铅烷

铅烷（英语：Plumbane，分子式：PbH₄），又名四氢化铅，是铅的氢化物。^[1] 它在热力学上十分不稳定，极容易失去氢原子，这导致了人们尚未能够充分深入地研究它的性质。^[2] 铅烷的衍生物有四氟化铅（PbF₄）和四乙基铅（(CH₃CH₂)₄Pb）等。

铅烷
IUPAC名 Plumbane
别名	甲铅烷、四氢化铅
识别
CAS号	15875-18-0  Y
PubChem	123278
ChemSpider	109888
SMILES	[Pb]
InChI	1/Pb.4H/rH4Pb/h1H4
InChIKey	XRCKXJLUPOKIPF-BJORFFIVAF
ChEBI	30181
性质
化学式	PbH4
摩尔质量	211.23 g/mol g·mol⁻¹
沸点	-13 °C
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

历史

长期以来，人们并不清楚铅烷是否能够被合成或是曾经被合成过；^[3] 不过在1963年的时候Saalfeld和Svec曾经通过质谱分析发现了PbH₄⁺的碎片。^[4] 科学家曾多次使用哈特里－福克方程对分子式为MH₄和MH₂的氢化物进行相对论量子化学研究分析，其中的研究对象也包括了铅烷。^[2][5][6]

性质

铅烷是一种无色的不稳定气体，属碳族元素氢化物中最重及最不稳定的一种（该族元素的氢化物稳定性随着中心原子质量增大而减小）。^[7] 它具有正四面体的结构，铅原子与氢原子的平衡距离是1.73 Å。^[8] 在铅烷中氢的质量分数是1.91%，而铅的质量分数是98.09%。由于Pb-H键很弱，铅烷不同于该族其他氢化物——它没有同系物。

合成

早期对PbH₄研究已经能够显示它相对于同族其他氢化物来说十分不稳定，且不能用与甲锗烷相同的方法制取。^[9] 在20世纪末开始有通过硝酸铅与硼氢化钠反应成功制得铅烷的报导。^[10] 后来的研究发现将铅化钠或镁铅合金用酸水解也能制取少量的铅烷。与该族其他氢化物一样，铅烷也是通过非新生态氢机理合成的。^[11]

在2003年，科学家通过激光烧蚀进一步研究了PbH₄的性质，并且成功得到了它的红外光谱。^[12]

同族元素的氢化物

• 甲烷（CH₄）
• 甲硅烷（SiH₄）
• 甲锗烷（GeH₄）
• 甲锡烷（SnH₄）

参考资料

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]. （原始内容存档于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. 邹艳，金富霞，陈治江，邱德仁，杨芃原。“铅烷发生反应的非新生态氢机理”。《光谱学与光谱分析》。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