
【化】 lanthanide hydride
【化】 lanthanide; lanthanoid
【醫】 hydride; hydrogenide; hydruret
镧系元素氫化物是由镧系金屬(原子序數57-71)與氫形成的化合物,其化學通式可表示為LnH₂或LnH₃(Ln代表镧系金屬)。這類化合物屬于離子型氫化物,氫原子以H⁻形式嵌入金屬晶格中,形成具有特殊電子結構的材料。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)定義,镧系氫化物的穩定性隨原子序數增加呈現規律性變化,其中镧、铈、镨的氫化物在常溫下為穩定固體,而铕、镱等則易氧化。
在物理性質方面,镧系氫化物表現出顯著的可逆儲氫能力。例如LaNi₅H₆合金在25°C時儲氫密度可達1.4wt%,這一特性被廣泛應用于燃料電池儲氫系統(美國化學會期刊,DOI:10.1021/ja01523a017)。其晶體結構多屬于立方或六方密堆積,氫原子占據四面體或八面體間隙位(材料科學進展,2023年綜述)。
該系列化合物在工業中主要有三大應用:①核反應堆中子吸收材料(如GdH₂);②稀土永磁材料添加劑;③有機合成催化劑載體。其制備多采用金屬直接氫化法,反應遵循方程式: $$ 2Ln + 3H_2 xrightarrow{300^circ C} 2LnH_3 $$ 該過程需在惰性氣氛中完成以防止氧化(施普林格《無機合成手冊》第9版)。
镧系元素氫化物是镧系金屬與氫形成的化合物,屬于離子型氫化物。以下是其詳細解釋:
镧系元素氫化物由镧系金屬(如镧、铈等)與氫結合形成,氫以負一價(H⁻)形式存在,屬于離子晶體結構。這類化合物中,金屬的電負性低于氫,因此氫作為陰離子參與鍵合。
镧系金屬在室溫下緩慢吸收氫氣,而在300℃左右會迅速生成氫化物。高溫條件(如300℃以上)是快速反應的關鍵,這與镧系金屬的強還原性相關。
镧系收縮(原子半徑隨原子序數增加而減小)導緻镧系氫化物的離子半徑逐漸收縮,可能影響其穩定性、反應活性及物理性質。
镧系氫化物在儲氫材料、催化劑等領域有潛在應用。其高還原性使其在有機合成或冶金中可能作為還原劑使用,但具體應用需結合實驗條件進一步研究。
镧系元素氫化物是高溫下快速生成的離子型化合物,兼具镧系金屬的活潑性和氫化物的強還原性,其性質受镧系收縮現象影響顯著。
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