鉛烷

鉛烷（英語：Plumbane，分子式：PbH₄），又名四氫化鉛，是鉛的氫化物。^[1] 它在熱力學上十分不穩定，極容易失去氫原子，這導致了人們尚未能夠充分深入地研究它的性質。^[2] 鉛烷的衍生物有四氟化鉛（PbF₄）和四乙基鉛（(CH₃CH₂)₄Pb）等。

鉛烷
IUPAC名 Plumbane
別名	甲鉛烷、四氫化鉛
識別
CAS號	15875-18-0  Y
PubChem	123278
ChemSpider	109888
SMILES	[Pb]
InChI	1/Pb.4H/rH4Pb/h1H4
InChIKey	XRCKXJLUPOKIPF-BJORFFIVAF
ChEBI	30181
性質
化學式	PbH4
摩爾質量	211.23 g/mol g·mol⁻¹
沸點	-13 °C
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

歷史

長期以來，人們並不清楚鉛烷是否能夠被合成或是曾經被合成過；^[3] 不過在1963年的時候Saalfeld和Svec曾經通過質譜分析發現了PbH₄⁺的碎片。^[4] 科學家曾多次使用哈特里－福克方程對分子式為MH₄和MH₂的氫化物進行相對論量子化學研究分析，其中的研究對象也包括了鉛烷。^[2][5][6]

性質

鉛烷是一種無色的不穩定氣體，屬碳族元素氫化物中最重及最不穩定的一種（該族元素的氫化物穩定性隨着中心原子質量增大而減小）。^[7] 它具有正四面體的結構，鉛原子與氫原子的平衡距離是1.73 Å。^[8] 在鉛烷中氫的質量分數是1.91%，而鉛的質量分數是98.09%。由於Pb-H鍵很弱，鉛烷不同於該族其他氫化物——它沒有同系物。

合成

早期對PbH₄研究已經能夠顯示它相對於同族其他氫化物來說十分不穩定，且不能用與甲鍺烷相同的方法製取。^[9] 在20世紀末開始有通過硝酸鉛與硼氫化鈉反應成功製得鉛烷的報導。^[10] 後來的研究發現將鉛化鈉或鎂鉛合金用酸水解也能製取少量的鉛烷。與該族其他氫化物一樣，鉛烷也是通過非新生態氫機理合成的。^[11]

在2003年，科學家通過激光燒蝕進一步研究了PbH₄的性質，並且成功得到了它的紅外光譜。^[12]

同族元素的氫化物

• 甲烷（CH₄）
• 甲矽烷（SiH₄）
• 甲鍺烷（GeH₄）
• 甲錫烷（SnH₄）

參考資料

1. Porritt, C. J. Chem. Ind-London. 1975, 9, 398
2. Hein, T. A.; Thiel, W. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4381
3. Cotton, F. A.; Wilkinson, G.; Murillo, C. A.; Bochman, M. Advanced Inorganic Chemistry. Wiley: New York, 1999
4. Saalfeld, F. E.; Svec, H. Inorg. Chem. 1963, 2, 46.
5. Pyykkö, P.; Desclaux, J. P. Chem. Phys. Lett. 1974, 29, 534
6. Pyykkö, P.; Desclaux, J. P. Nature. 1977, 266, 366
7. CRC Handbook of Chemistry and Physics, Online Edition.. [2012-05-25]. （原始內容存檔於2018-04-30）.
8. Visser, O.; Visscher, L.; Aerts, P. J. C.; Nieuwpoort, W. C. Theor. Chem. Acc. 1991, 81, 405
9. Malli, G. L.; Siegert, M.; Turner, D. P. Int. J. Quantum. Chem. 2004, 99, 940
10. Krivtsun, V. M.; Kuritsyn, Y. A.; Snegirev, E. P. Opt. Spectrosc. 1999, 86, 686
11. 鄒艷，金富霞，陳治江，邱德仁，楊芃原。「鉛烷發生反應的非新生態氫機理」。《光譜學與光譜分析》。2005年第10期。
12. Wang, X.; Andrews, J. Infrared Spectra of Group 14 Hydrides in Solid Hydrogen: Experimental Observation of PbH₄, Pb₂H₂, and Pb₂H₄ J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6581-6587