Nastaneta vodik in baza. Fizikalne lastnosti vodika. Lastnosti in uporaba vodika. Vodikov peroksid je univerzalno zdravilo

Vodik je enostavna snov H2 (dihidrogen, diprotij, lahki vodik).

Na kratko vodikova značilnost:

• Nekovinski.
• Brezbarven plin, ki ga je težko utekočiniti.
• Slabo topen v vodi.
• Bolje se topi v organskih topilih.
• Kemisorpcija s kovinami: železo, nikelj, platina, paladij.
• Močno redukcijsko sredstvo.
• Interagira (pri visokih temperaturah) z nekovinami, kovinami, kovinskimi oksidi.
• Atomski vodik H0, pridobljen s termično razgradnjo H2, ima največjo redukcijsko sposobnost.
• Vodikovi izotopi:
  • 1 H - protij
  • 2 H - devterij (D)
  • 3 H - tritij (T)
• Relativna molekulska masa = 2,016
• Relativna gostota trdnega vodika (t=-260°C) = 0,08667
• Relativna gostota tekočega vodika (t=-253°C) = 0,07108
• Nadtlak (št.) = 0,08988 g/l
• temperatura tališča = -259,19°C
• vrelišče = -252,87°C
• Volumetrični koeficient topnosti vodika:
  • (t=0°C) = 2,15;
  • (t=20°C) = 1,82;
  • (t=60°C) = 1,60;

1. Termična razgradnja vodika(t=2000-3500°C):
H 2 ↔ 2H 0

2. Interakcija vodika z nekovine:

• H 2 +F 2 = 2HF (t=-250..+20°C)
• H 2 +Cl 2 = 2HCl (pri sežigu ali izpostavljenosti svetlobi pri sobni temperaturi):
  • Cl 2 = 2Cl 0
  • Cl 0 + H 2 = HCl + H 0
  • H 0 + Cl 2 = HCl + Cl 0
• H 2 +Br 2 = 2HBr (t=350-500°C, platinasti katalizator)
• H 2 +I 2 = 2HI (t=350-500°C, platinasti katalizator)
• H 2 +O 2 = 2H 2 O:
  • H 2 + O 2 = 2OH 0
  • OH 0 + H 2 = H 2 O + H 0
  • H 0 + O 2 = OH 0 + O 0
  • O 0 + H 2 = OH 0 + H 0
• H 2 +S = H 2 S (t=150..200°C)
• 3H 2 +N 2 = 2NH 3 (t=500°C, železov katalizator)
• 2H 2 +C(koks) = CH 4 (t=600°C, platinasti katalizator)
• H 2 +2C (koks) = C 2 H 2 (t=1500..2000°C)
• H 2 +2C(koks)+N 2 = 2HCN (t več kot 1800°C)

3. Interakcija vodika z kompleksne snovi:

• 4H 2 +(Fe II Fe 2 III)O 4 = 3Fe+4H 2 O (t več kot 570°C)
• H 2 +Ag 2 SO 4 = 2Ag+H 2 SO 4 (t več kot 200°C)
• 4H 2 +2Na 2 SO 4 = Na 2 S + 4H 2 O (t = 550-600°C, katalizator Fe 2 O 3)
• 3H 2 +2BCl 3 = 2B+6HCl (t = 800-1200°C)
• H 2 +2EuCl 3 = 2EuCl 2 +2HCl (t = 270°C)
• 4H 2 +CO 2 = CH 4 +2H 2 O (t = 200°C, CuO 2 katalizator)
• H 2 +CaC 2 = Ca+C 2 H 2 (t nad 2200°C)
• H 2 +BaH 2 = Ba(H 2) 2 (t do 0°C, raztopina)

4. Udeležba vodika pri redoks reakcije:

• 2H 0 (Zn, razb. HCl) + KNO 3 = KNO 2 + H 2 O
• 8H 0 (Al, konc. KOH)+KNO 3 = NH 3 +KOH+2H 2 O
• 2H 0 (Zn, razb. HCl) + EuCl 3 = 2EuCl 2 + 2HCl
• 2H 0 (Al)+NaOH(konc.)+Ag 2 S = 2Ag↓+H 2 O+NaHS
• 2H 0 (Zn, razt. H 2 SO 4) + C 2 N 2 = 2HCN

Vodikove spojine

D 2 - dideuterij:

• Težki vodik.
• Brezbarven plin, ki ga je težko utekočiniti.
• Didevterij je v naravnem vodiku 0,012-0,016 % (po masi).
• V plinski mešanici dideuterija in protija pride do izmenjave izotopov pri visokih temperaturah.
• Rahlo topen v navadni in težki vodi.
• Pri navadni vodi je izmenjava izotopov zanemarljiva.
• Kemijske lastnosti so podobne lahkemu vodiku, vendar je didevterij manj reaktiven.
• Relativna molekulska masa = 4,028
• Relativna gostota tekočega dideuterija (t=-253°C) = 0,17
• temperatura tališča = -254,5°C
• vrelišče = -249,49°C

T 2 - ditirij:

• Super težki vodik.
• Brezbarven radioaktivni plin.
• Razpolovna doba 12,34 let.
• Ditritij v naravi nastane kot posledica bombardiranja jeder 14 N z nevtroni iz kozmičnega sevanja; sledi ditirija so našli v naravnih vodah.
• Ditritij se proizvaja v jedrskem reaktorju z obstreljevanjem litija s počasnimi nevtroni.
• Relativna molekulska masa = 6,032
• temperatura tališča = -252,52°C
• vrelišče = -248,12°C

HD - vodikov devterij:

• Brezbarvni plin.
• Ne topi se v vodi.
• Kemijske lastnosti, podobne H2.
• Relativna molekulska masa = 3,022
• Relativna gostota trdnega vodika devterija (t=-257 °C) = 0,146
• Nadtlak (št.) = 0,135 g/l
• temperatura tališča = -256,5°C
• vrelišče = -251,02°C

Vodikovi oksidi

H 2 O - voda:

• Brezbarvna tekočina.
• Glede na izotopsko sestavo kisika je voda sestavljena iz H 2 16 O z nečistočami H 2 18 O in H 2 17 O
• Glede na izotopsko sestavo vodika je voda sestavljena iz 1 H 2 O s primesjo HDO.
• Tekoča voda je podvržena protolizi (H 3 O + in OH -):
  • H3O+ (oksonijev kation) je najmočnejša kislina v vodni raztopini;
  • OH - (hidroksidni ion) je najmočnejša baza v vodni raztopini;
  • Voda je najšibkejši konjugirani protolit.
• Z mnogimi snovmi tvori voda kristalne hidrate.
• Voda je kemično aktivna snov.
• Voda je univerzalno tekoče topilo za anorganske spojine.
• Relativna molekulska masa vode = 18,02
• Relativna gostota trdne vode (ledu) (t=0°C) = 0,917
• Relativna gostota tekoče vode:
  • (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
• gostota (n.s.) = 0,8652 g/l
• tališče = 0°C
• vrelišče = 100°C
• Ionski produkt vode (25°C) = 1,008·10 -14

1. Toplotna razgradnja vode:
2H 2 O ↔ 2H 2 +O 2 (nad 1000 °C)

D 2 O - devterijev oksid:

• Težka voda.
• Brezbarvna higroskopna tekočina.
• Viskoznost je višja od viskoznosti vode.
• Meša se z navadno vodo v neomejenih količinah.
• Izotopska izmenjava proizvaja poltežko vodo HDO.
• Moč topila je manjša kot pri navadni vodi.
• Kemijske lastnosti devterijevega oksida so podobne kemijskim lastnostim vode, vendar vse reakcije potekajo počasneje.
• Težka voda je prisotna v naravni vodi (masno razmerje do navadne vode 1:5500).
• Devterijev oksid pridobivajo s ponavljajočo se elektrolizo naravne vode, pri kateri se težka voda kopiči v ostanku elektrolita.
• Relativna molekulska masa težke vode = 20,03
• Relativna gostota tekoče težke vode (t=11,6°C) = 1,1071
• Relativna gostota tekoče težke vode (t=25°C) = 1,1042
• temperatura taljenja = 3,813°C
• vrelišče = 101,43°C

T 2 O - tritijev oksid:

• Super težka voda.
• Brezbarvna tekočina.
• Viskoznost je višja in moč raztapljanja manjša kot pri navadni in težki vodi.
• Meša se z navadno in težko vodo v neomejenih količinah.
• Izotopska izmenjava z navadno in težko vodo povzroči nastanek HTO, DTO.
• Kemijske lastnosti super težke vode so podobne kemijskim lastnostim vode, le da vse reakcije potekajo še počasneje kot v težki vodi.
• Sledi tritijevega oksida najdemo v naravni vodi in ozračju.
• Supertežko vodo dobimo s prehodom tritija preko vročega bakrovega oksida CuO.
• Relativna molekulska masa super težke vode = 22,03
• tališče = 4,5°C

Kemijske lastnosti vodika

V običajnih pogojih je molekularni vodik razmeroma malo aktiven, neposredno se povezuje le z najbolj aktivnimi nekovinami (s fluorom in na svetlobi s klorom). Vendar pa pri segrevanju reagira z mnogimi elementi.

Vodik reagira s preprostimi in kompleksnimi snovmi:

- Interakcija vodika s kovinami vodi v nastanek kompleksnih snovi - hidridov, v kemijskih formulah katerih je kovinski atom vedno na prvem mestu:

Pri visoki temperaturi vodik neposredno reagira z nekaterimi kovinami(alkalne, zemeljsko alkalijske in druge), ki tvorijo bele kristalne snovi - kovinske hidride (Li H, Na H, KH, CaH 2 itd.):

H 2 + 2Li = 2LiH

Kovinski hidridi se zlahka razgradijo z vodo, da nastanejo ustrezne alkalije in vodik:

pribl H 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

- Ko vodik medsebojno deluje z nekovinami nastanejo hlapne vodikove spojine. V kemijski formuli hlapne vodikove spojine je lahko vodikov atom na prvem ali drugem mestu, odvisno od njegove lokacije v PSHE (glej ploščico na diapozitivu):

1). S kisikom Vodik tvori vodo:

Video "Izgorevanje vodika"

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q

Pri normalnih temperaturah reakcija poteka izjemno počasi, nad 550°C – z eksplozijo (imenovana je zmes 2 volumnov H 2 in 1 volumna O 2). eksploziven plin) .

Video "Eksplozija detonacijskega plina"

Video "Priprava in eksplozija eksplozivne mešanice"

2). S halogeni Vodik tvori vodikove halogenide, na primer:

H 2 + Cl 2 = 2HCl

Hkrati vodik eksplodira s fluorom (tudi v temi in pri – 252°C), s klorom in bromom reagira le ob osvetlitvi ali segrevanju, z jodom pa le pri segrevanju.

3). Z dušikom Vodik reagira v amoniak:

ZN 2 + N 2 = 2NH 3

samo na katalizatorju in pri povišanih temperaturah in tlakih.

4). Pri segrevanju vodik burno reagira z žveplom:

H 2 + S = H 2 S (vodikov sulfid),

veliko težje s selenom in telurijem.

5). S čistim ogljikom Vodik lahko reagira brez katalizatorja le pri visokih temperaturah:

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

- Vodik je podvržen substitucijski reakciji s kovinskimi oksidi , v tem primeru se v izdelkih tvori voda in kovina se reducira. Vodik - ima lastnosti reducenta:

Uporablja se vodik za predelavo številnih kovin, saj odvzema kisik njihovim oksidom:

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

Uporaba vodika

Video "Uporaba vodika"

Trenutno se vodik proizvaja v ogromnih količinah. Zelo velik del se ga uporabi pri sintezi amoniaka, hidrogeniranju maščob ter pri hidrogeniranju premoga, olj in ogljikovodikov. Poleg tega se vodik uporablja za sintezo klorovodikove kisline, metilnega alkohola, cianovodikove kisline, pri varjenju in kovanju kovin, pa tudi pri izdelavi žarnic z žarilno nitko in dragih kamnov. Vodik se prodaja v jeklenkah pod tlakom nad 150 atm. Obarvana sta temno zeleno in imata rdeč napis "Hydrogen".

Vodik se uporablja za pretvorbo tekočih maščob v trdne maščobe (hidrogeniranje), pri čemer se s hidrogeniranjem premoga in kurilnega olja proizvaja tekoče gorivo. V metalurgiji se vodik uporablja kot redukcijsko sredstvo za okside ali kloride za proizvodnjo kovin in nekovin (germanija, silicija, galija, cirkonija, hafnija, molibdena, volframa itd.).

Praktična uporaba vodika je raznolika: običajno se uporablja za polnjenje balonov s sondami, v kemični industriji služi kot surovina za proizvodnjo številnih zelo pomembnih izdelkov (amoniak itd.), V prehrambeni industriji - za proizvodnjo trdnih maščob iz rastlinskih olj itd. Visoka temperatura (do 2600 °C), ki jo dobimo z zgorevanjem vodika v kisiku, se uporablja za taljenje ognjevzdržnih kovin, kremena itd. Tekoči vodik je eno najučinkovitejših reaktivnih goriv. Letna svetovna poraba vodika presega 1 milijon ton.

SIMULATORJI

št. 2. vodik

NALOGE NALOGE

Naloga št. 1
Zapišite reakcijske enačbe za interakcijo vodika z naslednjimi snovmi: F 2, Ca, Al 2 O 3, živosrebrov (II) oksid, volframov (VI) oksid. Poimenujte reakcijske produkte, navedite vrste reakcij.

Naloga št. 2
Izvedite transformacije po shemi:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Naloga št. 3.
Izračunajte maso vode, ki jo lahko dobite s sežiganjem 8 g vodika?

Ko začnemo obravnavati kemijske in fizikalne lastnosti vodika, je treba opozoriti, da je ta kemični element v običajnem stanju v plinasti obliki. Brezbarvni vodikov plin je brez vonja in okusa. Prvič je bil ta kemični element poimenovan vodik po tem, ko je znanstvenik A. Lavoisier izvedel poskuse z vodo, zaradi česar je svetovna znanost izvedela, da je voda večkomponentna tekočina, ki vsebuje vodik. Ta dogodek se je zgodil leta 1787, toda dolgo pred tem datumom je bil vodik znan znanstvenikom pod imenom "vnetljiv plin".

Vodik v naravi

Po mnenju znanstvenikov je vodik v zemeljski skorji in vodi (približno 11,2% celotne količine vode). Ta plin je del številnih mineralov, ki jih človeštvo že stoletja pridobiva iz nedrja zemlje. Nekatere lastnosti vodika so značilne za nafto, naravne pline in glino ter za živalske in rastlinske organizme. Toda v svoji čisti obliki, torej brez kombinacije z drugimi kemičnimi elementi periodnega sistema, je ta plin v naravi izjemno redek. Ta plin lahko pride na površje zemlje med vulkanskimi izbruhi. Prosti vodik je v ozračju prisoten v zanemarljivih količinah.

Kemijske lastnosti vodika

Ker so kemijske lastnosti vodika heterogene, ta kemični element spada tako v I. skupino Mendelejevega sistema kot v VII. skupino sistema. Kot član prve skupine je vodik v bistvu alkalna kovina, ki ima oksidacijsko stanje +1 v večini spojin, v katerih se nahaja. Enaka valenca je značilna za natrij in druge alkalijske kovine. Zaradi teh kemijskih lastnosti vodik velja za element, podoben tem kovinam.

Če govorimo o kovinskih hidridih, potem ima vodikov ion negativno valenco - njegovo oksidacijsko stanje je -1. Na+H- je zgrajen po enaki shemi kot Na+Cl- klorid. To dejstvo je razlog za uvrstitev vodika v skupino VII periodnega sistema. Vodik, ki je v stanju molekule, pod pogojem, da je v običajnem okolju, je neaktiven in se lahko kombinira izključno z nekovinami, ki so zanj bolj aktivne. Te kovine vključujejo fluor; v prisotnosti svetlobe se vodik poveže s klorom. Če se vodik segreje, postane bolj aktiven in reagira s številnimi elementi periodnega sistema Mendelejeva.

Atomski vodik ima bolj aktivne kemijske lastnosti kot molekularni vodik. Molekule kisika tvorijo vodo - H2 + 1/2O2 = H2O. Pri interakciji vodika s halogeni nastanejo vodikovi halogenidi H2 + Cl2 = 2HCl, vodik pa vstopi v to reakcijo v odsotnosti svetlobe in pri precej visokih negativnih temperaturah - do - 252 ° C. Kemične lastnosti vodika omogočajo njegovo uporabo za redukcijo številnih kovin, saj pri reakciji vodik absorbira kisik iz kovinskih oksidov, na primer CuO + H2 = Cu + H2O. Vodik sodeluje pri tvorbi amoniaka z interakcijo z dušikom v reakciji ZH2 + N2 = 2NH3, vendar pod pogojem, da uporabimo katalizator in povečamo temperaturo in tlak.

Do močne reakcije pride, ko vodik reagira z žveplom v reakciji H2 + S = H2S, kar ima za posledico vodikov sulfid. Nekoliko manj aktivna je interakcija vodika s telurijem in selenom. Če ni katalizatorja, potem reagira s čistim ogljikom, vodik le pod pogojem, da se ustvarijo visoke temperature. 2H2 + C (amorfen) = CH4 (metan). Pri delovanju vodika z nekaterimi alkalnimi in drugimi kovinami nastanejo hidridi, na primer H2 + 2Li = 2LiH.

Fizikalne lastnosti vodika

Vodik je zelo lahka kemikalija. Vsaj znanstveniki pravijo, da trenutno ni lažje snovi od vodika. Njegova masa je 14,4-krat lažja od zraka, njegova gostota je 0,0899 g/l pri 0°C. Pri temperaturah -259,1 °C se vodik lahko tali - to je zelo kritična temperatura, ki ni značilna za pretvorbo večine kemičnih spojin iz enega stanja v drugo. Samo element, kot je helij, v tem pogledu presega fizikalne lastnosti vodika. Utekočinjenje vodika je težko, saj je njegova kritična temperatura (-240°C). Vodik je najbolj toplotno prevoden plin, ki ga pozna človeštvo. Vse zgoraj opisane lastnosti so najpomembnejše fizikalne lastnosti vodika, ki jih ljudje uporabljajo za posebne namene. Prav tako so te lastnosti najpomembnejše za sodobno znanost.

Poglejmo, kaj je vodik. Kemijske lastnosti in proizvodnja te nekovine se preučujejo v šolskem tečaju anorganske kemije. Ta element je na čelu Mendelejevega periodnega sistema in si zato zasluži podroben opis.

Kratka informacija o odpiranju elementa

Preden si ogledamo fizikalne in kemijske lastnosti vodika, poglejmo, kako so našli ta pomemben element.

Kemiki, ki so delali v šestnajstem in sedemnajstem stoletju, so v svojih spisih večkrat omenili vnetljiv plin, ki se sprošča, ko so kisline izpostavljene aktivnim kovinam. V drugi polovici osemnajstega stoletja je G. Cavendish uspel zbrati in analizirati ta plin, ki mu je dal ime "vnetljiv plin".

Fizikalne in kemijske lastnosti vodika takrat niso bile preučene. Šele ob koncu osemnajstega stoletja je A. Lavoisier z analizo lahko ugotovil, da je ta plin mogoče dobiti z analizo vode. Malo kasneje je novi element začel imenovati hidrogen, kar v prevodu pomeni "roditi vodo". Vodik dolguje svoje sodobno rusko ime M. F. Solovjovu.

Biti v naravi

Kemijske lastnosti vodika je mogoče analizirati le na podlagi njegovega pojavljanja v naravi. Ta element je prisoten v hidro- in litosferi, prav tako pa je del mineralov: zemeljskega in povezanega plina, šote, nafte, premoga, oljnega skrilavca. Težko si je predstavljati odraslega, ki ne bi vedel, da je vodik sestavni del vode.

Poleg tega se ta nekovina nahaja v živalskih telesih v obliki nukleinskih kislin, beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob. Na našem planetu se ta element v prosti obliki nahaja precej redko, morda le v naravnem in vulkanskem plinu.

Vodik v obliki plazme predstavlja približno polovico mase zvezd in Sonca, je pa tudi del medzvezdnega plina. Na primer, v prosti obliki, pa tudi v obliki metana in amoniaka, je ta nekovina prisotna v kometih in celo na nekaterih planetih.

Fizične lastnosti

Preden razmislimo o kemijskih lastnostih vodika, omenimo, da je v normalnih pogojih plinasta snov, lažja od zraka, ki ima več izotopskih oblik. Je skoraj netopen v vodi in ima visoko toplotno prevodnost. Procij, ki ima masno število 1, velja za najlažjo obliko. Tritij, ki ima radioaktivne lastnosti, nastane v naravi iz atmosferskega dušika, ko ga nevroni izpostavijo UV žarkom.

Značilnosti strukture molekule

Da bi razmislili o kemijskih lastnostih vodika in reakcijah, ki so zanj značilne, se osredotočimo na značilnosti njegove strukture. Ta dvoatomna molekula vsebuje kovalentno nepolarno kemično vez. Tvorba atomskega vodika je možna z interakcijo aktivnih kovin s kislinskimi raztopinami. Toda v tej obliki lahko ta nekovina obstaja le kratek čas; skoraj takoj se rekombinira v molekularno obliko.

Kemijske lastnosti

Oglejmo si kemijske lastnosti vodika. V večini spojin, ki jih tvori ta kemični element, ima oksidacijsko stanje +1, zaradi česar je podoben aktivnim (alkalijskim) kovinam. Glavne kemijske lastnosti vodika, ki ga označujejo kot kovino:

• interakcija s kisikom, da nastane voda;
• reakcija s halogeni, ki jo spremlja tvorba halogenovodika;
• proizvajajo vodikov sulfid z združevanjem z žveplom.

Spodaj je enačba za reakcije, ki označujejo kemijske lastnosti vodika. Upoštevajte, da kot nekovina (z oksidacijskim stanjem -1) deluje le v reakciji z aktivnimi kovinami in z njimi tvori ustrezne hidride.

Vodik pri običajnih temperaturah neaktivno reagira z drugimi snovmi, zato večina reakcij poteka šele po predgretju.

Oglejmo si podrobneje nekatere kemijske interakcije elementa, ki vodi Mendelejev periodični sistem kemičnih elementov.

Reakcijo nastajanja vode spremlja sproščanje 285,937 kJ energije. Pri povišanih temperaturah (več kot 550 stopinj Celzija) ta proces spremlja močna eksplozija.

Med tistimi kemijskimi lastnostmi vodikovega plina, ki so našli pomembno uporabo v industriji, je zanimiva njegova interakcija s kovinskimi oksidi. S katalitičnim hidrogeniranjem se v sodobni industriji predelujejo kovinski oksidi, na primer čista kovina se izolira iz železovega kamna (mešani železov oksid). Ta metoda omogoča učinkovito recikliranje odpadne kovine.

Sinteza amoniaka, ki vključuje interakcijo vodika z zračnim dušikom, je prav tako povprašena v sodobni kemični industriji. Med pogoji za to kemično interakcijo opazimo tlak in temperaturo.

Zaključek

Prav vodik je v normalnih pogojih nizko aktivna kemična snov. Ko se temperatura dvigne, se njegova aktivnost znatno poveča. Ta snov je v povpraševanju v organski sintezi. Na primer, hidrogeniranje lahko reducira ketone v sekundarne alkohole in pretvori aldehide v primarne alkohole. Poleg tega je mogoče s hidrogeniranjem pretvoriti nenasičene ogljikovodike iz razreda etilena in acetilena v nasičene spojine serije metana. Vodik upravičeno velja za preprosto snov, ki jo povprašuje sodobna kemična proizvodnja.

Ima svoj specifičen položaj v periodnem sistemu, ki odraža lastnosti, ki jih kaže, in govori o njegovi elektronski strukturi. Vendar pa je med vsemi en poseben atom, ki zaseda dve celici hkrati. Nahaja se v dveh skupinah elementov, ki sta si po svojih lastnostih povsem nasprotna. To je vodik. Zaradi takšnih lastnosti je edinstven.

Vodik ni samo element, ampak tudi enostavna snov, pa tudi sestavni del številnih kompleksnih spojin, biogeni in organogeni element. Zato podrobneje razmislimo o njegovih značilnostih in lastnostih.

Vodik kot kemijski element

Vodik je element prve skupine glavne podskupine, pa tudi sedme skupine glavne podskupine v prvi manjši periodi. To obdobje je sestavljeno iz samo dveh atomov: helija in elementa, ki ga obravnavamo. Opišimo glavne značilnosti položaja vodika v periodnem sistemu.

1. Atomsko število vodika je 1, število elektronov je enako in s tem je enako število protonov. Atomska masa - 1,00795. Obstajajo trije izotopi tega elementa z masnimi števili 1, 2, 3. Vendar so lastnosti vsakega od njih zelo različne, saj je povečanje mase vodika celo za eno takoj dvakratno.
2. Dejstvo, da vsebuje samo en elektron na svoji zunanji površini, mu omogoča, da uspešno kaže tako oksidacijske kot redukcijske lastnosti. Poleg tega po oddaji elektrona ostane prosta orbitala, ki sodeluje pri tvorbi kemičnih vezi po donorsko-akceptorskem mehanizmu.
3. Vodik je močno redukcijsko sredstvo. Zato se njegovo glavno mesto šteje za prvo skupino glavne podskupine, kjer vodi najbolj aktivne kovine - alkalije.
4. Vendar pa je lahko pri interakciji z močnimi redukcijskimi sredstvi, kot so kovine, tudi oksidant, ki sprejme elektron. Te spojine imenujemo hidridi. Po tej lastnosti vodi podskupino halogenov, s katerimi je podoben.
5. Zaradi zelo majhne atomske mase vodik velja za najlažji element. Poleg tega je tudi njegova gostota zelo nizka, zato je tudi merilo za lahkotnost.

Tako je očitno, da je atom vodika popolnoma edinstven element, za razliko od vseh drugih elementov. Posledično so posebne tudi njegove lastnosti, zelo pomembne pa so enostavne in kompleksne snovi, ki nastanejo. Razmislimo o njih naprej.

Preprosta snov

Če govorimo o tem elementu kot o molekuli, potem moramo reči, da je diatomska. To pomeni, da je vodik (preprosta snov) plin. Njegova empirična formula bo zapisana kot H2, njena grafična formula pa bo zapisana z enojno sigma H-H razmerjem. Mehanizem nastanka vezi med atomi je kovalentno nepolaren.

1. Parni reforming metana.
2. Uplinjanje premoga – postopek vključuje segrevanje premoga na 1000 0 C, pri čemer nastane vodik in visokoogljični premog.
3. elektroliza. Ta metoda se lahko uporablja samo za vodne raztopine različnih soli, saj taline ne vodijo do izpusta vode na katodi.

Laboratorijske metode za pridobivanje vodika:

1. Hidroliza kovinskih hidridov.
2. Vpliv razredčenih kislin na aktivne kovine in aktivnost medija.
3. Interakcija alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin z vodo.

Če želite zbrati proizvedeni vodik, morate epruveto držati obrnjeno navzdol. Navsezadnje tega plina ni mogoče zbirati na enak način kot na primer ogljikov dioksid. To je vodik, je veliko lažji od zraka. Hitro izhlapi, v velikih količinah pa ob mešanju z zrakom eksplodira. Zato je treba epruveto obrniti. Po polnjenju ga je treba zapreti z gumijastim zamaškom.

Če želite preveriti čistost zbranega vodika, morate k vratu prinesti prižgano vžigalico. Če je ploskanje medlo in tiho, je plin čist, z minimalnimi primesi zraka. Če je glasen in žvižga, je umazan, z velikim deležem tujih komponent.

Področja uporabe

Pri zgorevanju vodika se sprosti tako velika količina energije (toplote), da ta plin velja za najbolj donosno gorivo. Poleg tega je okolju prijazen. Vendar pa je do danes njegova uporaba na tem področju omejena. Razlog za to so nedomišljeni in nerešeni problemi sinteze čistega vodika, ki bi bil primeren za uporabo kot gorivo v reaktorjih, motorjih in prenosnih napravah ter kotlih za ogrevanje stanovanjskih prostorov.

Navsezadnje so metode za proizvodnjo tega plina precej drage, zato je najprej treba razviti posebno metodo sinteze. Takšno, ki vam bo omogočilo, da dobite izdelek v velikih količinah in z minimalnimi stroški.

Obstaja več glavnih področij, na katerih se uporablja plin, ki ga obravnavamo.

1. Kemijske sinteze. Hidrogeniranje se uporablja za proizvodnjo mil, margarin in plastike. S sodelovanjem vodika se sintetizirajo metanol in amoniak ter druge spojine.
2. V prehrambeni industriji - kot dodatek E949.
3. Letalska industrija (raketna znanost, proizvodnja letal).
4. Elektroenergetika.
5. meteorologija.
6. Okolju prijazno gorivo.

Očitno je vodik tako pomemben, kot ga je v naravi veliko. Še večjo vlogo imajo različne spojine, ki jih tvori.

Vodikove spojine

To so kompleksne snovi, ki vsebujejo vodikove atome. Obstaja več glavnih vrst takih snovi.

1. Vodikovi halogenidi. Splošna formula je HHal. Posebej pomemben med njimi je klorovodik. Je plin, ki se raztopi v vodi in tvori raztopino klorovodikove kisline. Ta kislina se pogosto uporablja v skoraj vseh kemičnih sintezah. Poleg tega tako organske kot anorganske. Vodikov klorid je spojina z empirično formulo HCL in je ena največjih letno proizvedenih pri nas. Vodikovi halogenidi vključujejo tudi vodikov jodid, vodikov fluorid in vodikov bromid. Vsi tvorijo ustrezne kisline.
2. Hlapljivi Skoraj vsi so zelo strupeni plini. Na primer vodikov sulfid, metan, silan, fosfin in drugi. Hkrati so zelo vnetljivi.
3. Hidridi so spojine s kovinami. Spadajo v razred soli.
4. Hidroksidi: baze, kisline in amfoterne spojine. Vsebujejo nujno atome vodika, enega ali več. Primer: NaOH, K 2, H 2 SO 4 in drugi.
5. Vodikov hidroksid. Ta spojina je bolj znana kot voda. Drugo ime je vodikov oksid. Empirična formula izgleda takole - H 2 O.
6. Vodikov peroksid. To je močan oksidant, katerega formula je H 2 O 2.
7. Številne organske spojine: ogljikovodiki, beljakovine, maščobe, lipidi, vitamini, hormoni, eterična olja in drugo.

Očitno je, da je raznolikost spojin elementa, ki ga obravnavamo, zelo velika. To še enkrat potrjuje njen velik pomen za naravo in človeka ter za vsa živa bitja.

- to je najboljše topilo

Kot je navedeno zgoraj, je splošno ime za to snov voda. Sestavljen je iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika, povezanih s kovalentnimi polarnimi vezmi. Molekula vode je dipol, kar pojasnjuje številne lastnosti, ki jih kaže. Predvsem je univerzalno topilo.

Skoraj vsi kemični procesi se odvijajo v vodnem okolju. Z vodikovim oksidom se izvajajo tudi notranje reakcije plastične in energetske presnove v živih organizmih.

Voda upravičeno velja za najpomembnejšo snov na planetu. Znano je, da noben živ organizem ne more živeti brez njega. Na Zemlji lahko obstaja v treh agregatnih stanjih:

• tekočina;
• plin (para);
• trdna (led).

Glede na izotop vodika, ki je vključen v molekulo, ločimo tri vrste vode.

1. Svetloba ali protij. Izotop z masnim številom 1. Formula - H 2 O. To je običajna oblika, ki jo uporabljajo vsi organizmi.
2. Devterij ali težka, njegova formula je D 2 O. Vsebuje izotop 2 H.
3. Super težka ali tritij. Formula izgleda kot T 3 O, izotop - 3 H.

Zaloge sveže protijske vode na planetu so zelo pomembne. V mnogih državah ga že zdaj primanjkuje. Razvijajo se metode za obdelavo slane vode za proizvodnjo pitne vode.

Vodikov peroksid je univerzalno zdravilo

Ta spojina, kot je navedeno zgoraj, je odličen oksidant. Pri močnih predstavnikih pa se lahko obnaša tudi kot restavrator. Poleg tega ima izrazit baktericidni učinek.

Drugo ime za to spojino je peroksid. V tej obliki se uporablja v medicini. 3% raztopina kristalnega hidrata obravnavane spojine je medicinsko zdravilo, ki se uporablja za zdravljenje manjših ran z namenom njihovega razkuževanja. Dokazano pa je, da to podaljša čas celjenja rane.

Vodikov peroksid se uporablja tudi v raketnem gorivu, v industriji za dezinfekcijo in beljenje ter kot penilo za proizvodnjo ustreznih materialov (pene npr.). Poleg tega peroksid pomaga pri čiščenju akvarijev, beljenju las in beljenju zob. Vendar pa povzroča škodo tkivom, zato ga strokovnjaki ne priporočajo za te namene.