氧族元素的氫化物是,为氧族元素原子:氧、硫、硒、碲和钋,和氢原子形成的化合物。水是最早發現的这类化合物, 有一个氧原子和二个氢原子,也是地球表面最常见的氧族元素氫化物。
含有一個氧族元素的雙氫化合物
氧族元素最主要的氫化物(包括水在內)其化學式為H2X,X代表氧族元素。這些化合物是三原子化合物,其構型是角形分子構型,具有极性。水是地球生物中必需要的物質,在地球表面有70.9%是水。其他的氧族雙氫化合物多半有劇毒性,有類似蛋或蔬菜腐壞的惡臭。硫化氫是在缺氧環境下分解的常見產物,有類似屁的氣味,硫化氫也是火山气体。雖然硫化氫有毒性,不過人體仍會產生少量的硫化氫,作為细胞信号传送用。
水可以溶解其他的氧族雙氫化合物(至少可以溶解到分子量小於等於碲化氫的化合物),形成酸性溶液,這種溶液的酸性比卤化氢要弱,不過有類似的趨勢,其酸性都隨氧族元素原子量增加而變大,在水中的形式也類似(將水變成水合氢离子H3O+,溶質變成XH−離子)。目前還不知道钋化氫和水是否會形成酸性溶液,或是類似金屬氫化物的物質(參見砹化氫)。
以下是這些化合物的一些特性:
含有二個氧族元素的雙氫化合物
這類的化合物化學式為H2X2,比較不穩定,容易分解為氧族元素以及氧族元素的雙氫化合物。例如:2 H2O2→2 H2O+O2。
這類化合物中最重要的是過氧化氫H2O2,淺藍色,幾近無色的液體,其揮發性比水低,但密度及粘度比水高。過氧化氫是重要的化合物,可以在不同酸鹼值下氧化或是還原其他物質,可以形成過氧金屬錯合物和過氧酸錯合物,也參與許多蛋白質的酸/鹼反應。低濃度的過氧化氫會用在家庭中,例如作為消毒劑或是頭髮漂白。不過高濃度溶液就有高度危險性。
以下是一些相關的性質:
含有三个或以上的氧族元素的氢化物
所有直链型氧族元素氢化物都有一个通式 H2Xn。
比 H2O2 有更多氧原子的都不稳定。 过三氧化氢,含有三个氧原子, 在几个反应中是一个短暂的不稳定中间体。 之后的两个氢的氧化物:和也被合成了,有着高反应性。 过三氧化氢有一个假想异构体,其中两个氢原子连接在三氧链的中心氧上,而不是在每个末端连接一个氢原子。(结构:O–-(OH22+)-O–) 它们具有无支链的硫链,反映了硫对串联的倾向。 从 H2S2开始, 所有的多硫化氢在常温下都是液体。 H2S2 是无色的,而其它多硫化氢是黄色的。随着 n 增加,它的颜色也越黄,密度、沸点和黏度也随着增加。 它们的物理性质如下表:
但是,它们很容易被氧化,并且都是热不稳定的,容易歧化成硫和硫化氢: 硫代亚硫酸的两个氧原子被硫取代后,会形成四硫化氢的异构体 ((HS)2S+–S–),已被电脑模拟。 硫代硫酸的三个氧原子被硫取代会产生五硫化氢的异构体,已通过电脑模拟出来了。
更高价的钋氢化物可能存在。
参见
*硼族元素的氢化物
*碳族元素的氢化物
*氮族元素的氫化物
*鹵化氫
*氢化物
參考資料
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