為什麼都是 1價氫的甲烷和水反應可以放出氫氣呢?

時間 2021-05-10 12:14:43

1樓:

化合價這東西圖一樂就好。更別用電負性去套,sp雜化的C電負性比sp3雜化的N電負性還大,是不是H2N-CN中間左邊那個N-1價?

2樓:

化學反應前後就是不穩定趨於穩定。

這種「穩定」是基於原子濃度和能量環境的綜合穩定,改變其中乙個就需要重新穩定。

所以基於高溫這個環境,一氧化碳和氫氣的形式更穩定。

大致可以判斷出來,這一過程是吸熱的。

大致可以得出,一氧化碳和氫氣的形式,總結合能更高。

本質就是電子軌道不同,雖然都是乙個電子,但是速度不同,則能量不同。

3樓:

這和氧化態化合價之間那些糾結來糾結去的定義沒太大關係吧,按你的理解就是 4 價的 C 被 +1 價的 H 氧化而不是氫的歧化啊……

4樓:

這也不是我乙個人這麼說,下面這個知乎經典貼了很多遍了。

化合價的本質是什麼?

之前說過,有機氧化還原反應是用「近似氧化數」定義的。[1]這個反應和金屬有什麼關係呢?它的催化劑大部分是可以活化氫的金屬,比如Ni、Co、Rh,上次講鈾和水的反應講過這些金屬了。

不過,這個超出高中化學的範圍了,不知道也罷。

這個反應叫做甲烷水蒸氣重整,相關的機理研究很多,一般有熱裂解機理兩段理論。熱裂解就是字面意思,兩段理論是說甲烷先在金屬作用下形成碳和氫氣,碳再還原水。兩段理論的乙個證據是不加水會的話在催化劑表面形成一層碳阻礙反應,甲烷重整另外方法還有引入氧氣或二氧化碳的,都是為了反應掉形成的碳。

當然,甲烷水蒸氣重整還有人提出其他的機理[2],比如下面這種,但本質是一樣的,高溫配合能活化氫的金屬,氫直接跑出來了。

上面的機理現在還是假設和推論,可喜的是八月份,谷歌的量子計算機成功用12個量子位元模擬了二氮烯的異構化反應。希望量子計算機早日拯救這些理不清的問題吧。

總之,化合價不是萬能的,發現不能解釋的現象,應該先想想這個理論適用嗎。

補充說明:1,下圖是金屬有機裡常見的幾種化合價不能根據化學式確定的情況,需要確定鍵長鍵角的資料才能確定化合價,金屬能活化氫氣就是圖下面的情況,配位或鍵合或界於兩者之間,圖來自the art of writing reactions mechanism。

這類金屬把氫從有機化合物裡拔出來也是很常見的反應。

2,下圖是引入氧氣的部分氧化法,水可以看成和氧一樣提供氧原子消碳。

金榮超, 陳燕馨, 崔巍, et al. 甲烷催化部分氧化制合成氣的反應機理[J]. 物理化學學報, 1999, 15(4):313-318.

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