7 100.00 101.42 平均键焓/(kJ•mol–1) 436.0 443.3 463.5 470.9 相同化学环境下E－D键焓高 于E－H键焓的现象在很大程度上 是由零点能的差别引起的。零点 能低时键焓相对比较高，零点能 高时键焓相对比较低
2. 同位素效应 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。然而，质量相对差特大 的氢同位素却表现不同： H2 D2 H2O D2O 标准沸点/℃ –252.8 –249.7 100.00 101.42 平均键焓/(kJ•mol–1) 436.0 443.3 463.5 470.9 相同化学环境下E－D键焓高 于E－H键焓的现象在很大程度上 是由零点能的差别引起的。零点 能低时键焓相对比较高，零点能 高时键焓相对比较低
3. 制备 利用重水与水的差别，富集重水，再以任一种从水 中制 H2的方法从 D2O 中获得 D。 慢中子轰击锂产生 H： 3 1 Li n H He 4 2 3 1 1 0 6 3 氕( 1 1H)是丰度最大的氢同位素, 占99.9844%；同位 素2 1H叫氘, 占0.0156%。氚( 3 1H)存在于高层大气中，它 是来自外层空间的中子轰击N原子产生的： N n C H 3 1 12 6 1 0 14 7 我国首座重水堆核电站— 秦山三核用上国产核燃料
3. 制备 利用重水与水的差别，富集重水，再以任一种从水 中制 H2的方法从 D2O 中获得 D。 慢中子轰击锂产生 H： 3 1 Li n H He 4 2 3 1 1 0 6 3 氕( 1 1H)是丰度最大的氢同位素, 占99.9844%；同位 素2 1H叫氘, 占0.0156%。氚( 3 1H)存在于高层大气中，它 是来自外层空间的中子轰击N原子产生的： N n C H 3 1 12 6 1 0 14 7 我国首座重水堆核电站— 秦山三核用上国产核燃料
17.2 天然资源和工业制备方法 Natural recourses and industrial preparation methods 1. 存在 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( 例如石油、天 然气)和水是氢的主要资源，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
17.2 天然资源和工业制备方法 Natural recourses and industrial preparation methods 1. 存在 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( 例如石油、天 然气)和水是氢的主要资源，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
★ 木星结构 根据先锋飞船探测 得知，木星大气含氢 82%，氦17%，其他 元素<1%。 ★ 氢的存在状态 (s) 11000K 3 10 kPa H (g) 8 2 金属氢 H(s) 77K 2.5 10 kPa H (g) 8 2 金刚石砧 氢的状态 金属氢(s) 液态氢(l) 固态氢(s) 密度/(g·cm-3) 0.562 0.071 0.089 大 气 层 顶 云 层 顶 液 氢 液态金属氢 岩 石 核 心
★ 木星结构 根据先锋飞船探测 得知，木星大气含氢 82%，氦17%，其他 元素<1%。 ★ 氢的存在状态 (s) 11000K 3 10 kPa H (g) 8 2 金属氢 H(s) 77K 2.5 10 kPa H (g) 8 2 金刚石砧 氢的状态 金属氢(s) 液态氢(l) 固态氢(s) 密度/(g·cm-3) 0.562 0.071 0.089 大 气 层 顶 云 层 顶 液 氢 液态金属氢 岩 石 核 心