Химични свойства на водорода. Значението на водорода в природата

Най-често срещаният елемент във Вселената е водородът. Във въпроса за звездите тя има формата на ядра - протони - и е материал за термоядрени процеси. Почти половината от масата на Слънцето също се състои от молекули H₂

Позиция в периодичната система на химичните елементи Менделеев

Първият елемент, който отваря периодичната система, е водородът. Неговата атомна маса е 1.0079. Има две стабилни (противотум и деутерий) и един радиоактивен изотоп (тритий). Физическите свойства се определят от мястото на неметала в таблицата на химичните елементи. При нормални условия водородът (неговата формула е Н.₂) представлява газ, който е почти 15 пъти по-лек от въздуха. Структурата на атома на елемента е уникална: тя се състои само от ядро ​​и един електрон. Молекулата на материята е диатомна, частиците в нея са свързани чрез ковалентна неполярна връзка. Неговата енергийна интензивност е доста висока - 431 kJ. Това обяснява ниската химична активност на съединението при нормални условия. Електронната формула на водорода е, както следва: H: Н.

Веществото има редица свойства, които нямат аналози между другите неметали. Нека разгледаме някои от тях.

Разтворимост и топлопроводимост

Металите най-добре се използват за топлина, но водородът се доближава до топлинната проводимост. Обяснението на този феномен се крие в много високата скорост на топлинното движение на светлинните молекули на материята, поради което във водородна атмосфера нагретият обект се охлажда 6 пъти по-бързо, отколкото във въздуха. Съединението може да се разтваря добре в метали, например, почти 900 обема водород може да се абсорбира от един обем паладий. Металите могат да се присъединят към H₂ при химични реакции, при които се проявяват окислителните свойства на водорода. В този случай се образуват хидриди:

2Na + H₂ = 2 NaH.

В тази реакция атомите на елемента вземат електрони от металните частици, превръщайки се в аниони с единичен отрицателен заряд. Просто вещество H₂ в този случай той е окислител, който за него обикновено не е типичен.

Водород като редуциращо средство

Комбинира метали и водород не само с висока топлопроводимост, но и способността на техните атоми в химичните процеси да се откажат от собствените си електрони, т.е. да окисляват. Например, основните окиси реагират с водород. Окислително-редукционната реакция завършва с изолиране на чист метал и образуването на водни молекули:

CuO + H₂ = Cu + Н₂О.

Взаимодействието на веществото с кислорода при нагряване също води до производството на молекули на водата. Процесът е екзотермичен и е придружен от освобождаването на голямо количество топлинна енергия. Ако газовата смес H₂ и О₂ реагира в съотношение 2: 1, нарича се експлозивен газ, тъй като когато се запали, той експлодира:

2H₂ + О₂ = 2Н₂О.

Водата е водороден оксид и играе важна роля за формирането на хидросферата на Земята, климата и времето. Тя осигурява цикъл от елементи в природата, подкрепя всички жизнени процеси на организмите - жителите на нашата планета.

Взаимодействие с неметали

Най-важните химични свойства на водорода са неговите реакции с неметални елементи. При нормални условия водородни молекули са химически инертни, поради което веществото може да реагира само с халогени, например с флуор или хлор, като е най-активен сред всички неметали. По този начин, смес от флуор и водород избухва на тъмно или на студено и с хлор - при нагряване или на светлина. Реакционните продукти са водородни халиди, чиито водни разтвори са известни като флуоридни и хлорни киселини. При азота веществото взаимодейства при температура 450-500 градуса, налягане 30-100 mPa и в присъствието на катализатор:

N2 + 3H2 hArr-p, t, кат hArr- 2NH₃.

Посочените химични свойства на водорода са от голямо значение за промишлеността. Например можете да получите ценен химически продукт - амоняк. Това е основната суровина за производството на нитрати и азотни торове: карбамид, амониев нитрат.

Органични вещества

Реакцията на съединението между въглерода и водорода води до производството на най-простия въглеводород - метан:

С + 2Н₂ = СН_4.

Веществото е съществена част от естествения и свързан нефтен газ. Те се използват като ценно гориво и суровина за индустрията на органичния синтез.

В химията на въглеродните съединения елементът е част от огромен брой вещества: алкани, алкени, въглехидрати, алкохоли и др. Много реакции на органични съединения с Н молекули₂. Те имат общо име - хидрогениране или хидрогениране. Така че, алдехидите могат да бъдат редуцирани от водород до алкохоли, ненаситени въглеводороди - до алкани. Например, етиленът се превръща в етан:

C₂Н₄ + Н₂ = С₂Н₆.

От особена практическа важност са химичните свойства на водорода, като например хидрогенирането на течни масла: слънчогледово, царевично и рапично масло. Това води до производството на твърда мазнина - саламаса, която се използва при производството на глицерин, сапун, стеарин и твърди маргаринови сортове. За подобряване на външния вид и вкуса на хранителния продукт, мляко, животински мазнини, захар, витамини се добавят към него.

В тази статия изследвахме свойствата на водорода и разбрахме неговата роля в природата и човешкия живот.