近二十年來(lái),有關(guān)氫元素的化學(xué)研究在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用領(lǐng)域都得到了迅速的發(fā)展,尤其是氫鍵和氫能領(lǐng)域的研究。氫鍵已成為化學(xué)、生物、物理和材料科學(xué)等多學(xué)科所共同關(guān)注的基本學(xué)科問(wèn)題,而氫能則是未來(lái)新能源中最重要的清潔能源之一,與此相關(guān)的氫能制備、儲(chǔ)氫材料等研究也取得了重要的進(jìn)展。然而,在氫元素的教學(xué)中,卻未能及時(shí)補(bǔ)充這些研究成果。此外,與放射性、核能等相關(guān)的氫原子同位素也需要更新。本文從氫的同位素、氫鍵、氫能三個(gè)方面,探討了無(wú)機(jī)化學(xué)教學(xué)中氫元素教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)。 

【文章來(lái)源】：大學(xué)化學(xué). 2020,35(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：14 頁(yè)

【部分圖文】：

ITER裝置圖

(4)考古斷代，隨著穩(wěn)定同位素研究的進(jìn)展，利用氧、氫同位素測(cè)定古地質(zhì)沉積的年代已成為環(huán)境地球化學(xué)研究的前沿課題。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，美國(guó)及歐州的冰川學(xué)家就在南極大陸和格陵蘭島的內(nèi)陸冰蓋上鉆取冰樣，通過(guò)分析不同年齡冰樣里的氫同位素、氧同位素、痕量氣體、二氧化碳、大氣塵以及宇宙塵等，來(lái)確定當(dāng)時(shí)(百年尺度)全球平均氣溫、大氣成分、大氣同位素組成、降水量等諸項(xiàng)氣候環(huán)境要素。2 氫鍵

氫鍵的本質(zhì)是偶極-偶極作用中特殊的一種，具有鮮明的共價(jià)特性。以水中的氫鍵為例，氫原子與氧原子的范德華半徑之和約為2.6?(1?=0.1 nm)，而晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)卻顯示水中O―H…O的距離約為1.7?，這表明O―H…O氫鍵具有鮮明的共價(jià)特性。雖然，氫鍵比離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵弱，但氫鍵的能量比一般其他的分子間作用力強(qiáng)。還應(yīng)該指出，一個(gè)氫鍵的能量雖然只在20–40 kJ·mol-1之間，但多重氫鍵(multiple H-bonding)，例如DNA中三重和二重氫鍵(圖3)，足以與共價(jià)鍵媲美(弱共價(jià)鍵的能量約為155 kJ·mol-1)，具有足夠強(qiáng)的能量來(lái)穩(wěn)定體系。2.1.2 氫鍵的類型


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