Se formează hidrogenul și baza. Proprietățile fizice ale hidrogenului. Proprietăți și aplicații ale hidrogenului. Peroxidul de hidrogen este un remediu universal

Hidrogenul este o substanță simplă H2 (dihidrogen, diproțiu, hidrogen ușor).

Scurt caracteristica hidrogenului:

• Metaloid.
• Gaz incolor, greu de lichefiat.
• Puțin solubil în apă.
• Se dizolvă mai bine în solvenți organici.
• Chimisorbția de către metale: fier, nichel, platină, paladiu.
• Agent reducător puternic.
• Interacționează (la temperaturi ridicate) cu nemetale, metale, oxizi de metal.
• Hidrogenul atomic H0, obținut din descompunerea termică a H2, are cea mai mare capacitate de reducere.
• Izotopi de hidrogen:
  • 1 H - protiu
  • 2 H - deuteriu (D)
  • 3 H - tritiu (T)
• Greutate moleculară relativă = 2,016
• Densitatea relativă a hidrogenului solid (t=-260°C) = 0,08667
• Densitatea relativă a hidrogenului lichid (t=-253°C) = 0,07108
• Suprapresiune (nr.) = 0,08988 g/l
• temperatura de topire = -259,19°C
• punctul de fierbere = -252,87°C
• Coeficientul volumetric de solubilitate a hidrogenului:
  • (t=0°C) = 2,15;
  • (t=20°C) = 1,82;
  • (t=60°C) = 1,60;

1. Descompunerea termică a hidrogenului(t=2000-3500°C):
H2↔2H0

2. Interacțiunea hidrogenului cu nemetale:

• H2 +F2 = 2HF (t=-250..+20°C)
• H 2 +Cl 2 = 2HCl (când este ars sau expus la lumină la temperatura camerei):
  • CI2 = 2CI0
  • CI0 +H2 = HCI+H0
  • H0 +CI2 = HCI+CI0
• H2 +Br2 = 2HBr (t=350-500°C, catalizator de platină)
• H2 +I2 = 2HI (t=350-500°C, catalizator de platină)
• H2 +O2 = 2H2O:
  • H2 + O2 = 2OH 0
  • OH0 +H2 = H20+H0
  • H0 +O2 = OH0 +O0
  • O0 +H2 = OH0 +H0
• H2 +S = H2S (t=150..200°C)
• 3H2 +N2 = 2NH3 (t=500°C, catalizator de fier)
• 2H2 +C(cocs) = CH4 (t=600°C, catalizator de platină)
• H2 +2C(cocs) = C2H2 (t=1500..2000°C)
• H2 +2C(cocs)+N2 = 2HCN (t mai mult de 1800°C)

3. Interacțiunea hidrogenului cu substanțe complexe:

• 4H 2 +(Fe II Fe 2 III)O 4 = 3Fe+4H 2 O (t mai mult de 570°C)
• H2 +Ag2SO4 = 2Ag+H2SO4 (t mai mult de 200°C)
• 4H2 +2Na2SO4 = Na2S + 4H2O (t = 550-600°C, catalizator Fe2O3)
• 3H2 +2BCl3 = 2B+6HCl (t = 800-1200°C)
• H2 +2EuCl3 = 2EuCl2 +2HCl (t = 270°C)
• 4H2 +CO2 = CH4 +2H2O (t = 200°C, catalizator CuO2)
• H2 +CaC2 = Ca+C2H2 (t peste 2200°C)
• H2 +BaH2 = Ba(H2)2 (t la 0°C, soluție)

4. Participarea hidrogenului în reacții redox:

• 2H 0 (Zn, HCI dil.) + KNO 3 = KNO 2 + H 2 O
• 8H0 (Al, conc. KOH)+KNO3 = NH3 +KOH+2H2O
• 2H0 (Zn, HCI dil.) + EuCl3 = 2EuCl2 + 2HCl
• 2H0 (Al)+NaOH(conc.)+Ag2S = 2Ag↓+H2O+NaHS
• 2H0 (Zn, dil. H2SO4) + C2N2 = 2HCN

Compuși cu hidrogen

D 2 - dideuteriu:

• Hidrogen greu.
• Gaz incolor, greu de lichefiat.
• Dideuteriul este conținut în hidrogen natural la 0,012-0,016% (în greutate).
• Într-un amestec gazos de dideuteriu și protiu, schimbul de izotopi are loc la temperaturi ridicate.
• Puțin solubil în apă obișnuită și grea.
• Cu apa obișnuită, schimbul de izotopi este nesemnificativ.
• Proprietățile chimice sunt similare cu hidrogenul ușor, dar dideuteriul este mai puțin reactiv.
• Greutate moleculară relativă = 4,028
• Densitatea relativă a dideuteriului lichid (t=-253°C) = 0,17
• temperatura de topire = -254,5°C
• punctul de fierbere = -249,49°C

T2 - ditritiu:

• Hidrogen supergreu.
• Gaz radioactiv incolor.
• Timp de înjumătățire 12,34 ani.
• În natură, ditritiul se formează ca urmare a bombardării nucleelor ​​de 14 N de către neutroni din radiația cosmică; urme de ditritiu au fost găsite în apele naturale.
• Ditritiul este produs într-un reactor nuclear prin bombardarea litiului cu neutroni lenți.
• Greutate moleculară relativă = 6,032
• temperatura de topire = -252,52°C
• punctul de fierbere = -248,12°C

HD - deuteriu hidrogen:

• Gaz incolor.
• Nu se dizolvă în apă.
• Proprietăți chimice similare cu H2.
• Greutate moleculară relativă = 3,022
• Densitatea relativă a hidrogenului deuteriu solid (t=-257°C) = 0,146
• Suprapresiune (nr.) = 0,135 g/l
• temperatura de topire = -256,5°C
• punctul de fierbere = -251,02°C

Oxizi de hidrogen

H2O - apă:

• Lichid incolor.
• Conform compoziției izotopice a oxigenului, apa este formată din H 2 16 O cu impurități H 2 18 O și H 2 17 O
• Conform compoziției izotopice a hidrogenului, apa constă din 1 H 2 O cu un amestec de HDO.
• Apa lichidă este supusă protolizei (H 3 O + și OH -):
  • H3O+ (cationul de oxoniu) este cel mai puternic acid din soluție apoasă;
  • OH - (ion hidroxid) este cea mai puternică bază în soluție apoasă;
  • Apa este cel mai slab protolit conjugat.
• Cu multe substanțe, apa formează hidrați cristalini.
• Apa este o substanță activă din punct de vedere chimic.
• Apa este un solvent lichid universal pentru compușii anorganici.
• Greutatea moleculară relativă a apei = 18,02
• Densitatea relativă a apei solide (gheață) (t=0°C) = 0,917
• Densitatea relativă a apei lichide:
  • (t=0°C) = 0,999841
  • (t=20°C) = 0,998203
  • (t=25°C) = 0,997044
  • (t=50°C) = 0,97180
  • (t=100°C) = 0,95835
• densitate (n.s.) = 0,8652 g/l
• punct de topire = 0°C
• punct de fierbere = 100°C
• Produs ionic al apei (25°C) = 1,008·10 -14

1. Descompunerea termică a apei:
2H 2 O ↔ 2H 2 +O 2 (peste 1000°C)

D 2 O - oxid de deuteriu:

• Apa grea.
• Lichid higroscopic incolor.
• Vâscozitatea este mai mare decât cea a apei.
• Se amestecă cu apă obișnuită în cantități nelimitate.
• Schimbul izotopic produce apă semi-grea HDO.
• Puterea solventului este mai mică decât cea a apei obișnuite.
• Proprietățile chimice ale oxidului de deuteriu sunt similare cu proprietățile chimice ale apei, dar toate reacțiile au loc mai lent.
• Apa grea este prezentă în apa naturală (raportul masei la apa obișnuită 1:5500).
• Oxidul de deuteriu se obține prin electroliza repetată a apei naturale, în care apă grea se acumulează în reziduul de electrolit.
• Greutatea moleculară relativă a apei grele = 20,03
• Densitatea relativă a apei grele lichide (t=11,6°C) = 1,1071
• Densitatea relativă a apei grele lichide (t=25°C) = 1,1042
• temperatura de topire = 3,813°C
• punct de fierbere = 101,43°C

T 2 O - oxid de tritiu:

• Apa super grea.
• Lichid incolor.
• Vâscozitatea este mai mare și puterea de dizolvare este mai mică decât cea a apei obișnuite și grele.
• Se amestecă cu apă obișnuită și grea în cantități nelimitate.
• Schimbul izotopic cu apa obișnuită și grea duce la formarea HTO, DTO.
• Proprietățile chimice ale apei supergrele sunt similare cu proprietățile chimice ale apei, dar toate reacțiile au loc chiar mai lent decât în ​​apa grea.
• Urme de oxid de tritiu se găsesc în apa naturală și în atmosferă.
• Apa supergrea se obține prin trecerea tritiului peste oxidul de cupru fierbinte CuO.
• Greutatea moleculară relativă a apei supergrele = 22,03
• punct de topire = 4,5°C

Proprietățile chimice ale hidrogenului

În condiții obișnuite, hidrogenul molecular este relativ puțin activ, combinându-se direct doar cu cel mai activ dintre nemetale (cu fluor, iar în lumină cu clor). Cu toate acestea, atunci când este încălzit, reacționează cu multe elemente.

Hidrogenul reacționează cu substanțe simple și complexe:

- Interacțiunea hidrogenului cu metalele duce la formarea de substanțe complexe - hidruri, în formulele chimice ale cărora atomul de metal este întotdeauna pe primul loc:

La temperaturi ridicate, hidrogenul reacţionează direct cu unele metale(alcaline, alcalino-pământoase și altele), formând substanțe albe cristaline - hidruri metalice (Li H, Na H, KH, CaH 2 etc.):

H2 + 2Li = 2LiH

Hidrururile metalice sunt ușor descompuse de apă pentru a forma alcalii și hidrogenul corespunzător:

Sa H2 + 2H20 = Ca(OH)2 + 2H2

- Când hidrogenul interacționează cu nemetale se formează compuși volatili de hidrogen. În formula chimică a unui compus volatil de hidrogen, atomul de hidrogen poate fi pe primul sau pe locul al doilea, în funcție de locația sa în PSHE (vezi placa din diapozitiv):

1). Cu oxigen Hidrogenul formează apă:

Video „Combustie cu hidrogen”

2H2 + O2 = 2H2O + Q

La temperaturi normale reacția decurge extrem de lent, peste 550°C - cu explozie (un amestec de 2 volume de H 2 și 1 volum de O 2 se numește gaz exploziv) .

Videoclipul „Explozia de gaz detonant”

Videoclip „Pregătirea și explozia unui amestec exploziv”

2). Cu halogeni Hidrogenul formează halogenuri de hidrogen, de exemplu:

H2 + CI2 = 2HCI

În același timp, Hidrogenul explodează cu fluor (chiar și pe întuneric și la -252°C), reacționează cu clorul și bromul numai atunci când este iluminat sau încălzit și cu iodul doar când este încălzit.

3). Cu azot Hidrogenul reacţionează pentru a forma amoniac:

ZN2 + N2 = 2NH3

numai pe catalizator și la temperaturi și presiuni ridicate.

4). Când este încălzit, hidrogenul reacționează energic cu sulf:

H2 + S = H2S (hidrogen sulfurat),

mult mai dificil cu seleniul și telurul.

5). Cu carbon pur Hidrogenul poate reacționa fără catalizator numai la temperaturi ridicate:

2H 2 + C (amorf) = CH 4 (metan)

- Hidrogenul suferă o reacție de substituție cu oxizi metalici , în acest caz se formează apă în produse și se reduce metalul. Hidrogen - prezintă proprietățile unui agent reducător:

Se folosește hidrogen pentru recuperarea multor metale, deoarece ia oxigenul din oxizii lor:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O etc.

Aplicații ale hidrogenului

Videoclipul „Folosirea hidrogenului”

În prezent, hidrogenul este produs în cantități uriașe. O mare parte din acesta este utilizată în sinteza amoniacului, hidrogenarea grăsimilor și în hidrogenarea cărbunelui, uleiurilor și hidrocarburilor. În plus, hidrogenul este utilizat pentru sinteza acidului clorhidric, alcoolului metilic, acidului cianhidric, în sudarea și forjarea metalelor, precum și la fabricarea lămpilor cu incandescență și a pietrelor prețioase. Hidrogenul este vândut în butelii la o presiune de peste 150 atm. Sunt vopsite în verde închis și au inscripția roșie „Hidrogen”.

Hidrogenul este folosit pentru a transforma grăsimile lichide în grăsimi solide (hidrogenare), producând combustibil lichid prin hidrogenarea cărbunelui și păcurului. În metalurgie, hidrogenul este utilizat ca agent reducător al oxizilor sau clorurilor pentru a produce metale și nemetale (germaniu, siliciu, galiu, zirconiu, hafniu, molibden, wolfram etc.).

Utilizările practice ale hidrogenului sunt variate: de obicei este folosit pentru umplerea baloanelor sonde, în industria chimică servește ca materie primă pentru producerea multor produse foarte importante (amoniac etc.), în industria alimentară - pentru producție. a grăsimilor solide din uleiuri vegetale etc. Temperatura ridicată (până la 2600 °C), obținută prin arderea hidrogenului în oxigen, este folosită pentru topirea metalelor refractare, cuarțului etc. Hidrogenul lichid este unul dintre cei mai eficienți carburanți de reacție. Consumul anual global de hidrogen depășește 1 milion de tone.

SIMULAtoare

nr. 2. Hidrogen

SARCINI DE ATRIBUIRE

Sarcina nr. 1
Scrieți ecuațiile de reacție pentru interacțiunea hidrogenului cu următoarele substanțe: F 2, Ca, Al 2 O 3, oxid de mercur (II), oxid de wolfram (VI). Numiți produșii de reacție, indicați tipurile de reacții.

Sarcina nr. 2
Efectuați transformări conform schemei:
H2O -> H2 -> H2S -> SO2

Sarcina nr. 3.
Calculați masa de apă care se poate obține prin arderea a 8 g de hidrogen?

Când începeți să luați în considerare proprietățile chimice și fizice ale hidrogenului, trebuie remarcat faptul că, în starea sa obișnuită, acest element chimic este în formă gazoasă. Hidrogenul gazos incolor este inodor și fără gust. Pentru prima dată, acest element chimic a fost numit hidrogen după ce savantul A. Lavoisier a efectuat experimente cu apă, în urma cărora știința mondială a aflat că apa este un lichid multicomponent care conține hidrogen. Acest eveniment a avut loc în 1787, dar cu mult înainte de această dată, hidrogenul era cunoscut oamenilor de știință sub numele de „gaz inflamabil”.

Hidrogenul în natură

Potrivit oamenilor de știință, hidrogenul este conținut în scoarța terestră și în apă (aproximativ 11,2% din volumul total de apă). Acest gaz face parte din multe minerale pe care omenirea le-a extras din intestinele pământului de secole. Unele dintre proprietățile hidrogenului sunt caracteristice petrolului, gazelor naturale și argilei, precum și organismelor animale și vegetale. Dar în forma sa pură, adică necombinat cu alte elemente chimice ale tabelului periodic, acest gaz este extrem de rar în natură. Acest gaz poate veni la suprafața pământului în timpul erupțiilor vulcanice. Hidrogenul liber este prezent în atmosferă în cantități neglijabile.

Proprietățile chimice ale hidrogenului

Deoarece proprietățile chimice ale hidrogenului sunt eterogene, acest element chimic aparține atât grupei I a sistemului Mendeleev, cât și grupei VII a sistemului. Ca membru al primului grup, hidrogenul este în esență un metal alcalin care are o stare de oxidare de +1 în majoritatea compușilor în care se găsește. Aceeași valență este caracteristică sodiului și altor metale alcaline. Datorită acestor proprietăți chimice, hidrogenul este considerat un element similar acestor metale.

Dacă vorbim despre hidruri metalice, atunci ionul de hidrogen are o valență negativă - starea sa de oxidare este -1. Na+H- este construit după aceeași schemă ca Na+Cl- clorura. Acest fapt este motivul pentru a atribui hidrogenul grupei VII a sistemului periodic. Hidrogenul, aflându-se în stare de moleculă, cu condiția să fie într-un mediu obișnuit, este inactiv și se poate combina exclusiv cu nemetale care sunt mai active pentru acesta. Aceste metale includ fluorul; în prezența luminii, hidrogenul se combină cu clorul. Dacă hidrogenul este încălzit, acesta devine mai activ, reacționând cu multe elemente din tabelul periodic al lui Mendeleev.

Hidrogenul atomic prezintă mai multe proprietăți chimice active decât hidrogenul molecular. Moleculele de oxigen formează apă - H2 + 1/2O2 = H2O. Când hidrogenul interacționează cu halogenii, se formează halogenuri de hidrogen H2 + Cl2 = 2HCl, iar hidrogenul intră în această reacție în absența luminii și la temperaturi negative destul de ridicate - până la - 252°C. Proprietățile chimice ale hidrogenului fac posibilă utilizarea acestuia pentru reducerea multor metale, deoarece atunci când reacționează, hidrogenul absoarbe oxigenul din oxizii metalici, de exemplu, CuO + H2 = Cu + H2O. Hidrogenul participă la formarea amoniacului prin interacțiunea cu azotul în reacția ZH2 + N2 = 2NH3, dar cu condiția să se folosească un catalizator și să se mărească temperatura și presiunea.

O reacție viguroasă are loc atunci când hidrogenul reacționează cu sulful în reacția H2 + S = H2S, care are ca rezultat hidrogen sulfurat. Interacțiunea hidrogenului cu telurul și seleniul este puțin mai puțin activă. Dacă nu există catalizator, atunci acesta reacționează cu carbon pur, hidrogen numai cu condiția să se creeze temperaturi ridicate. 2H2 + C (amorf) = CH4 (metan). În timpul activității hidrogenului cu unele metale alcaline și alte metale, se obțin hidruri, de exemplu, H2 + 2Li = 2LiH.

Proprietățile fizice ale hidrogenului

Hidrogenul este o substanță chimică foarte ușoară. Cel puțin, oamenii de știință spun că în acest moment nu există o substanță mai ușoară decât hidrogenul. Masa sa este de 14,4 ori mai ușoară decât aerul, densitatea sa este de 0,0899 g/l la 0°C. La temperaturi de -259,1 °C, hidrogenul este capabil să se topească - aceasta este o temperatură foarte critică, care nu este tipică pentru transformarea majorității compușilor chimici dintr-o stare în alta. Doar un element precum heliul depășește proprietățile fizice ale hidrogenului în acest sens. Lichefierea hidrogenului este dificilă, deoarece temperatura sa critică este (-240°C). Hidrogenul este cel mai conductor de căldură cunoscut de omenire. Toate proprietățile descrise mai sus sunt cele mai semnificative proprietăți fizice ale hidrogenului care sunt utilizate de oameni în scopuri specifice. De asemenea, aceste proprietăți sunt cele mai relevante pentru știința modernă.

Să ne uităm la ce este hidrogenul. Proprietățile chimice și producția acestui nemetal sunt studiate la cursul de chimie anorganică de la școală. Acesta este elementul care conduce tabelul periodic al lui Mendeleev și, prin urmare, merită o descriere detaliată.

Informații scurte despre deschiderea unui element

Înainte de a analiza proprietățile fizice și chimice ale hidrogenului, să aflăm cum a fost găsit acest element important.

Chimiștii care au lucrat în secolele al XVI-lea și al XVII-lea au menționat în mod repetat în scrierile lor gazul inflamabil care se eliberează atunci când acizii sunt expuși la metale active. În a doua jumătate a secolului al XVIII-lea, G. Cavendish a reușit să colecteze și să analizeze acest gaz, dându-i numele de „gaz combustibil”.

Proprietățile fizice și chimice ale hidrogenului nu au fost studiate în acel moment. Abia la sfârşitul secolului al XVIII-lea A. Lavoisier a putut stabili prin analiză că acest gaz putea fi obţinut prin analiza apei. Puțin mai târziu, el a început să numească noul element hidrogen, care s-a tradus înseamnă „a naște apă”. Hidrogenul își datorează numele modern rusesc lui M. F. Solovyov.

Fiind în natură

Proprietățile chimice ale hidrogenului pot fi analizate numai pe baza apariției acestuia în natură. Acest element este prezent în hidro- și litosferă și face parte și din minerale: gaze naturale și asociate, turbă, petrol, cărbune, șisturi bituminoase. Este greu de imaginat un adult care nu ar ști că hidrogenul este o componentă a apei.

În plus, acest nemetal se găsește în corpurile animalelor sub formă de acizi nucleici, proteine, carbohidrați și grăsimi. Pe planeta noastră, acest element se găsește în formă liberă destul de rar, poate doar în gazele naturale și vulcanice.

Sub formă de plasmă, hidrogenul reprezintă aproximativ jumătate din masa stelelor și a Soarelui și face, de asemenea, parte din gazul interstelar. De exemplu, sub formă liberă, precum și sub formă de metan și amoniac, acest nemetal este prezent în comete și chiar în unele planete.

Proprietăți fizice

Înainte de a lua în considerare proprietățile chimice ale hidrogenului, observăm că în condiții normale este o substanță gazoasă mai ușoară decât aerul, având mai multe forme izotopice. Este aproape insolubil în apă și are o conductivitate termică ridicată. Protium, care are un număr de masă de 1, este considerată forma sa cea mai ușoară. Tritiul, care are proprietăți radioactive, se formează în natură din azotul atmosferic atunci când neuronii îl expun la razele UV.

Caracteristicile structurii moleculei

Pentru a lua în considerare proprietățile chimice ale hidrogenului și reacțiile caracteristice acestuia, să ne oprim asupra caracteristicilor structurii sale. Această moleculă diatomică conține o legătură chimică covalentă nepolară. Formarea hidrogenului atomic este posibilă prin interacțiunea metalelor active cu soluțiile acide. Dar sub această formă, acest nemetal poate exista doar pentru o perioadă scurtă de timp; aproape imediat se recombină într-o formă moleculară.

Proprietăți chimice

Să luăm în considerare proprietățile chimice ale hidrogenului. În majoritatea compușilor pe care îi formează acest element chimic, acesta prezintă o stare de oxidare de +1, ceea ce îl face similar cu metalele active (alcaline). Principalele proprietăți chimice ale hidrogenului care îl caracterizează ca metal:

• interacțiunea cu oxigenul pentru a forma apă;
• reacție cu halogeni, însoțită de formarea de halogenuri de hidrogen;
• producând hidrogen sulfurat prin combinare cu sulf.

Mai jos este ecuația pentru reacțiile care caracterizează proprietățile chimice ale hidrogenului. Vă rugăm să rețineți că ca nemetal (cu stare de oxidare -1) acționează numai în reacție cu metalele active, formând hidruri corespunzătoare cu acestea.

Hidrogenul la temperaturi obișnuite reacționează inactiv cu alte substanțe, astfel încât majoritatea reacțiilor apar numai după preîncălzire.

Să ne oprim mai în detaliu asupra unora dintre interacțiunile chimice ale elementului care conduce sistemul periodic de elemente chimice al lui Mendeleev.

Reacția de formare a apei este însoțită de eliberarea a 285,937 kJ de energie. La temperaturi ridicate (mai mult de 550 de grade Celsius), acest proces este însoțit de o explozie puternică.

Printre acele proprietăți chimice ale hidrogenului gazos care și-au găsit aplicații semnificative în industrie, este de interes interacțiunea acestuia cu oxizii metalici. Prin hidrogenarea catalitică, în industria modernă, oxizii metalici sunt prelucrați, de exemplu, metalul pur este izolat din sol de fier (oxid de fier mixt). Această metodă permite reciclarea eficientă a fierului vechi.

Sinteza amoniacului, care implică interacțiunea hidrogenului cu azotul din aer, este, de asemenea, solicitată în industria chimică modernă. Printre condițiile acestei interacțiuni chimice, notăm presiunea și temperatura.

Concluzie

Este hidrogenul care este o substanță chimică slab activă în condiții normale. Pe măsură ce temperatura crește, activitatea sa crește semnificativ. Această substanță este solicitată în sinteza organică. De exemplu, hidrogenarea poate reduce cetonele în alcooli secundari și poate transforma aldehidele în alcooli primari. În plus, prin hidrogenare este posibilă transformarea hidrocarburilor nesaturate din clasa etilenei și acetilenei în compuși saturați din seria metanului. Hidrogenul este considerat pe bună dreptate o substanță simplă solicitată în producția chimică modernă.

Are propria sa poziție specifică în tabelul periodic, care reflectă proprietățile pe care le prezintă și vorbește despre structura sa electronică. Cu toate acestea, printre toate există un atom special care ocupă două celule simultan. Este situat în două grupuri de elemente care sunt complet opuse în proprietățile lor. Acesta este hidrogen. Astfel de caracteristici îl fac unic.

Hidrogenul nu este doar un element, ci și o substanță simplă, precum și o parte integrantă a multor compuși complecși, un element biogen și organogen. Prin urmare, să luăm în considerare caracteristicile și proprietățile sale mai detaliat.

Hidrogenul ca element chimic

Hidrogenul este un element din primul grup al subgrupului principal, precum și al șaptelea grup al subgrupului principal în prima perioadă minoră. Această perioadă este formată din doar doi atomi: heliu și elementul pe care îl luăm în considerare. Să descriem principalele caracteristici ale poziției hidrogenului în tabelul periodic.

1. Numărul atomic al hidrogenului este 1, numărul de electroni este același și, în consecință, numărul de protoni este același. Masa atomică - 1,00795. Există trei izotopi ai acestui element cu numere de masă 1, 2, 3. Cu toate acestea, proprietățile fiecăruia dintre ei sunt foarte diferite, deoarece o creștere a masei chiar și cu unul pentru hidrogen este imediat dublă.
2. Faptul că conține doar un electron pe suprafața sa exterioară îi permite să prezinte cu succes atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare. În plus, după ce a donat un electron, acesta rămâne cu un orbital liber, care participă la formarea legăturilor chimice conform mecanismului donor-acceptor.
3. Hidrogenul este un agent reducător puternic. Prin urmare, locul său principal este considerat a fi primul grup al subgrupului principal, unde conduce cele mai active metale - alcaline.
4. Cu toate acestea, atunci când interacționează cu agenți reducători puternici, cum ar fi metalele, poate fi și un agent oxidant, acceptând un electron. Acești compuși se numesc hidruri. Conform acestei caracteristici, conduce subgrupul de halogeni cu care este similar.
5. Datorită masei sale atomice foarte mici, hidrogenul este considerat cel mai ușor element. În plus, densitatea sa este, de asemenea, foarte scăzută, deci este și un reper pentru ușurință.

Astfel, este evident că atomul de hidrogen este un element complet unic, spre deosebire de toate celelalte elemente. În consecință, proprietățile sale sunt și ele deosebite, iar substanțele simple și complexe formate sunt foarte importante. Să le luăm în considerare mai departe.

Substanță simplă

Dacă vorbim despre acest element ca moleculă, atunci trebuie să spunem că este diatomic. Adică hidrogenul (o substanță simplă) este un gaz. Formula sa empirică va fi scrisă ca H2, iar formula sa grafică va fi scrisă printr-o singură relație sigma H-H. Mecanismul de formare a legăturilor între atomi este covalent nepolar.

1. Reformarea metanului cu abur.
2. Gazeificarea cărbunelui - procesul presupune încălzirea cărbunelui la 1000 0 C, rezultând formarea hidrogenului și a cărbunelui cu conținut ridicat de carbon.
3. Electroliză. Această metodă poate fi utilizată numai pentru soluții apoase de diferite săruri, deoarece topiturile nu conduc la o descărcare de apă la catod.

Metode de laborator pentru producerea hidrogenului:

1. Hidroliza hidrururilor metalice.
2. Efectul acizilor diluați asupra metalelor active și a activității medii.
3. Interacțiunea metalelor alcaline și alcalino-pământoase cu apa.

Pentru a colecta hidrogenul produs, trebuie să țineți eprubeta cu susul în jos. La urma urmei, acest gaz nu poate fi colectat în același mod ca, de exemplu, dioxidul de carbon. Acesta este hidrogen, este mult mai ușor decât aerul. Se evaporă rapid, iar în cantități mari explodează atunci când este amestecat cu aer. Prin urmare, eprubeta ar trebui să fie inversată. După umplere, acesta trebuie închis cu un dop de cauciuc.

Pentru a verifica puritatea hidrogenului colectat, ar trebui să aduceți un chibrit aprins la gât. Dacă bataia este plictisitoare și liniștită, înseamnă că gazul este curat, cu impurități minime ale aerului. Dacă este zgomotos și șuieră, este murdar, cu o mare proporție de componente străine.

Domenii de utilizare

Când hidrogenul este ars, se eliberează o cantitate atât de mare de energie (căldură), încât acest gaz este considerat cel mai profitabil combustibil. În plus, este prietenos cu mediul. Cu toate acestea, până în prezent, aplicarea sa în acest domeniu este limitată. Acest lucru se datorează problemelor prost concepute și nerezolvate de sinteză a hidrogenului pur, care ar fi potrivit pentru utilizare ca combustibil în reactoare, motoare și dispozitive portabile, precum și în cazanele de încălzire rezidențiale.

La urma urmei, metodele de producere a acestui gaz sunt destul de costisitoare, așa că mai întâi este necesar să se dezvolte o metodă specială de sinteză. Una care vă va permite să obțineți produsul în volume mari și la costuri minime.

Există mai multe domenii principale în care gazul pe care îl luăm în considerare este utilizat.

1. Sinteze chimice. Hidrogenarea este folosită pentru a produce săpunuri, margarine și materiale plastice. Cu participarea hidrogenului, metanolul și amoniacul, precum și alți compuși, sunt sintetizați.
2. În industria alimentară - ca aditiv E949.
3. Industria aviației (știința rachetelor, producția de avioane).
4. Industria energiei electrice.
5. Meteorologie.
6. Combustibil ecologic.

Evident, hidrogenul este la fel de important, pe atât de abundent în natură. Diferiții compuși pe care îi formează joacă un rol și mai mare.

Compuși cu hidrogen

Acestea sunt substanțe complexe care conțin atomi de hidrogen. Există mai multe tipuri principale de astfel de substanțe.

1. Halogenuri de hidrogen. Formula generală este HHal. Printre acestea, o importanță deosebită este clorura de hidrogen. Este un gaz care se dizolvă în apă pentru a forma o soluție de acid clorhidric. Acest acid este utilizat pe scară largă în aproape toate sintezele chimice. Mai mult, atât organice cât și anorganice. Clorura de hidrogen este un compus cu formula empirică HCL și este unul dintre cele mai mari produse anual în țara noastră. Halogenurile de hidrogen includ, de asemenea, iodură de hidrogen, fluorură de hidrogen și bromură de hidrogen. Toate formează acizii corespunzători.
2. Volatile Aproape toate sunt gaze destul de otrăvitoare. De exemplu, hidrogen sulfurat, metan, silan, fosfină și altele. În același timp, sunt foarte inflamabile.
3. Hidrurile sunt compuși cu metale. Ele aparțin clasei sărurilor.
4. Hidroxizi: baze, acizi și compuși amfoteri. Ele conțin neapărat atomi de hidrogen, unul sau mai mulți. Exemplu: NaOH, K2, H2SO4 şi altele.
5. Hidroxid de hidrogen. Acest compus este mai bine cunoscut sub numele de apă. Un alt nume este oxid de hidrogen. Formula empirică arată astfel - H 2 O.
6. Apă oxigenată. Acesta este un agent oxidant puternic, a cărui formulă este H 2 O 2.
7. Numeroși compuși organici: hidrocarburi, proteine, grăsimi, lipide, vitamine, hormoni, uleiuri esențiale și altele.

Este evident că varietatea de compuși ai elementului pe care îl luăm în considerare este foarte mare. Acest lucru confirmă încă o dată importanța sa ridicată pentru natură și oameni, precum și pentru toate ființele vii.

- acesta este cel mai bun solvent

După cum am menționat mai sus, numele comun pentru această substanță este apă. Este format din doi atomi de hidrogen și unul de oxigen, legați prin legături polare covalente. Molecula de apă este un dipol, asta explică multe dintre proprietățile pe care le prezintă. În special, este un solvent universal.

În mediul acvatic au loc aproape toate procesele chimice. Reacțiile interne ale metabolismului plastic și energetic la organismele vii sunt, de asemenea, efectuate folosind oxid de hidrogen.

Apa este considerată pe bună dreptate cea mai importantă substanță de pe planetă. Se știe că niciun organism viu nu poate trăi fără el. Pe Pământ poate exista în trei stări de agregare:

• lichid;
• gaz (abur);
• solid (gheață).

În funcție de izotopul hidrogenului inclus în moleculă, se disting trei tipuri de apă.

1. Lumină sau protium. Un izotop cu număr de masă 1. Formula - H 2 O. Aceasta este forma obișnuită pe care o folosesc toate organismele.
2. Deuteriu sau greu, formula sa este D 2 O. Contine izotopul 2 H.
3. Super grele sau tritiu. Formula arată ca T 3 O, izotop - 3 H.

Rezervele de apă proaspătă protium de pe planetă sunt foarte importante. Există deja o lipsă de ea în multe țări. Sunt dezvoltate metode pentru tratarea apei sărate pentru a produce apă potabilă.

Peroxidul de hidrogen este un remediu universal

Acest compus, așa cum sa menționat mai sus, este un excelent agent de oxidare. Cu toate acestea, cu reprezentanți puternici se poate comporta și ca un restaurator. În plus, are un efect bactericid pronunțat.

Un alt nume pentru acest compus este peroxid. În această formă este utilizat în medicină. O soluție de hidrat cristalin de 3% a compusului în cauză este un medicament medical care este utilizat pentru tratarea rănilor mici în scopul dezinfectării acestora. Cu toate acestea, s-a dovedit că acest lucru crește timpul de vindecare al rănii.

Peroxidul de hidrogen este, de asemenea, utilizat în combustibilul pentru rachete, în industrie pentru dezinfecție și albire și ca agent de spumare pentru producerea de materiale adecvate (spumă, de exemplu). În plus, peroxidul ajută la curățarea acvariilor, la albirea părului și la albirea dinților. Cu toate acestea, dăunează țesuturilor, așa că nu este recomandat de specialiști în aceste scopuri.