Въпросът е водородът? Химични и физични свойства на водорода

всеки химически елемент

Водородът не е просто елемент, а също така и просто вещество, както и неразделна част от много сложни съединения - биогенен и органогенен елемент. Ето защо ние разглеждаме неговите характеристики и свойства по-подробно.

Водород като химически елемент

Водородът е елемент от първата група на основната подгрупа, както и седмата група от основната подгрупа в първия малък период. Този период се състои само от два атома: хелий и елемент, който обмисляме. Нека опишем основните характеристики на положението на водорода в периодичната система.

1. Редовният брой на водорода е 1, броят на електроните е същият, съответно, същият брой протони. Атомната маса е 1.00795. Съществуват три изотопа на даден елемент с масови номера 1, 2, 3. Все пак, свойствата на всеки от тях са много различни, тъй като увеличаването на масата дори и при единството е само двойно за водорода.
2. Какво е отвън енергийно ниво тя съдържа само един електронен, позволява да се проявява към него едновременно оксидативни и редуциращи свойства. Освен това, след като електронът се освободи, в него остава свободна орбита, която участва в образуването на химични връзки чрез донор-акцепторния механизъм.
3. Водородът е силен редуциращ агент. Ето защо основната група е първата група от основната подгрупа, където ръководи най-активните метали - алкални.
4. Въпреки това, когато взаимодейства със силни редуциращи агенти, като например метали, може да бъде окислител, като взема електрони. Тези съединения се наричат ​​хидриди. Въз основа на това той води подгрупа халогени, с която е сходна.
5. Благодарение на много малката атомна маса, водородът се счита за най-лекия елемент. В допълнение, неговата плътност също е много малка, така че е и стандарт на лекота.

По този начин е очевидно, че водородният атом е напълно уникален елемент, за разлика от всеки друг елемент. Следователно, неговите свойства също са специални, а простите и сложни вещества, които се образуват, са много важни. Нека ги разгледаме допълнително.

Обикновено вещество

Ако говорим за този елемент като молекула, тогава трябва да кажем, че той е диатомичен. Тоест водородът (просто вещество) е газ. Нейната емпирична формула ще бъде написана като H₂, и графика - чрез една сигма-връзка H-H. Механизмът на образуване на връзката между атомите е ковалентен неполярен.

Дори Хенри Кавендиш през 1766 г. успява да открие това вещество. Той беше този, който доказва, че водородът е газ и който е способен да избухне във въздуха. По-късно свойствата бяха добре проучени, стана ясно, че веществото е най-лесно сред познатите.

Дори по-късно Лавоазие даде името (както на елемента, така и на веществото, което се основава на него) на латински - hydrogenium, което в превод означава "раждане на вода". През 1781 г. откривателят на този елемент, Хенри Кавендиш, доказва, че водата е комбинация от водород и кислород, т.е. продукт на тяхното взаимодействие. И този лек газ също беше много възпламеним, известен още през 16-ти век, това се отразява в записите на Парацелз.

По този начин молекулярният водород е много естествено и естествено образувано газово съединение, състоящо се от два атома, които могат да експлодират във въздуха. В допълнение, молекулата може да се разпадне в атоми, които участват в ядрени реакции, превръщайки се в хелиеви ядра. Тези процеси протичат непрекъснато на Слънцето и в пространството, които са основните доставчици на тази връзка.

Водородът е вещество, което може да се прояви както като окислител, така и като редуциращо средство. Той също така намира широко приложение в човешката дейност.

Физични свойства

Физическите параметри на водорода са следните:

1. Точката на кипене е (-252.76 ⁰C).
2. Точка на топене - (-259.2 ⁰C).
3. В посочения температурен диапазон има безцветна течност, която няма миризма.
4. При много високо налягане има снежни кристали на твърд водород.
5. При определени условия (високо налягане и ниски температури) е възможно да се промени металното състояние.
6. Почти nerastvorim във вода, така че е възможно да се съберат по метода на изместване на вода в производството в лабораторията.
7. При нормални условия водородът е газ, който не усеща мириса, цвета и вкуса.
8. Това е гориво и експлозивно вещество.
9. Той се разтваря добре в металите, защото е в състояние да дифундира през тяхната дебелина.
10. Приблизително 14,5 пъти този газ е по-лек от въздуха.

Кристалната решетка на простата субстанция е молекулярна, връзките са слаби, така че те лесно могат да бъдат унищожени.

Химични свойства

Както вече бе споменато по-горе, водородът може да проявява както редуциращи, така и окислителни свойства. Възможните състояния на окисляване на елемента са 1- 1-. Следователно, често се използва в промишлеността за синтези и различни реакции.

Оксидиращи свойства на водорода

1. Взаимодействие с активен метали (алкални и алкалоземна пръст) при нормални условия води до образуването на солеви съединения, наречени хидриди. Например: LiH, CaH₂, KH, MgH₂ и други.
2. Съединения с нискоактивни метали под влияние на високи температури или силно осветяване (фотохимично иницииране на реакции) също образуват хидриди.

Редукционни свойства на водорода

1. Взаимодействие при нормални условия само с флуор (като силен окислител). В резултат на това се образува водороден флуорид или хидрофлуоринова киселина HF.
2. Взаимодействие с практически всички неметали, но при някои доста строги условия. Примери за съединения: Н₂S, NH₃, Н₂О, РН₃, SiH₄ и други.
3. Възстановява металите от техните оксиди до прости вещества. Това е един от индустриалните методи за получаване на метали, наречена водородна термина.

Отделно, трябва да отделим реакциите, които се използват при органичния синтез. Те се наричат ​​хидрогениране-насищане с водород и дехидрогениране, т.е. разцепването му от молекулата. Въз основа на тези методи на трансформация се произвеждат много въглеводороди и други органични съединения.

Да бъдеш в природата

Водородът е най-често срещаното вещество на нашата планета и отвъд нея. В крайна сметка, практически цялото междузвездно пространство и звезди се състоят точно от тази връзка. В космоса може да съществува във формата:

• плазма;
• газ;
• йони;
• атома;
• молекули.

Има няколко вида облаци с различна плътност, състоящи се точно в това вещество.

Ако говорим за размножаване конкретно в земната кора, тогава водородът се нарежда на второ място в броя на атомите след кислород, около 17%. В свободната форма е рядко, само в малки количества в състава на сухия въздух. Най-често срещаното съединение на този елемент е водата. В състава си той се среща на планетата.

Водородът също е задължителен компонент на всеки жив организъм. А в човешкото тяло делът на този атом е 63%. Водородът е органогенен елемент, поради което образува молекули на протеини, мазнини, въглехидрати и нуклеинови киселини, както и много други жизненоважни съединения.

приемане

Има различни начини за получаване на газ, който обмисляме. Те включват няколко промишлени и лабораторни възможности за синтез.

Индустриални методи производство на водород:

1. Преобразуване на пара от метан.
2. Газификация на въглища - процесът включва нагряване на въглища на 1000 ⁰С, което води до образуване на водород и въглища с високо съдържание на въглерод.
3. Електролиза. Този метод може да се използва само за водни разтвори на различни соли, тъй като топените не водят до изпускане на вода при катода.

Лабораторни методи за производство на водород:

1. Хидролиза на метални хидриди.
2. Ефектът на разредените киселини върху активните метали и средната активност.
3. Взаимодействие на алкални и алкалоземни метали с вода.

За да се събере образуваният водород, е необходимо да държите тръбата с главата надолу. В крайна сметка този газ не може да се събира като например въглероден диоксид. Водородът е много по-лек от въздуха. Бързо изпарява и в големи количества, когато се смесва с въздуха. Ето защо епруветката трябва да се обърне. След пълненето трябва да се затвори с гумена запушалка.

За да проверите чистотата на събрания водород, трябва да донесете светещ мач на врата. Ако памукът е глух и тих - това означава, че газът е чист, с минимални примеси на въздух. Ако са силни и свирки - мръсни, с голям процент чуждестранни компоненти.

Области на използване

При изгаряне на водорода се отделя толкова енергия (топлина), че този газ се счита за най-печелившото гориво. Освен това е екологично чист. До този момент обаче използването му в тази област е ограничено. Това се дължи на неоснователните и нерешени проблеми на синтеза на чист водород, който би бил подходящ за използване като гориво в реактори, двигатели и преносими устройства, както и отоплителни котли за жилищни сгради.

В края на краищата методите за получаване на този газ са доста скъпи, затова е необходимо първо да се разработи специален метод за синтез. Един, който ще ви позволи да получите продукта в големи обеми и с минимални разходи.

Възможно е да се отделят няколко основни зони, в които се използва газът, считан от нас.

1. Химически синтез. Въз основа на хидрогенирането се получават сапуни, маргарини и пластмаси. С участието на водород, метанол и амоняк се синтезират, както и други съединения.
2. В хранително-вкусовата промишленост - като добавка E949.
3. Авиационна промишленост (ракетно инженерство, строителство на въздухоплавателни средства).
4. Енергетика.
5. Метеорология.
6. Гориво от екологично чист вид.

Очевидно е, че водородът е толкова важен, колкото и в природата. Още по-голяма роля играят различните формирани от него съединения.

Водородни съединения

Това са сложни вещества, съдържащи водородни атоми. Съществуват няколко основни вида такива вещества.

1. Водородни халиди. Общата формула е HHal. Водният хлорид е от особено значение сред тях. Това е газ, който се разтваря във вода, за да се образува разтвор на солна киселина. Тази киселина се използва широко в практически всички химически синтези. И органични и неорганични. Водородният хлорид е съединение, имащо емпирична формула на HCL и е една от най-големите по отношение на производството в нашата страна годишно. Водородните халогениди включват флуороводород, флуороводород и бромоводород. Всички те образуват съответните киселини.
2. Летливи водородни съединения на неметалните. Почти всички от тях са достатъчно отровни газове. Например, сероводород, метан, силан, фосфин и др. В същото време много лесно запалими.
3. Хидридите са съединения с метали. Свържете се с класа соли.
4. Хидроксиди: основи, киселини и амфотерни съединения. Съставът им задължително включва водородни атоми, един или повече. Пример: NaOH, К₂[AL (OH)₄], Н.₂SO₄ и други.
5. Водороден хидроксид. Това съединение е по-често известно като вода. Друго име е водородния оксид. Емпиричната формула изглежда така: H₂О.
6. Водороден пероксид. Това е най-силният оксидатор, чиято формула има формата Н₂ох₂.
7. Многобройни органични съединения: въглеводороди, протеини, мазнини, липиди, витамини, хормони, етерични масла и други.

Очевидно разнообразието на съединенията на разглеждания елемент е много голямо. Това отново потвърждава голямото си значение за природата и човека, както и за всички живи същества.

Водороден оксид - това е най-добрият разтворител

Както вече беше споменато по-горе, общото име на това вещество е водата. Състои се от два водородни атома и един кислород, свързани помежду си чрез ковалентни полярни връзки. Водната молекула е дипол, което обяснява много от свойствата, които показва. По-специално, той е универсален разтворител.

Във водната среда се случват практически всички химически процеси. Вътрешните реакции на пластичния и енергиен метаболизъм в живите организми също се извършват с помощта на водороден оксид.

Водата правилно се смята за най-важното вещество на планетата. Известно е, че без него не може да живее жив организъм. На Земята тя може да съществува в три съвкупни състояния:

• течност;
• газ (пара);
• твърдо вещество (лед).

В зависимост от водородния изотоп, който е част от молекулата, има три вида вода.

1. Светли или противоположни. Изотоп с масов номер 1. Формула - Н.₂А. Това е обичайна форма, използвана от всички организми.
2. Деутерий или тежък, неговата формула е D₂О. Съдържа изотоп ²Н.
3. Супер тежки или тритий. Формулата изглежда като T₃О, изотоп - ³Н.

Много важни са запасите от свежа вода против планетата. Вече в много страни липсва. Разработени са методи за обработка на солена вода за пиене.

Водородният пероксид е универсално лекарство

Това съединение, както е споменато по-горе, е отличен окислител. Въпреки това със силни представители може да се държи като редуктор също. Освен това има подчертан бактерициден ефект.

Друго име за това съединение е пероксидът. Тя е в тази форма се използва в медицината. 3% разтвор на кристален хидрат на въпросното съединение е лекарство, което се използва за лечение на малки рани с цел дезактивация. Оказа се обаче, че лечението на раната във времето се увеличава.

Също така, водородният пероксид се използва в ракетно гориво, в индустрията за дезинфекция и избелване, като пенообразуващо средство за производството на подходящи материали (например пяна). Освен това пероксидът помага за почистването на аквариумите, обезцветява косата и избелва зъбите. В същото време обаче тя уврежда тъканите, така че специалистите не се препоръчват за тази цел.