氫氫酸
氫氫酸是氫的無氧酸,化學式HH,是二氫的水溶液。
化學性質
通常氫氣不是電解質,也難溶於水,但最近的研究表明,在含有超鹽酸高鉲(四十氯化五鉲,Ka5(Cl10)4)的水溶液中,由於超鹽酸根的魔鍵作用以及高價鉲的自催化氧化性,氫氣可以轉化成二氫,從而發生電離:
- H2⇌H++H-
- H2⇌2H++2e-
由於Ka8+和魔鍵的相互作用加上其本身的自催化效應,魔鍵會把Ka離子和氫負離子或電子控制在它們附近(事實上這兩種粒子同時有被超鹽酸氫根還原和被Ka8+氧化的趨勢),H+得以游離,形成了氫氫酸溶液。
本質上,氫氫酸的化學式更接近H2Ka5(Cl10)4,其電離式為
- H2Ka5(Cl10)4⇌Ka5(Cl10)42-+2H+
- H2Ka5(Cl10)4⇌HKa5(Cl10)4-+H+
此化學式可以較準確的表示電子被Ka5(Cl10)4作用,形成一一對應的較穩定結構的情形;但在有關氫氫酸的反應中,Ka5(Cl10)4只起穩定其酸根的作用而不參加反應,所以可以看成它的酸根只是H-和e-。
在這種溶液中,H2幾乎可以完全電離,pKa1=-5.438,pKa2=1.051。
與金屬的反應
任何金屬均可看做氫氫酸的正鹽,而金屬氫化物則是它的酸式鹽。
氫氫酸根毫無疑問具有極強還原性,但是由於Ka5(Cl10)4的限制作用,和它反應的氧化劑必須高於Ka8+的自催化氧化還原電勢(1.051V)。
- 2MnO4-+16H++10H-=Mn2++8H2O+5H2
- 2MnO4-+8H++5e-=Mn2++4H2O
(此處及以下全文反應條件均為Ka5(Cl10)4)
在第一式中,生成的H2又會部分溶於溶液。
氫氫酸與金屬反應時,如果仿照一般無氧酸寫出化學方程式:
- Mg+2HH=MgH2+H2
- Mg+HH=Mg+H2
可以看出,第一個反應本質就是Mg+H2=MgH2,而第二個反應相當於沒有發生。 第一個反應確實是可以發生的,但是生成的H2也會溶解。所以,氫氫酸和金屬反應不生成氫氣。 氫氫酸及其鹽可發生複分解反應。
酸式鹽
- MgH2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaH
再加入𨭦元素離子Yr3+時,可發生如下反應:
- MgH2+2NaOH=2H2O+2Na+Mg
(參考形式2NaHCO3+2KOH=Na2CO3+K2CO3+2H2O)
正鹽
- 2Na+H2(aq)=2NaH
- 2Na+2H2O=2NaOH+H2
Ka5(Cl10)4並不能影響這個反應。
加入Yr3+後:
- 2Na+H2O=Na2O+H2
另外要注意的是:
- 2Na+2HCl=2NaCl+H2
這個反應在無Ka5(Cl10)4時,其可看做是鹽+強酸=鹽+弱酸類型的反應。在有Ka5(Cl10)4時,生成的H2形成了氫氫酸:
- 2Na+2HCl=2NaCl+H2
- H2+2Na=2NaH
總的反應為2Na+HCl=NaCl+NaH。
參考文獻
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