查看“︁氧族元素的氫化物”︁的源代码

{{multiple image|align=right|direction=vertical|width=105|image1=Water-3D-balls.png|image2=Hydrogen-sulfide-3D-balls.png|image3=Hydrogen-selenide-3D-balls.png|caption3=水，硫化氢和硒化氢，3个典型的氧族元素氫化物}}'''氧族元素的氫化物'''是{{le|二元氢化物|Binary compounds of hydrogen}}，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。<ref>{{cite web|url=https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/xx.html#Geo|title=CIA – The world factbook|publisher=Central Intelligence Agency|accessdate=18 August 2016|archive-date=2010-01-05|archive-url=https://web.archive.org/web/20100105171656/https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/geos/xx.html#Geo|dead-url=no}}</ref>
==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H<sub>2</sub>X，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<ref>{{Cite web | url=https://www.un.org/waterforlifedecade/background.shtml | title=About the International Decade for Action 'Water for Life' 2005-2015 | accessdate=2019-12-04 | archive-date=2019-09-08 | archive-url=https://web.archive.org/web/20190908043605/https://www.un.org/waterforlifedecade/background.shtml | dead-url=no }}</ref>，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]]H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>，溶質變成XH<sup>−</sup>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]]）。

{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! 化合物 !! [[水溶液]] !! [[化学式]] !! 幾何 !! [[酸度系数|p''K''<sub>a</sub>]] !! 模型
|- style="text-align: center;"
| [[水的性質|水]] || [[水的电离|水]] || H<sub>2</sub>O || [[Image:H2O 2D labelled.svg|90px]] || 13.995 || [[File:Water molecule 3D.svg|100px]]
|- style="text-align: center;"
| [[硫化氫]] || 氫硫酸 || H<sub>2</sub>S || [[Image:Hydrogen-sulfide-2D-dimensions.svg|90px]] || 7.0 || [[File:Hydrogen-sulfide-3D-vdW.svg|100px]]
|- style="text-align: center;"
| [[硒化氫]] || 氫硒酸 || H<sub>2</sub>Se || [[Image:Hydrogen-selenide-2D-dimensions.svg|90px]] || 3.89 || [[File:Hydrogen-selenide-3D-vdW.svg|100px]]
|- style="text-align: center;"
| [[碲化氫]] || 氫碲酸 || H<sub>2</sub>Te || [[Image:Hydrogen-telluride-2D-dimensions.svg|90px]] || 2.6 || [[File:Hydrogen-telluride-3D-vdW.svg|100px]]
|- style="text-align: center;"
| [[钋化氢]] || 氫钋酸 || H<sub>2</sub>Po || <!-- [[Image:Hydrogen-polonide-2D-dimensions.svg|90px]] --> || ? ||  [[File:Polonium-hydride-3D-vdW.svg|100px]] 
|- style="text-align: center;"
| [[𫟷]]化氫 || 氫𫟷酸 || H<sub>2</sub>Lv || <!--   [[Image:Hydrogen-livermoride-2D-dimensions.svg|90px]]-->  || ? || [[File:Livermorium-hydride-3D-balls.png|100px]]
|}

以下是這些化合物的一些特性<ref name=Greenwood766>Greenwood and Earnshaw, pp. 766–7</ref>：
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! 性质 !! H<sub>2</sub>O !! H<sub>2</sub>S !! H<sub>2</sub>Se !! H<sub>2</sub>Te !! H<sub>2</sub>Po
|-
! 熔點（°C）
| 0.0 || −85.6 || −65.7 || −51 || −35.3
|-
! 沸點（°C）
| 100.0 || −60.3 || −41.3 || −4 || 36.1
|-
! <math>\Delta H^\circ_f \left(\mathrm{kJ \cdot mol}^{-1}\right)</math>
| −285.9 || +20.1 || +73.0 || +99.6 || ?
|-
! 氣態分子的鍵角（H–X–H）
| 104.45° || 92.1° || 91° || 90° || 90.9°（預測）<ref name=Sumathi>{{cite journal |journal= Journal of Chemical Physics |year= 1990 |volume= 92 |issue= 11 |pages= 6604–6619 |title= Electronic states and potential energy surfaces of H<sub>2</sub>Te, H<sub>2</sub>Po, and their positive ions |last1= Sumathi |first1= K. |last2= Balasubramanian |first2= K. |doi=10.1063/1.458298|bibcode= 1990JChPh..92.6604S }}</ref>
|-
! 解離常數（HX<sup>−</sup>, ''K''<sub>1</sub>）
| 1.8 × 10<sup>−16</sup>
| 1.3 × 10<sup>−7</sup>
| 1.3 × 10<sup>−4</sup>
| 2.3 × 10<sup>−3</sup>
| ?
|-
! 解離常數（X<sup>2−</sup>, ''K''<sub>2</sub>）
| 0
| 7.1 × 10<sup>−15</sup>
| 1 × 10<sup>−11</sup>
| 1.6 × 10<sup>−11</sup>
| ?
|}

==含有二個氧族元素的雙氫化合物==
這類的化合物化學式為H<sub>2</sub>X<sub>2</sub>，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 H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>→2 H<sub>2</sub>O+O<sub>2</sub>。

這類化合物中最重要的是[[過氧化氫]]H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>，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{{le|高濃度過氧化氫|High-test peroxide|高濃度溶液}}就有高度危險性。
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! 化合物 || [[化學式]] || 鍵長 || 模型
|-
| [[过氧化氢]] || <center>H<sub>2</sub>O<sub>2</sub></center> || <center>[[File:Wasserstoffperoxid.svg|90px]]</center>  || <center>[[File:Hydrogen-peroxide-3D-vdW.png|100px]]</center> 
|-
| [[二硫化氫]] || <center>H<sub>2</sub>S<sub>2</sub></center> || <center>[[File:Hydrogen disulfide bonds.png|90px]]</center> || <center>[[File:Hydrogen-disulfide-3D-vdW.png|100px]]</center> 
|-
| [[二硒化氫]]<ref>{{cite journal |title= Oxidation of Aqueous Polyselenide Solutions. A Mechanistic Pulse Radiolysis Study |first1= Andreas |last1= Goldbach |first2= Marie-Louise |last2= Saboungi |first3= J. A. |last3= Johnson |first4= Andrew R. |last4= Cook |first5= Dan |last5= Meisel |journal= J. Phys. Chem. A |year= 2000 |volume= 104 |issue= 17 |pages= 4011–4016 |doi= 10.1021/jp994361g |bibcode= 2000JPCA..104.4011G }}</ref> || <center>H<sub>2</sub>Se<sub>2</sub></center> || <center>—</center> || <center>[[File:Hydrogen-diselenide-3D-vdW.png|100px]]</center> 
|-
| [[二碲化氫]]<ref>{{cite journal |last=Hop |first=Cornelis E. C. A. |last2=Medina |first2=Marco A. |date=1994 |title=H<sub>2</sub>Te<sub>2</sub> Is Stable in the Gas Phase |journal=Journal of the American Chemical Society |volume=1994 |issue=116 |pages=3163–4 |doi=10.1021/ja00086a072}}</ref> || <center>H<sub>2</sub>Te<sub>2</sub></center> || <center>—</center> || <center>[[File:Hydrogen-ditelluride-3D-vdW.png|100px]]</center> 
|}

以下是一些相關的性質：
{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! 性质
! H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>
! H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>
! H<sub>2</sub>Se<sub>2</sub>
! H<sub>2</sub>Te<sub>2</sub>
|-
! 熔點（°C）
| -0.43
| −89.6
| ?
| ?
|-
! 沸點（°C）
| 150.2 <sub>（分解）</sub>
| 70.7
| ?
| ?
|}

==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[[同系列|通式]] H<sub>2</sub>X<sub>n</sub>。

比 H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> 有更多氧原子的{{le|氢的氧化物|Hydrogen polyoxide}}都不稳定。<ref name=Greenwood633>Greenwood and Earnshaw, pp. 633–8</ref> [[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：{{le|过四氧化氢|Hydrogen tetroxide}}和{{le|过五氧化氢|Hydrogen pentoxide}}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<sup>–</sup>-(OH<sub>2</sub><sup>2+</sup>)-O<sup>–</sup>） <ref name=DobadoJACS1999/>

从 H<sub>2</sub>S 和 H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>之后，很多[[多硫化物|多硫化氢]]，通式H<sub>2</sub>S<sub>''n''</sub> (''n'' = 3–8) 已被发现并且是稳定的。<ref name=RS>R. Steudel "Inorganic Polysulfanes H<sub>2</sub>S<sub>2</sub> with n > 1" in Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds II (Topics in Current Chemistry) 2003, Volume 231, pp 99-125. {{DOI|10.1007/b13182}}</ref>  它们具有无支链的硫链，反映了硫对串联的倾向。 从 H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>开始， 所有的多硫化氢在常温下都是液体。 H<sub>2</sub>S<sub>2</sub> 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：<ref name=Greenwood683>Greenwood and Earnshaw, p. 683</ref>

{| class="wikitable" style="margin: 1em auto 1em auto"
! 化合物
! 20&nbsp;°C 下的密度 (g•cm<sup>−3</sup>)
! [[蒸气压]] (mmHg)
! 沸点 (°C)
|-
! H<sub>2</sub>S
| 1.363 (g•dm<sup>−3</sup>)
| 1740 (kPa, 21&nbsp;°C)
| -60
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>2</sub>
| 1.334
| 87.7
| 70
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>3</sub>
| 1.491
| 1.4
| 170
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>4</sub>
| 1.582
| 0.035
| 240
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>5</sub>
| 1.644
| 0.0012
| 285
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>6</sub>
| 1.688
|?
|?
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>7</sub>
| 1.721
|?
|?
|-
! H<sub>2</sub>S<sub>8</sub>
| 1.747
|?
|?
|}

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： <ref name=Greenwood683/>
:H<sub>2</sub>S<sub>''n''</sub>  → H<sub>2</sub>S + {{sfrac|''n'' − 1|8}} S<sub>8</sub>

碱可以催化这个反应。<ref name=Greenwood683/>

它们也会和[[亚硫酸盐]]和[[氰化物]] 反应，形成[[硫代硫酸盐]]和[[硫氰酸盐]]。<ref name=Greenwood683/>

三硫化氢的另一种假想，已用电脑模拟的异构体，其中两个氢原子连接在三硫链的中心硫上，而不是在每个末端都连接一个。（结构：S<sup>–</sup>-(SH<sub>2</sub><sup>2+</sup>)-S<sup>–</sup>）<ref name=DobadoJACS1999>{{cite journal |title= Chemical Bonding in Hypervalent Molecules Revised. 2. Application of the Atoms in Molecules Theory to Y<sub>2</sub>XZ and Y<sub>2</sub>XZ<sub>2</sub> (Y = H, F, CH<sub>3</sub>; X = O, S, Se; Z = O, S) Compounds |first1= J. A. |last1= Dobado |first2= Henar |last2= Martínez-García |first3= José |last3= Molina |first4= Markku R. |last4= Sundberg |journal= J. Am. Chem. Soc. |year= 1999 |volume= 121 |issue= 13 |pages = 3156–3164 |doi= 10.1021/ja9828206 }}</ref>[[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)<sub>2</sub>S<sup>+</sup>–S<sup>–</sup>)，已被电脑模拟。<ref>{{cite journal |title= Ab initio study of hypervalent sulfur hydrides as model intermediates in the interconversion reactions of compounds containing sulfur–sulfur bonds |first1= Risto S. |last1= Laitinen |first2= Tapani A. |last2= Pakkanen |first3= Ralf |last3= Steudel |journal= J. Am. Chem. Soc. |year= 1987 |volume= 109 |issue= 3 |pages= 710–714 |doi= 10.1021/ja00237a012 }}</ref> [[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。<ref>{{cite journal |title= Hypervalency in sulfur? ''Ab initio'' and DFT studies of the structures of thiosulfate and related sulfur oxyanions |last1= Nishimoto |first1= Akiko |last2= Zhang |first2= Daisy Y. |journal= Sulfur Letters |issue= 5/6 |year= 2003 |volume= 26 |pages= 171–180 |doi= 10.1080/02786110310001622767 }}</ref>

更高价的钋氢化物可能存在。<ref>{{Cite arXiv |eprint = 1503.08587|last1 = Liu|first1 = Yunxian|title = Phase diagram and superconductivity of polonium hydrides under high pressure|last2 = Duan|first2 = Defang|last3 = Tian|first3 = Fubo|last4 = Li|first4 = Da|last5 = Sha|first5 = Xiaojing|last6 = Zhao|first6 = Zhonglong|last7 = Zhang|first7 = Huadi|last8 = Wu|first8 = Gang|last9 = Yu|first9 = Hongyu|last10 = Liu|first10 = Bingbing|last11 = Cui|first11 = Tian|class = cond-mat.supr-con|year = 2015}}</ref>

==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==
{{reflist}}

{{氢化物}}

[[Category:硫属化物]]
[[Category:氢化合物]]