无机化学_第16讲 氢和稀有气体.ppt

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1、元素化学Elementschemistry丰富多彩的物质世界是由基本的元素及其化合物所组成的。目前，教科书公布的已发现元素为112种（实际已达到117种，甚至更多），其中，有94种存在于自然界，人工合成元素20多种，人体中含有其中60多种。元素化学—也称描述化学，即周期系中各族元素的单质及其化合物的化学。它是无机化学的中心内容，下一阶段将分区分族简要介绍元素及其常见化合物的特点、性质、制备和用途。元素的分类普通元素稀有元素轻稀有金属：LiRbCsBe高熔点稀有金属：TiZrHfVNbTaMoWRe分散稀有元素：GaInTlGeSeTe稀有气体：HeNeArKrXeRn

2、稀土金属：ScY和镧系元素铂系元素：RuOsRhIrPdPt放射性稀有元素：FrRaLrTcPoAt和锕系元素亦称“难熔金属”。稀有金属的一类。通常指钨、钼、铌、钽、钒、锆，也可以包括铼和铪。特点为熔点高、硬度大、抗蚀性强，多数能同碳、氮、硅、硼等生成高熔点、高硬度并具有良好化学稳定性的化合物。重要的用途：如钨、钼用于柄制合金钢、耐热合金、硬质合金，钨并用作灯丝材料；钒用于配制合金钢；铌、钽用于真空技术、无线电工业（如钽电容器）和化学工业；锆及其合金由于热中子俘获截面很小，用作原子核反应堆结构材料。高熔点稀有金属：TiZrHfVNbTaMoWRe稀土一词是历史遗留下来

3、的名称。是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素（铈组稀土），钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为重稀土元素（钇组稀土）。稀土金属（RareEarthE

4、lement）元素的丰度—化学元素在地壳中的含量用质量分数表示，称为质量Clarke值。也可用原子分数表示，称为原子Clarke值。氧是含量最高的元素，其次是硅，这两种元素的总质量约占地壳的75%。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁这8种元素的总质量约占地壳的99%以上。元素的存在形式：自然界中只有少数元素以单质的形态存在，大多数元素则以化合态存在，而且主要以氧化物、硫化物、卤化物和含氧酸盐的形式存在。我国矿产资源丰富，其中钨锌锑锂、稀土元素等含量占世界首位，铜锡铅汞镍钛钼等储量也居世界前列元素丰度及元素存在形式第十三章氢和稀有气体13.1氢13.2稀有气体13.1氢了解

5、氢及其同位素；熟悉氢原子的成键特征掌握氢化物的类型、制备方法和主要的化学性质了解稀有气体的性质、存在和分离方法、主要用途了解稀有气体的氟化物和氧化物的制备方法和主要化学性质氢的发现：16世纪就发现氢气,它是硫酸与铁反应生成的一种气体，1766年英国物理学家卡文迪西确认它是一种易燃气体，并称为“易燃空气”。命名：1787年，拉瓦锡将命名“Hydrogen”，“Hydro”是希拉文“水”的意思，指出水是氢和氧的化合物。丰度：氢在地壳外层的大气、水和岩石里以原子百分比占17％，仅次于氧而居第二位。绝大多数的氢都是以化合物的形式存在。整个宇宙空间到处都有氢，太阳大气的组成部分

6、主要是氢，以原子百分比计，它高达81.75％。Cavendish(1731-1810)Laviusiser(1743-1794)13.1氢氕、符号H；氘、符号D；氚，符号T氕H的丰度最大，占99.98%，氘具有可变的丰度，平均原子百分比为0.016%。氚是一种不稳定的放射性同位素，半衰期t1/2=12.4年氢的同位素核外均含有1个电子，化学性质基本相同，但由于质量相差大，导致它们的单质和化合物物理性质上出现差异HDT氢的同位素说明：α射线(氦离子)、β射线(电子)、γ射线(短波长的电磁波)化合物H2D2H2OD2O沸点/K20.223.3373.0374.2平均键能/

7、kJmol-1436.0443.3463.5470.9氢是密度最小的无色无味的气体扩散速度快，因而具有很高的导热性微溶于水（一体积水在273K时溶解0.02体积氢）沸点低，是20.2K，液态氢可以把除氦以外的所有气体冷却为固体易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯的吸氢能力最强，室温下一体积的粉末状钯可吸收900体积的氢。这些金属是有关于氢反应的优良催化剂。氢（H2）的物理性质常温下分子氢不活泼。高温下，氢气是一个非常好的还原剂。能在空气中燃烧生成水能同卤素、N2等非金属反应，生成共价型氢化物。如：3H2＋N2＝2NH3与活泼金属反应，生成氢化物。H2＋