Hidrogenul ca element chimic
Producerea și utilizarea hidrogenului
Proprietățile fizice și chimice ale hidrogenului
Apa. Proprietăți chimice și fizice
Rolul hidrogenului și al apei în natură
Hidrogenul ca element chimic
Hidrogenul este singurul element al sistemului periodic al lui DI Mendeleyev, a cărui locație este ambiguă. Simbolul său chimic în tabelul periodic a fost înregistrat de două ori: atât în grupurile IA, cât și în grupurile VIIA. Acest lucru se explică prin faptul că hidrogenul are o serie de proprietăți care o combină cu metale alcaline și halogeni (Tabelul 14).
Compararea proprietăților hidrogenului cu proprietățile metalelor alcaline și a halogenurilor
Similaritatea cu metalele alcaline
Similaritate cu halogeni
La nivelul energiei externe, atomii de hidrogen conțin un electron. Hidrogenul se referă la elementele s
Înainte de finalizarea nivelului extern și unic, atomii de hidrogen, precum atomii de halogen, nu au un electron
Hidrogenul are proprietati regenerative. Ca rezultat al oxidării, hidrogenul produce starea de oxidare cea mai frecvent întâlnită în compușii săi +1
Hidrogenul, ca halogeni, în compușii cu metale alcaline și alcalino-pământoase are un grad de oxidare -1, ceea ce confirmă proprietățile sale oxidante.
Se presupune că în spațiu există hidrogen solid cu o latură de cristal metalic.
Ca și fluor și clor, hidrogenul în condiții normale este un gaz. Moleculele sale, ca și moleculele de halogeni, sunt diatomice și se formează printr-o legătură covalentă nepolară
În natură, există hidrogen sub formă de trei izotopi cu numere sovymi-masa 1, 2 și 3: H protiu 1 1, 2 1 D deuteriu și trei 3-a 1 T. Primele două sunt izotopi stabili și TRE-III - radioactive. În amestecul natural al izotopilor predomină antimul. Relațiile cantitative dintre izotopii N.D.T sunt 1. 1.46 • 10-5. 4.00 • 10 -15.
Compușii izotopilor de hidrogen diferă în proprietățile unul față de celălalt. De exemplu, punctul de fierbere și de congelare apă ușoară protiu (H2O) sunt respectiv egale cu - 100 ° C și 0 ° C, și deuteriu (D2O) - 101,4 ° C și 3,8 ° C. Viteza reacțiilor care implică apa ușoară este mai mare decât greutatea.
În Univers, hidrogenul este elementul cel mai comun - reprezintă aproximativ 75% din masa universului sau mai mult de 90% din toți atomii săi. Hidrogenul este o parte a apei în cea mai importantă coajă geologică a Pământului - hidrosfera.
Producerea și utilizarea hidrogenului
hidrogen a fost obținut din primul secol XVI medic medieval și alchimist Paracelsus, prin imersarea placa de fier în acid sulfuric, iar in 1766 de chimistul britanic Henry Cavendish sa dovedit că este produsă de hidrogen nu numai atunci când fierul reacționează cu acid sulfuric, dar și alte metale cu alte acizi. Cavendish a descris, de asemenea, pentru prima dată, proprietățile hidrogenului.
În condiții de laborator, se produce hidrogen:
1. Interacțiunea metalelor cu un acid:
2. Interacțiunea metalelor alcaline și alcalino-pământoase cu apă
În industrie, hidrogenul este produs în următoarele moduri:
1. Electroliza soluțiilor apoase de săruri, acizi și baze. Soluția cea mai frecvent utilizată este sarea obișnuită:
2. Recuperarea vaporilor de apă prin cocs fierbinte:
Amestecul rezultat de monoxid de carbon și hidrogen se numește gaz de apă (gaz de sinteză) și este folosit pe scară largă pentru sinteza diferitelor produse chimice (amoniac, metanol etc.). Pentru a separa hidrogenul de gazul de apă, monoxidul de carbon este transformat în dioxid de carbon, când este încălzit cu vapori de apă:
3. Încălzirea metanului în prezența vaporilor de apă și a oxigenului. Această metodă este în prezent cea mai importantă:
Hidrogenul este utilizat pe scară largă pentru:
1. sinteza industrială de amoniac și acid clorhidric;
2. Producția de metanol și combustibil lichid sintetic în compoziția gazului de sinteză (2 volume de hidrogen și 1 volum de CO);
3. Hidro-tratarea și hidrocracarea fracțiunilor de țiței;
4. hidrogenarea grăsimilor lichide;
5. tăierea și sudarea metalelor;
6. obținerea de oxizi ai tungstenului, molibdenului și reniului;
7. Motoarele spațiale sunt combustibil.
8. În reactoarele de fuziune, izotopii de hidrogen sunt utilizați drept combustibil.
Proprietățile fizice și chimice ale hidrogenului
Hidrogenul este un gaz fără culoare, gust și miros. Densitatea la nr. 0,09 g / l (de 14 ori mai ușoară decât aerul). Hidrogenul este slab solubil în apă (doar 2 volume de gaze la 100 de volume de apă), dar este bine absorbit de d-metal-nichel, platină, paladiu (până la 900 volume de hidrogen se dizolvă într-un volum de paladiu).
În reacțiile chimice, hidrogenul prezintă atât proprietăți de reducere, cât și proprietăți oxidante. Cel mai adesea, hidrogenul acționează ca agent reducător.
1. Interacțiunea cu nemetalele. Hidrogenul cu metale nu formează compuși de hidrogen volatili (vezi Lectura 25).
Cu reacție halogeni condiții și rata de curgere a schimba de fluor la iod: acid fluorhidric reacționează cu o explozie chiar și în întuneric, cu reacție clor este destul de liniștită, cu o iradiere mică lumină, brom și iod reacții sunt reversibile și du-te numai atunci când este încălzit:
H2 + I2 → t 2HI
Cu oxigen și sulf, hidrogenul reacționează cu puțină încălzire. Un amestec de oxigen și hidrogen într-un raport de 1: 2 se numește gaz exploziv:
Cu azot, fosfor și carbon, reacția are loc cu încălzire, presiune crescută și în prezența unui catalizator. Reacțiile sunt reversibile:
3H2 + N2 → cat. p, t2NH3
2H2 + 3P → cat. p, t3PH3
H2 + C → pisică. p, t CH4
2. Interacțiunea cu substanțe complexe. La o temperatură ridicată, hidrogenul recuperează metalele din oxizii lor:
3. Când interacționează cu metale alcaline și metale alcalino-pământoase, hidrogenul prezintă proprietăți oxidante:
2Na + H2 → 2NaH
4. Interacțiunea cu substanțele organice. Hidrogenul interacționează activ cu multe substanțe organice, astfel de reacții se numesc reacții de hidrogenare. Astfel de reacții vor fi luate în considerare în detaliu în a treia parte a colecției Organic Chemistry.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: