周期表中間的部位,包括Be、Mg、In、Tl及d區(qū)、f區(qū)金屬元素都可以和氫生成氫化物。這種化合物仍常常保留金屬的一些性質(zhì),如具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和金屬光澤等,所以稱為金屬型氫化物。
從物理性質(zhì)看,金屬型氫化物基本上保留了金屬外觀特征,有金屬光澤,密度比相應(yīng)的金屬要小,如CeH2.69密度比金屬鈰小17.5%。從化學(xué)性質(zhì)上,鈹、鎂、鑭系金屬、錒系金屬等的氫化物多類似于離子型氫化物,而In、Tl、銅族、鋅族金屬的氫化物則多類似于共價(jià)型氫化物,從而這類氫化物也稱為過(guò)渡型氫化物。
金屬型氫化物中有的是整數(shù)比化合物,如BeH2、MgH2、FeH2、NiH2、CuH、UH3,有的是非整數(shù)比化合物,如VH0.56、TaH0.36、ZrH1.92。
過(guò)渡金屬幾乎都能組成氫化物。這類類氫化物沒(méi)有一定的組成,含氫量隨外界條件的改變而變。例如將金屬鉭在氫氣中加熱,氫逐漸進(jìn)入鉭中而生成氫化物,氫含量隨加熱溫度及氫氣分壓而變,氫的最大含量相當(dāng)于化學(xué)式TaH0.76。
近年來(lái),以氫氣作為動(dòng)力燃料的氫能源研究獲得了迅速的發(fā)展,由此也促進(jìn)了金屬氫化物化學(xué)的發(fā)展。氫作為能源有很多優(yōu)點(diǎn),但其儲(chǔ)存和運(yùn)輸是相當(dāng)困難的?,F(xiàn)在利用過(guò)渡金屬及其合金的吸氫量可隨外界條件(溫度、壓力)而改變的特點(diǎn),先使金屬吸氫生成氫化物,在使用時(shí)再讓氫化物分解,把吸收的氫氣再釋放出來(lái),這樣對(duì)氫的儲(chǔ)存和使用帶來(lái)很大的方便。例如鈀吸氫量很大,可吸收700倍于其體積的氫氣,吸收了氫的鈀在減壓下加熱到100℃時(shí),就可把吸收的氫釋放出來(lái)。又如金屬互化物L(fēng)aNi5(鑭鎳合金),它的吸氫反應(yīng)如下
LaNi5+3H2=LaNi5H6
每立方米LaNi5可吸收氫88kg,比同體積的液態(tài)氫所含氫71kg還多。 LaNi5的這種吸氫反應(yīng)在200~300kPa下就可逆地進(jìn)行,略為加熱就可把儲(chǔ)藏的氫氣完全放出。LaNi5在空氣中很穩(wěn)定,吸氫和放氫的循環(huán)可以反復(fù)地進(jìn)行,性能不會(huì)改變,是一種理想的儲(chǔ)氫材料。
鋼鐵制件用稀硫酸或鹽酸清洗鐵銹時(shí),酸與鐵作用生成氫氣,其中一部分被鐵吸收而形成氫化物,這種化合物是不穩(wěn)定的,又會(huì)放出氫氣。氫氣在晶格界面聚集,產(chǎn)生很大的壓力,導(dǎo)致鋼鐵的強(qiáng)度大大降低,使鋼鐵制件發(fā)脆,這種現(xiàn)象稱作氫脆。為了消除氫脆的危害,可在酸洗溶液中加入些緩沖劑,同時(shí)將酸洗過(guò)的金屬在溫度為180~400℃的烘干爐中放置2~3h,基本上可消除氫脆。