Fizikalna svojstva vodika. Svojstva i upotreba vodika

Vodik H - kemijski element, jedna od najčešćih u našem svemiru. masa vodika kao element u sastavu tvari je 75% ukupnog sadržaja atoma drugog tipa. On ulazi najpresudniji i vitalnu vezu s planetu - vode. Posebnost vodika je i činjenica da je prvi element u periodnom sustavu kemijskih elemenata D. I. Mendeleeva.

Otkriće i istraživanja

Prvi spomen vodika u spisima Paracelsus datiraju iz šesnaestog stoljeća. No, njegova izolacija od mješavine plina istraživanja zraka i zapaljive svojstva postignut u znanstvenika sedamnaestog stoljeća Lemaire. Vodik temeljito studirao engleski kemičar i fizičar znanstvenik Henry Cavendish, što empirijski dokazao da je masa vodika najniže u usporedbi s drugim plinovima. U kasnijim fazama razvoja znanosti, mnogi znanstvenici radili s njim, kao što je Lavoisier, koji je pod nazivom „generira voda”.

Značajka o situaciji PSKHE

Element otvarajući periodnog D. I. Mendeleeva - vodik. Fizikalna i kemijska svojstva atomom pokazuju određenu dualnost jer vodik istovremeno pripadaju prvoj skupini, glavne podskupine, ako se ponaša kao metal i daje jedan elektron u procesu kemijske reakcije i sedmi - u slučaju potpuno ispunjen valentne ljuske, tj recepcije negativne čestice, koje ga karakterizira kao slično halogena.

Obilježja elektronske strukture elementa

Svojstva vodikovom atomu kompleksnih tvari za koju je uključen, a jednostavan tvar _N2 prvenstveno određuje elektronskom konfiguracijom vodika. Navedena čestica ima elektron sa Z = (1), koji se okreće u orbiti oko jezgre koja sadrži jedan proton s jedinici mase i pozitivnog naboja (+1). Elektronskom konfiguracije 1s zabilježen kao ^1, što ukazuje na prisustvo čestica negativne sebi prvi i jedini vodik s-orbitala.

Kada izolacija ili trzanja elektron i atom elementa ima svojstvo da sjedinjuje sa metala dobivenim kation. Biti vodik ion - pozitivna elementarna čestica. Dakle, elektron lišen vodika zove jednostavno protona.

fizikalna svojstva

Kada se opisuju fizička svojstva kratko vodika, on je bezbojna, slabo topljiva plin s relativno atomske mase spoja 2, 14,5 puta lakši od zraka, temperature ukapljivanja od -252.8 stupnjeva.

U eksperimentu, možete lako vidjeti da je H ₂ je najlakši. Dovoljno je ispuniti tri kugle razne tvari - vodika, ugljikovog dioksida, obično zraka - i istovremeno osloboditi ih iz ruke. Najbrži da dosegne tlo, koji je ispunjen s _CO2, nakon kapi smjese upuhuje zrak koji sadrži _H2 i sve dovodi do stropa.

Mala težina i veličina čestica vodika opravdati svoju sposobnost prodiranja kroz razne materijale. Na primjer iste lopte u to lako napraviti nekoliko dana nakon što je sama ispuhuje kao jednostavno plin će proći kroz gumu. Također, vodik, mogu akumulirati u strukturi pojedinih metala (paladij ili platina), a kada se temperatura povisuje da ispari iz njega.

Objekt vodik rijetko koristi u laboratoriju za metodu izolacije micati vode. Fizikalna svojstva vodika (tablica ispod prikazano sadrži osnovni parametri) definirati područje primjene i metode priprave.

Izotopni sastav

Kao i mnogi drugi članovi periodnog sustava kemijskih elemenata, vodik u nekoliko prirodnih izotopa, tj atoma s istim brojem protona u jezgri, ali različite brojeve neutrona - čestice nula i jedinica naboja mase. Primjeri atoma koji imaju sličnu svojstvo - kisik, ugljik, klor, brom i slično, uključujući radioaktivni.

Fizikalna svojstva vodika ¹ H, najraširenija predstavnika ove skupine su značajno različite od onih karakteristika rogovi. Konkretno, različite značajke tvari u kojoj oni pripadaju. Tako, postoji pravilan i teške vode koja u svom sastavu umjesto vodikovog atoma sa samo jednim proton deuterij ² H - izotop dva elementarnih čestica: pozitivnih i neopterećen. Ovaj izotop je dva puta teži nego obično vodika, što objašnjava temeljnu razliku u svojstvima spojeva koje oni stvaraju. Priroda deuterija se u 3200 puta rjeđe od vodika. Treći predstavnik - tricij, ^3H, u jezgri ima dva protona i jednog neutrona.

Metode za pripravu i izolaciju

Laboratorijske i industrijski postupci za proizvodnju vodika su vrlo različiti. Tako, male količine plina primarno proizvode reakcijama koje uključuju minerale i proizvodnja u velikim količinama sve koriste organsku sintezu.

Sljedeće kemijske reakcije koriste se u laboratoriju:

1. Reakcije alkalijskih i zemnoalkalijskih metala s vodom da se dobije željeni alkalijskih i plina.
2. Elektrolizom vodene otopine elektrolita na anodi oslobađa _H2 ↑, a katoda - kisik.
3. Raspadanja hidridi alkalijskih metala s vodom, alkalijski i proizvodi, odnosno plin _H2 ↑.
4. Reakcijom kiseline razrijeđene s metalima uz tvorbu soli i _H2 ↑.
5. Djelovanje na alkalijskih silicija, aluminija i cinka pridonosi oslobađanje vodika paralelno kako bi se dobilo složene soli.

U industrijskoj plina korist dobivena takvim tehnikama kao što su:

1. Termički raspad metana u prisutnosti katalizatora za sastavne osnovnih tvari (350 stupnjeva dostigne vrijednost takvog kao parametra temperature) - vodika H i ₂ ugljik C ↑
2. Prijenos vodene pare kroz koksa na 1000 ° C, da se dobije ugljični dioksid _CO2 i _H2 ↑ (najčešća metoda).
3. Pretvorba metana na nikla kao katalizatora pri temperaturi do 800 stupnjeva.
4. Vodik nusprodukt tijekom elektrolizom vodene otopine kalijevog klorida i natrij.

Kemijski interakcije: opće odredbe

Fizikalna svojstva vodika u velikoj mjeri objasniti njegovo ponašanje u procesima odgovor s određenom spoju. Valencija vodika je 1, jer se nalazi u periodičkom sustavu u prvoj skupini, i ima drugačiju oksidacije. U svim spojevima osim hidrida, vodik sd = (1 +) u molekulama tipa CNS-a, CN _2, CN ₃ - (1).

Molekula plina vodika, nastaje pružajući generalizirani elektronski par, koji se sastoji od dva atoma i prilično stabilan energično, iz tog razloga, u normalnim uvjetima više inertnih u reakciji, a ulazi u normalnim uvjetima promjena. Ovisno o stupnju oksidacije vodika kao i druge tvari, može poslužiti i kao oksidans i sredstvo za redukciju.

Tvari koje reagiraju tako da tvore vodik i

Elementarna interakciju kako bi se dobilo složene tvari (često pri povišenim temperaturama):

1. Alkalijskih i alkalijskih metala zemlje + H = hidrid.
2. Halogen + _H2 = vodik halid.
3. Sumpor + sumporovodik.
4. Kisik + _H2O = voda.
5. Ugljik + H = metan.
6. Dušik + _H2 = amonijak.

Interakcija s kompleksnim spojevima:

1. Priprema sintetskog plina ugljičnog monoksida i vodika.
2. Obnavljanje metala iz njihovih oksida s _H2.
3. zasićenja vodik nezasićenih alifatskih ugljikovodika.

vodikova veza

Fizikalna svojstva vodika su takvi da dopuštaju, da su u vezi s elektronegativnom elementom, kako bi se dobilo posebnu vrstu veze s istom atomu susjednih molekula s nepodijeljenim elektronskim parove (npr kisika, dušika i fluora). Najjasniji primjer da je bolji pogled na ovaj fenomen - to je voda. Može se reći prošiveni vodikove veze su slabiji od kovalentnom ili ionskog, no s obzirom na činjenicu da su mnogi od njih imaju značajan utjecaj na svojstva tvari. U stvari, vodikove veze - je elektrostatske interakcije, koje se vežu molekule vode u dimera i polimera koji dokazuju visoku točku ključanja.

Vodik u sastavu mineralnih spojeva

Sastav anorganskih kiselina uključuju proton - kationa, kao što su atom vodika. Tvar ostatak kiseline koja ima stupanj oksidacije veću od (1) je rečeno polibazična spoj. Trenutno postoji nekoliko vodikovih atoma, što čini višestupanjsku disocijacije u vodenim otopinama. Svaki sljedeći ostatak proton kiseline odvaja od teže. Za kvantificiranje sadržaj vodika u okolišu određuje po kiselosti.

Vodik sadrže hidroksilne skupine i baza. Oni su povezani s vodikovim atomom kisika, što je rezultiralo u stupnju oksidacije ostataka alkalija uvijek jednak (1). O sadržaju hidroksilnih skupina u okruženju definirana svojom bazičnosti.

Upotreba ljudske aktivnosti

Cilindri s tvari, kao i posude s drugim tekućih plinova, kao što su kisik, imaju specifičan izgled. Oni slikano tamne-zelene boje jarko crvenim slovima „Hidrogen”. Plin se ubrizgava u balonu, pod tlakom od oko 150 atmosfera. Fizikalna svojstva vodika, naročito jednostavnu i plinovitog agregatnom stanju služi za punjenje ih sa smjesom alfa balona, sondiranje balona, itd

Vodik, fizička i kemijska svojstva koja su ljudi naučili koristiti prije mnogo godina, u trenutku koji su uključeni u mnogim industrijama. Njegova glavna masa ide u proizvodnju amonijaka. Također vodik je uključen u proizvodnju metala (hafnija, germanija, galija, silicij, molibdena, volframa, cirkonij, i drugi) od oksida, gledano u reakciji kao sredstva za redukciju i soli cijanovodične kiseline, metilnog alkohola, a također i sintetske tekuće gorivo. Prehrambena industrija ga koristi za pretvaranje biljnih ulja u čvrste masti.

Definirane kemijska svojstva i upotreba vodika u raznim procesima hidrogenacije i hidriranje masti, ugljena, ugljikovodika, ulja i teškog loživog ulja. S njim proizvode dragulje, žarulja, provesti kovanje i zavarivanje metalnih proizvoda pod utjecajem kisika vodika plamena.