物理百科知识点-正氢和仲氢讲解

学习的过程中，总会出现这样或那样的问题，以下就是学大教育专家为我们推荐的物理百科知识点-正氢和仲氢讲解，相信大家在看过以下的内容后，会对正氢和仲氢的物理性质和化学性质都有一个好的了解!

正氢和仲氢

当用液态空气冷却普通的氢气，并用活性炭吸附分离，可以得到氢分子的两种变体，即正氢和仲氢。两者的区别在于分子内两个氢原子内两个氢原子核的自旋方向不同。两个原子核自旋方向相同，即为正氢;两个原子核自旋方向相反，即为仲氢。这就产生了自旋异构现象。普通氢在室温下含有75%的正氢和25%的仲氢，低温时，氢内仲氢含量较多，在绝对零度时，仲氢的含量可达100%。

正氢和仲氢的化学性质相同，但物理性质如熔、沸点，比热和热导率等有比较大的差异，这是因为它们在内能上有差异造成的，这也是造成氢分子带光谱上差异的原因。

物理性质

单质氢是由两个H原子以共价单键的形式结合而成的双原子分子，其键长为74pm。

氢是已知的最轻的气体，无色无臭，几乎不溶于水(273K时1 的水仅能溶解0.02的氢)，氢比空气轻14.38倍，具有很大的扩散速度和很高的导热性。将氢冷却到20K时，气态氢可被液化。液态氢可以把除氦以外的其它气体冷却都转变为固体。同温同压下，氢气的密度最小，常用来填充气球。

分子氢在地球上的丰度很小，但化合态氢的丰度却很大，例如氢存在于水、碳水化合物和有机化合物以及氨和酸中。含有氢的化合物比其它任何元素的化合物都多。氢在地壳外层的三界(大气、水和岩石)里以原子百分比计占17%，仅次于氧而居第二位。

化学性质

(1)分子氢中H—H键的离解能

,比一般的单键高很多，相当于一般双键的离解能。因此常温下分子氢不活泼。但氢在常温下能与单质氟在暗处迅速反应生成HF，而与其它卤素或氧不发生反应。

(2)高温下，氢气是一个非常好的还原剂。例如：

①氢气能在空气中燃烧生成水，氢气燃烧时火焰可以达到3273K左右，工业上常利用此反应切割和焊接金属。

②高温下，氢气还能同卤素、N2等非金属反应，生成共价型氢化物。例如大量的氢用于生产氨：

③高温下氢气与活泼金属反应，生成金属氢化物。

④高温下，氢气还能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属：

H2+CuOCu+H2O4H2+Fe3O43Fe+4H2O

3H2+WO3W+3H2O

2H2O+TiCl44Ti+4HCl

能被还原的金属是那些在电化学顺序中位置低于铁的金属。这类反应多用来制备纯金属。

(3)在有机化学中，氢的一个重要的化学反应是它能够加在联结两个碳原子的双键或三键上，使不饱和的碳氢化合物加氢而成为饱和的碳氢化合物，这类反应叫加氢反应。在有机化学中，在分子中加入氢即是还原反应。这类反应广泛应用于将植物油通过加氢反应，由液体变为固体，生产人造黄油。也用于把硝基苯还原成苯胺(印染工业)，把苯还原成环己烷(生产尼龙-66的原料)。氢同CO反应生成甲醇等等。

(4)氢分子虽然很稳定，但在高温下，在电弧中，或进行低压放电，或在紫外线的照射下，氢分子能发生离解作用，得到原子氢。

所得原子氢仅能存在半秒钟，随后便重新结合成分子氢，并放出大量的热。

原子氢由以下特点：

①把原子氢气流通向金属表面，原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达4273K的高温，这就是常说的原子氢焰。可以利用此反应来焊接高熔点金属。

②原子氢是一种比分子氢更强的还原剂。它可以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应的氢化物。例如：

As+3HAsH3

S+2HH2S

它还能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属，例如：

CuCl2+2HCu+2HCl

它甚至还能还原某些含氧酸盐，例如：

BaSO4+8HBaS+4H2O

制备方法

(1)实验室方法

①化学法

常利用稀盐酸或稀硫酸与锌或铁等活泼金属作用制备氢气。用化学方法制得的氢气，常因为金属中含有杂质而不纯。需经纯化后才能得到纯净的氢气。

②电解法

在电解法中，采用质量分数为25%的NaOH或KOH溶液作为电解液，电极反应：

电解法制得的氢气比化学法纯。

(2)工业生产方法

①用碳来还原水蒸气制取氢气。

水煤气可以用做工业燃料，此时H2与CO不必分离，为了制备H2，必须分离CO。具体分离方法是：

用氧化铁Fe2O3为催化剂，将水煤气与水蒸气一起通过红热的Fe2O3，CO就回转变成CO2，然后在

下用水洗涤CO2和H2的混合气体，使CO2溶于水而分离出H2。

用煤来制取氢的方法，成本过于昂贵。

②在美国和其它天然气丰富的国家里，采用烃类裂解的方法制取氢。

其它烃类如石脑油和紫油也可以用作氢原料。

③水蒸气转换法制取氢得到水煤气，也必须分离出CO，方法繁琐，不如用烃类直接裂解的方法。

④在石油化学工业中，由烷烃制取烯烃反应的副产物即氢气。可直接用于合成氨或石油的精细加工等生产中。

⑤盐型氢化物与水反应也可以制取氢气：

⑥也可以利用硅的两性，令其与碱反应制备氢气：

氢化物

氢与其它元素形成的二元化合物叫做氢化物。除稀有气体以外，大多数的元素都能与氢结合生成氢化物。依据元素电负性的不同，氢化物可以分为三大类：

离子型或类盐型氢化物

共价型或分子型氢化物

金属型或过渡型氢化物

以上就是学大教育专家为我们推荐的物理百科知识点-正氢和仲氢讲解了，相信大家在看过以上的内容后，会对正氢和仲氢的物理性质和化学性质都有一个好的了解!