Fizikaj proprietoj de hidrogeno. Propraĵoj kaj uzo de hidrogeno

Hidrogeno H - kemia elemento, unu el la plej komunaj en nia universo. maso de hidrogeno kiel elemento en la komponado de materio estas 75% de la totala enhavo de atomoj de alia tipo. Li eniras la plej kerna kaj esenca ligo al la planedo - akvo. Karakteriza trajto de hidrogeno estas ankaŭ fakto, ke li estas la unua elemento en la perioda tabelo de kemiaj elementoj D. I. Mendeleeva.

Malkovro kaj esploro

La unua mencio de hidrogeno en la skriboj de Paracelso daton reen al la deksesa jarcento. Sed lia izolado de gaso miksaĵo de aero kaj brulema ecoj esploro estis farita en la dek-sepa jarcento sciencistoj Lemaire. Hidrogeno funde studis angla kemiisto kaj fizikisto sciencisto Henry Cavendish, kiuj empirie pruvis, ke la maso de hidrogeno plej malalta kompare kun aliaj gasoj. En postaj stadioj de la disvolviĝo de la scienco, multaj sciencistoj laboris kun li, kiel Lavoisier, kiu nomis ĝin "generita akvo."

Trajto sur la situacio PSKHE

Elemento, malfermante la perioda tabelo D. I. Mendeleeva - estas hidrogeno. Fizikaj kaj kemiaj ecoj de la atomo eksponi iuj dualidad ĉar hidrogeno samtempe apartenas al la unua grupo, la ĉefa subgrupo, se ĝi kondutas kiel metalo kaj donas ununura elektrono en la procezo de kemia reago kaj la sepa - en la kazo de tute plena valenta ŝelo, tio estas: la akcepto negativaj partikloj, kiuj karakterizas ĝin kiel simila al halogena.

Trajtoj de la elektronika strukturo de la elemento

La proprietoj de la atomo de hidrogeno de kompleksaj substancoj al kiu ĝi estas inkludita kaj simpla substanco de N ₂ estas ĉefe difinita per la elektronika agordo de hidrogeno. La partiklo havas elektronon kun Z = (-1), kiu rotacias en ĝia orbito ĉirkaŭ la nukleo enhavas unu protonon kun unuo maso kaj pozitiva ŝarĝo (+1). Lia elektronika agordo 1s registrita kiel ^1, kiu indikas la ĉeeston de negativaj partiklo en si mem por la unua kaj nur de hidrogeno s-orbitoj.

Kiam izolado aŭ regreso elektrono kaj atomo de la elemento havas la posedaĵon kiu kunigas kun metaloj akiris katjono. Esence hidrogeno jono - estas pozitiva elementa partiklo. Sekve, la elektrono devoid de hidrogeno nomas simple protono.

fizikaj ecoj

Kiam priskribanta la fizikaj proprietoj de hidrogeno mallonge, ĝi estas senkolora, ŝpareme solveblaj gasoj kun relativa atompezo de 2, 14.5 fojojn pli malpezaj ol la aero, la licuefacción temperaturo de -252,8 gradoj celsian.

En la eksperimento, vi povas facile vidi, ke H ₂ estas la plej facila. Estas sufiĉa por plenigi la tri pilkoj diversaj substancoj - hidrogeno, karbona dioksido, kutime aero - kaj samtempe liberigas ilin de la mano. La plej rapida kiu atingas la teron, kiu estas plena de _CO2 post gutoj blovita aero miksaĵo konsistanta _H2 kaj ĉiu loko al la plafono.

Malgranda pezo kaj grandeco de la eroj de hidrogeno pravigi lian kapablon penetri tra diversaj materialoj. En la ekzemplo de la sama pilko en ĉi facile fari kelkajn tagojn post kiam li desinfla mem kiel simple gaso trairos la kaŭĉuko. Ankaŭ, hidrogeno povas amasigi en la strukturo de iuj metaloj (paladio aŭ plateno), kaj kiam la temperaturo estas levita por evaporar de ĝi.

Proprieto hidrogeno ŝpareme uzita en la laboratorio por sia izolado metodo Displace akvo. Fizikaj proprietoj de hidrogeno (tabelo ilustrita sube enhavas la bazajn parametrojn) difini ĝia aplikokampo kaj metodoj de preparado.

La izotopa komponaĵo

Kiel multaj aliaj membroj de la perioda sistemo de kemiaj elementoj, Hidrogeno havas plurajn naturajn izotopoj, tio estas: atomoj kun la sama numero de protonoj en la nukleo, sed malsamaj nombroj de neŭtronoj - partikloj kun nulo kaj unuo zorge maso. Ekzemploj de atomoj havanta similan proprieto - oksigeno, karbono, kloro, bromo kaj similaj, inkluzive de radioaktiva.

Fizikaj proprietoj de hidrogeno ¹ H, la plej disvastigita el la reprezentantoj de ĉi tiu grupo estas signife malsamaj de la de la trajtoj de la aliaj. Aparte, la malsamaj trajtoj de substancoj en kiuj ili apartenas. Tiel, estas regulaj kaj deuterated akvo kiu enhavas en lia komponado anstataŭ atomo de hidrogeno kun nur unu protono deŭterio ² H - izotopo kun du elementaj partikloj: pozitivan kaj neŝargitaj. Ĉi tiu izotopo estas du fojojn pli peza ol kutime de hidrogeno, kiu klarigas la fundamentan diferencon en la proprietoj de la komponaĵoj kiuj formas. La naturo de la deŭterio trovita en 3200 fojojn pli rara ol hidrogeno. Tria Reprezentanto - tritio, ³ H, en la kernon ĝi havas du protono kaj unu neŭtrono.

Manieroj por prepari kaj izolante

Laboratorio kaj industriaj metodoj de produktado de hidrogeno estas tre malsamaj. Tiel, malgrandaj kvantoj de gaso estas produktita ĉefe de reakciaron mineraloj, kaj grandskala produktado de ĉiam pli uzante organika sintezo.

La jenaj kemiaj reakcioj utilas la laboratorio:

1. Reagoj de alkalaj kaj Teralkala metalo kun akvo por formi alkalaj kaj la deziratan gaso.
2. La elektrolizo de akva elektrolito solvon ĉe la anodo estas liberigita _H2 ↑ kaj la katodo - oksigeno.
3. Malkomponaĵo hidruros de alkalaj metaloj de akvo, alkalaj kaj la produktoj estas, respektive, la gaso H ₂ ↑.
4. Reagante diluita acido kun metaloj por formi saloj kaj _H2 ↑.
5. La ago de alkalaj sur silicio, aluminio kaj zinko ankaŭ kontribuas al la liberigo de hidrogeno paralele formi kompleksaj saloj.

En industriaj gasoj profito akiris per tiaj teknikoj kiel:

1. Termika putriĝo de metano en ĉeesto de katalizilo por ĝia konsistiga elementaj substancoj (350 gradoj atingas la valoron de tiaj parametron kiel temperaturo) - hidrogeno H ₂ kaj karbono C. ↑
2. Transdono de akvovaporo tra la coque en 1000 ° C por formi karbona dioksido CO ₂ kaj H ₂ ↑ (la plej ofta metodo).
3. Konvertiĝo de metano gaso sur la nikelo katalizilo ĉe temperaturoj ĝis 800 gradoj.
4. Hidrogeno estas kromprodukto dum la elektrolizo de akva solvoj de cloruro de kalio aŭ natrio.

Kemiaj interagoj: ĝeneralaj kondiĉoj

Fizikaj proprietoj de hidrogeno grandparte klarigas lian konduton en respondo procezoj kun aparta kombinaĵo. Valento de hidrogeno estas 1, ĉar ĝi situas en la perioda tabelo en la unua grupo, kaj elmetas malsama oksidiĝa. En ĉiuj komponaĵoj, krom hidruros, hidrogeno sd = (1+) en molekuloj de tipo CNS, CN ₂ CN ₃ - (1).

Molekulo de hidrogeno gaso, formita de provizante ĝeneraligita paro de elektronoj, formita de du atomoj kaj sufiĉe stabilan energie, tial sub normalaj kondiĉoj pli inertaj en la reago kaj eniras en normalaj kondiĉoj ŝanĝo. Depende de la grado de oxidación de hidrogeno kiel aliaj substancoj, povas servi ambaŭ kiel oxidantes kaj reductant.

Substancoj kiuj reagas por formi hidrogeno kaj

Elementa interago formi kompleksan substancoj (ofte ĉe levita temperaturoj):

1. La alkalaj kaj Teralkala metalo + H = hidruro.
2. Halogena + H ₂ = hidrogeno halide.
3. Sulphur + = sulfuro de hidrogeno.
4. Oksigeno + _H2O = akvo.
5. Karbono + H = metano.
6. Nitrogeno + H ₂ = amoniako.

Interagado kun kompleksaj substancoj:

1. Preparado de sintezo gaso de monóxido de karbono kaj hidrogeno.
2. Reakiro de metaloj de iliaj oksidoj kun H _2.
3. Hidrogeno saturación de saturitaj alifáticos hidrokarbonoj.

hidrogeno ligo

Fizikaj proprietoj de hidrogeno estas tiaj ke permesas, esti lige kun electronegativos elementon, por formi specialan tipon de ligo kun la sama atomo de la najbaraj molekuloj havanta unshared paroj de elektronoj (ekz, oksigeno, nitrogeno kaj fluoro). La plej klara ekzemplo de tiu estas pli bone rigardi tiun fenomenon - tio estas akvo. Ĝi povas diri kudris hidrogeno estas pli malforta ol kovalentaj aŭ jonaj, sed pro la fakto, ke multaj el ili havas gravan influon sur la proprietoj de substancoj. Fakte, hidrogeno ligo - estas la elektrostatika interago, kiu ligas akvomolekuloj en dimers kaj polimeroj, pruvante lia alta punkto de bolado.

Hidrogeno en la komponado de mineralaj kombinaĵoj

La komponado de neorganikaj acidoj inkludas protono - katjono atomon kiel ekzemple hidrogeno. Substanco acida restaĵo kiu havas gradon de oxidación pli granda ol (-1) diras polybasic kombinaĵo. Nuntempe estas pluraj hidrogeno atomoj, kiu igas la multistage disociación en akva solvoj. Ĉiu postaj protono acida restaĵo disigas de pli malfacila. Cuantificar la hidrogeno enhavo en la medio estas determinita de lia acidez.

Hidrogeno enhavas hidroksila grupoj kaj bazoj. Ili estas konektita al la atomo de hidrogeno de oksigeno, rezultigante la grado de oxidación de la restaĵo alkalaj ĉiam egala al (-1). En la enhavo de hidroksila grupoj en medio difinita de lia basicidad.

La uzo de homa aktiveco

Cilindroj kun substanco, kaj ankaŭ ujoj kun aliaj licuado gasojn kiel ekzemple oksigeno, havas specifan aspekton. Ili pentris pale-verda koloro kun hela ruĝa "hidrogeno" surskribo. Gaso estas injektita en la balono al premo de ĉirkaŭ 150 atmosferoj. Fizikaj proprietoj de hidrogeno, precipe facileco de gasa agregaĵo stato kaj estas uzata por plenigi ilin per miksaĵo de heliumo globoj, sonanta globoj, ktp

Hidrogeno, la fizikaj kaj kemiaj ecoj, kiujn la homo lernis uzi antaŭ multaj jaroj, en la momento implikita en multaj industrioj. Lia ĉefa maso iras al la produktado de amonio. Ankaŭ hidrogeno estas implikita en la produktado de metaloj (hafnio, germanio, galio, silicio, molibdeno, tungsteno, zirkonio, kaj aliaj) de la oksidoj, parolante en la reagon kiel reduktante agento kaj salo de acida cianhídrico, metilo alkoholo, kaj ankaŭ sinteza likva brulaĵo. La manĝaĵo industrio uzas ĝin por konverti vegetalaj oleoj en solida grasoj.

Difinitaj kemiaj proprietoj kaj la uzo de hidrogeno en diversaj hidrogenación procezoj kaj hidrogenación de grasoj, karbo, hidrokarbonoj, oleojn kaj peza karburaĵo oleo. Kun li produktas gemojn, inkandeska, elspezi forĝado kaj veldado de metalo produktoj sub la influo de la oksigeno-hidrogeno flamo.