Základ je vodík. Vodík v přírodě (0,9% v zemské kůře)

Chemické vlastnosti vodíku

Za normálních podmínek je molekulární vodík relativně aktivní, přímo spojující pouze s nejaktivnějšími nekovové (s fluorem a ve světle a s chlorem). Když se však vyhřívá, vstupuje do reakce s mnoha prvky.

Vodík vstoupí do reakcí s jednoduchými a složitými látkami:

- interakce vodíku s kovy vede k tvorbě komplexních látek - hydridů, v chemických vzorcích, z nichž je kovový atom vždy stává na prvním místě:

Při vysokých teplotách reaguje vodík přímo s některými kovy (alkalická, alkalická zemina a další), tvořící bílé krystalické látky - hydridy kovů (li h, na n, kN, san 2 atd.):

H 2 + 2LI \u003d 2lih

Hydridy kovů se snadno rozloží vodou s tvorbou vhodných alkalických a vodíku:

Sa. H 2 + 2N 2 O \u003d CA (OH) 2 + 2N 2

- když interakce vodíku s non-kovů Jsou tvořeny padající vodíkové sloučeniny. V chemickém vzorci létající vodíkové sloučeniny může atom vodíku stát na prvním i na druhém místě, v závislosti na lokalitě v PSHE (viz deska v snímku):

1). S kyslíkemVodíková forma voda:

Video "Gores vodíku"

2N 2 + O 2 \u003d 2N 2 O + Q

Při normálních teplotách reakce probíhá extrémně pomalu, nad 550 ° C - s výbuchem (Směs 2 svazky H2 a 1 objem O2 se nazývá razchim plyn) .

Video "Exploze rádiového plynu"

Video "Příprava a výbuch směsi rachoti"

2). S halogenem Vodíkové formy Halogenová plemena, například:

H 2 + Cl 2 \u003d 2NSL

Současně s fluorem, vodík exploduje (i ve tmě a při teplotě 252 ° C), s chlorem a brom reaguje pouze při osvětleném nebo zahřívání a s jódem pouze při zahřátí.

3). S dusíkem Vodík interaguje s tvorbou amoniaku:

Zn 2 + N 2 \u003d 2NN 3

pouze na katalyzátoru a při zvýšených teplotách a tlacích.

čtyři). Při zahřátí, vodík reaguje intenzivně s šedou:

H2 + S \u003d H2S (sulfid vodíku),

je to mnohem obtížnější s selenem a tellurem.

5). S čistým uhlíkem Vodík může reagovat bez katalyzátoru pouze při vysokých teplotách:

2N 2 + C (amorfní) \u003d CH 4 (metan)

- vodík vstupuje do reakce substituce kovů oxidy Ve stejné době, voda je tvořena v produktech a kov je obnoven. Vodík - vykazuje vlastnosti redukčního činidla:

Vodík se používá obnovení mnoha kovůProtože to trvá kyslík z jejich oxidů:

Fe 3O 4 + 4H 2 \u003d 3FE + 4N 2 O atd.

Použití vodíku

Video "Aplikace vodíku"

V současné době se vodík získává v obrovských množstvích. Je velmi velký v syntéze amoniaku, hydrogenaci tuků a hydrogenace uhlí, olejů a uhlovodíků. Kromě toho se vodík používá pro syntézu kyseliny chlorovodíkové, methylalkoholu, modré kyseliny, se svařováním a kovářskými kovy, jakož i při výrobě žárovek a drahých kamenů. Na prodej, vodík vstupuje do válců pod tlakem přes 150 atm. Jsou natřeny v tmavě zelené barvě a jsou dodávány s červeným nápisem "vodík".

Vodík se používá k převodu kapalných tuků do pevné látky (hydrogenace), výroba kapalného paliva hydrogenací uhlí a topného oleje. V metalurgii se vodík používá jako redukční činidlo oxidů nebo chloridů pro získání kovů a non-kovů (Německo, křemík, gallium, zirkonium, hafnium, molybdenum, wolframu atd.).

Praktické použití vodíku je rozmanité: Obvykle vyplní kuličky-sondy v chemickém průmyslu, slouží jako surovina, která získá mnoho velmi důležitých produktů (amoniak atd.), V potravinách - pro výrobu pevných tuků a Tak dále. Vysoké teploty (do 2600 ° C), získané spalováním vodíku v kyslíku, se používají k tání žáruvzdorných kovů, křemene atd. Kapalný vodík je jedním z nejúčinnějších paprskových paliv. Roční globální spotřeba vodíku přesahuje 1 milion tun.

Simulátory

№2. Vodík

Úkoly pro fixaci

Číslo úkolu 1.
Proveďte rovnici reakcí vodíku reakcí s následujícími látkami: F2, Ca, AL203, oxid rtuť (II), oxid wolframu (VI). Pojmenujte reakční produkty, určete typy reakcí.

Úkol číslo 2.
Transformovat schéma:
H20 -\u003e H 2 -\u003e H 2 S -\u003e SO 2

Číslo úlohy 3.
Vypočítejte hmotnost vody, která může být získána při spalování 8 g vodíku?

Historie objevu vodíku

Pokud se jedná o nejčastější chemický prvek na Zemi, je vodík nejběžnějším prvkem v celém vesmíru. Naše (a další hvězdy) asi polovina sestává z vodíku, a pokud jde o mezihvězdný plyn, sestává z 90% atomů vodíku. Značné místo Tento chemický prvek zabírá na Zemi, protože s kyslíkem je součástí vody a jeho jméno "vodík" pochází ze dvou starých řeckých slov: "voda" a "gignifikovat". Kromě vody je vodík přítomen ve většině organických látek a buněk, bez něj, jako bez kyslíku, život by byl nemyslitelný.

Historie objevu vodíku

Nejdříve mezi vědci, vodíkem, velký alchymista a středověk teofrast paracels byl si všiml. Ve svých alchymistických experimentech, v naději na nalezení "filozofového kamene" míchání s kyselinami paracels přijaté neznámé, aby byl hořlavý plyn. TRUE, to nebylo možné oddělit tento plyn ze vzduchu.

Jen po století po paovoletě, francouzský chemik Lemerie byl schopen oddělit vodík ze vzduchu a prokázat svou hormost. Pravda Lecheri nechápal, že plyn získaný je čistý vodík. Souběžně, ruský vědec Lomonosov byl také zapojen do takových chemických zkušeností, ale skutečný průlom v vodíkové studii byl vyroben britským chemikem Henry Cavendish, který je oprávněně považován za podobě vodíku.

V roce 1766 se Cavendish podařilo dostat čistý vodík, který nazval "hořlavý vzduch". Po 20 letech, talentovaný francouzský chemik Antoine Lavoisier mohl syntetizovat vodu a přidělit tento nejvíce "hořlavého vzduchu" z něj - vodík. A mimochodem, Lavoisier navrhl svůj název vodík - "hydrogenium", je "vodík".

Antoine Lavauzier s manželkou, který mu pomohl provádět chemické experimenty, včetně syntézy vodíku.

Základem umístění chemických prvků v periodickém systému MENDELEEV je jejich atomová hmotnost, vypočtená vzhledem k atomové hmotnosti vodíku. To znamená, že jinými slovy, vodíkem a jeho atomovou hmotností je základním kamenem tabulky MENDELEEV, bod podpory, na jejichž základě vytvořil velký chemik svůj systém. Proto není překvapující, že v tabulce MENDELEEV zaujímá vodík čestným místem.

Kromě toho má vodík takové vlastnosti:

Atomová hmotnost vodíku je 1,00795.
V vodíku jsou tři izotopy, z nichž každá má jednotlivé vlastnosti.
Vodík je lehký prvek, který má malou hustotu.
Vodík má regenerační a oxidační vlastnosti.
Při vstupu do kovů se vodík vezme svůj elektron a stává se oxidačním činidlem. Takové sloučeniny se nazývají hydráty.

Vodík je plyn, jeho molekula sestává ze dvou atomů.

Tak schematicky vypadá v molekule vodíku.

Molekulární vodík, vytvořený z takových licentomických molekul, exploduje s vyvedeným hořícím zápasem. Molekula vodíku během výbuchu rozpadá atomy, které jsou převedeny na jádro helia. Tímto způsobem se stalo na slunci a jiných hvězdách - vzhledem k neustálému rozpadu molekul vodíku, naše svítidlo nás popálen a ohřívá nás jeho teplo.

Fyzikální vlastnosti vodíku

Při vodíku v přítomnosti následujících fyzikálních vlastností:

Teplota varu vodíku je 252,76 ° C;
A při teplotě 259,14 ° C se již začíná roztavit.
Ve vodě se vodík slabě rozpouští.
Čistý vodík je velmi nebezpečný výbušný a palivo.
Vodík je lehčí než vzduch 14,5 krát.

Chemické vlastnosti vodíku

Vzhledem k tomu, že vodík může být použit v různých situacích a oxidačním činidli a redukčním činidlem pro reakce a syntézu.

Oxidační vlastnosti vodíku interagují s aktivními (obvykle alkalickými a alkalickými zeměmi) kovy, výsledkem těchto interakcí je tvorba hydridů - hedvábných sloučenin. Hydridy jsou však vytvořeny v reakcích vodíku s nízkoaktivnějšími kovy.

Snížení vlastností vodíku mají schopnost obnovit kovové k jednoduchým látkám z jejich oxidů, to se nazývá hrdinové vodík v průmyslu.

Jak získat vodík?

Mezi průmyslové prostředky pro získání vodíku lze přidělit: \\ t

zplyňování uhlí
konverze parníku metanu,
elektrolýza.

V laboratoři lze získat vodík:

s hydrolýzou hydridů kovů,
při reakcích s vodou alkalickými a kovy alkalických zemin,
v interakci zředěných kyselin s aktivním kovy.

Použití vodíku

Vzhledem k tomu, že vodík je 14krát lehčí než vzduch, pak ve starých časech začali balóny a vzducholodě. Ale po sérii katastrof, ke kterým došlo s vzducholodí, museli designéři hledat vodík, aby nahradil (připomínající, čistý vodík - výbušná látka, a sebemenší jiskra byla dostačující k výbuchu).

Výbuch vzducholodi Hindenburgu v roce 1937, příčinou výbuchu se stala zapálením vodíku (v důsledku zkratu), který letěl tento obrovský vzducholoď.

Proto začal používat helium místo vodíku pro takové letadlo místo vodíku, což je také lehčí než vzduch, příjmu helia je více pracný, ale není to tak výbušné jako vodík.

Také s vodíkem se čistí různé typy paliva, zejména na základě olejových a ropných produktů.

Vodík, video

A na konci vzdělávacího videa na našem článku.

Stavební a fyzikální vlastnosti vodíkuVodík - dihomanny gaz h2. Nemá žádnou barvu, žádný zápach. To je nejjednodušší plyn. Díky tomuto vlastnictví bylo použito v aerostatech, vzducholodi a podobných zařízeních, ale jeho nebezpečí výbuchu ve směsi se vzduchem interferuje s rozšířeným použitím vodíku.

Molekuly vodíku jsou nepolární a velmi malé, takže mezi nimi je malá interakce. V tomto ohledu má velmi nízké teploty tání (-259 ° C) a varu (-253 ° C). Vodík je prakticky nerozpustný ve vodě.

Vodík má 3 izotop: normální 1H, deuterium 2H nebo D, a radioaktivní tritium 3N nebo T. Těžké izotopy vodíku jsou unikátní v tomto těžším než obvyklý vodík ve 2 nebo dokonce 3krát! Proto je výměna obyčejného vodíku na deuteriu nebo tritiu znatelně ovlivněna vlastnostmi látky (takže bod varu konvenčního vodíku H2 a deuterium D2 se liší o 3,2 stupně). Interakce vodíku s jednoduchými látkami Vodík - nekov střední elektrické negativity. Proto je také inherentní oxidační a rehabilitační vlastnosti.

Oxidační vlastnosti vodíku se projevují v reakcích s typickými kovy - prvky hlavních podskupin skupiny I-II tabulky MENDEEEV. Nejaktivnější kovy (alkalická a alkalická zemina) při zahřívání s vodíkem poskytují hydridy - pevné fyziologické látky obsahující hydridový iontový ion v krystalové mřížce. 2NA + H2 \u003d 2NA ; CA + H2 \u003d SAN2 Snížení vlastností vodíku se projevují v reakcích s typičtějšími nekovovými než vodíkem: 1) Interakce s halogeny H2 + F2 \u003d 2HF

Podobně interakce s analogy fluoru - chlor, brom, jod. Vzhledem k tomu, že halogenová aktivita klesá, intenzita reakce se sníží. Reakce s fluorem se vyskytuje za normálních podmínek s výbuchem, pro reakci s chlorem vyžaduje osvětlení nebo zahřívání a reakce s jódem probíhá pouze silným ohřevem a reverzibilním. 2) Interakce s kyslíkem2N2 + O2 \u003d 2N2O Reakce probíhá s vysokým uvolňováním tepla, někdy s výbuchem. 3) Interakce s šedou H2 + S \u003d H2S síra - mnohem méně aktivní nonmetall než kyslík, a interakce s vodíkem probíhá klidně. 4) Interakce s dusíkem 3H2 + N2↔ 2NH3 reakce je reverzibilní, pokračuje do značné míry v přítomnosti katalyzátoru, při zahřátí a pod tlakem. Produkt se nazývá amoniak. 5) Spolupráce s uhlíkem C + 2N2↔ CH4 reakce probíhá v elektrickém oblouku nebo při velmi vysokých teplotách. Další uhlovodíky jsou tvořeny jako vedlejší produkty. 3. Interakce vodíku s komplexními látkami Vodík ukazuje redukční vlastnosti a reakcemi s komplexními látkami: 1) Obnovení oxidů kovů směřující k elektrochemické řadě napětí vpravo od hliníku, jakož i nekovové oxidy: Fe2O3 + 2H2 2FE + 3H20 ; CUO + H2 Cu + H2Ocacher se používá jako redukční činidlo pro extrakci kovů z oxidu rud. Reakce jdou při zahřívání.2) Připojte se k organickým nepředvídaným látkám; C2H4 + H2 (T; P) → Reakce C2H6 se zpracovávají v přítomnosti katalyzátoru a pod tlakem. Ještě se nebudeme týkat dalších reakcí vodíku. 4. Získání vodíkuV průmyslu se vodík získá zpracováním uhlovodíků surovin - přírodní a související plyn, koks, atd. Laboratorní metody pro výrobu vodíku:

1) Interakce kovů v elektrochemické řadě kovových napětí vlevo od vodíku, s kyselinami. Li K BA SR CA NA MG AL MN ZN CR FR CD CO NI SN PB (H2) Cu HG AG Pt mg + 2HCl \u003d MGCL2 + H22) Interakce kovů v elektrochemické řadě kovových napětí vlevo od hořčíku, s studená voda. Také tvoří alkálii.

2NA + 2H2O \u003d 2AOH + H2 kov, který je v elektrochemické řadě kovových napětí vlevo od manganu, je schopen vykazovat vodík z vody za určitých podmínek (hořčík - z horké vody, hliník - za podmínek, že oxidový film je odstraněn z povrchu).

Mg + 2H2O mg (OH) 2 + H2

Kov, umístěný v elektrochemické řadě napětí kovů do levého kobaltu, je schopen vykazovat vodík z vodní páry. To také tvoří oxid.

3FE + 4H2OPAR FE3O4 + 4H23) Kovová reakce, hydroxidy amhotography, s roztoky alkális.

Kovy, jejichž hydroxidy jsou amhotografy, zmáčkněte vodík z roztoků alkális. Musíte znát 2 takový kov - hliník a zinek:

2al + 2AOH + 6H2O \u003d 2NA + + 3H2

Zn + 2KOH + 2H2O \u003d K2 + H2

Současně jsou tvořeny složité soli - hydroxyalumináty a hydroxotocyty.

Všechny metody uvedené dosud jsou založeny na stejném procesu - oxidaci kovů v atomu vodíku ve stupni oxidace +1:

M0 + nn + \u003d mn + + n / 2 h2

4) Interakce hydridů aktivních kovů kovů:

SAN2 + 2N2O \u003d SA (IT) 2 + 2N2

Tento proces je založen na interakci vodíku do stupně oxidace -1 s vodíkem do stupně oxidace +1:

5) elektrolýza vodných alkalických roztoků, kyselin, některé soli:

2N2O 2N2 + O2

5. Sloučeniny vodíkuV této tabulce jsou buňky prvků tvořících s hydrogenidy hydrogenidy izolovány na levém stínu. Tyto látky jsou v jejich kompozici hydridové iontové n-. Jedná se o pevné bezbarvé fyziologické látky a reagují s vodou s uvolňováním vodíku.

Prvky hlavních podskupin skupiny IV-VII tvoří s vodíkovými sloučeninami molekulární struktury. Někdy se také nazývají hydridy, ale je to nesprávné. V jejich kompozici neexistuje hydridová iont, sestávají z molekul. Nejjednodušší sloučeniny vodíku z těchto prvků jsou zpravidla bezbarvé plyny. Výjimky - voda, která je kapalná a fluorid fluorid, který při pokojové teplotě plynných, ale za normálních podmínek - kapalina.

Tmavé články označené prvky, které se tvoří s vodíkovými sloučeninami s kyselinami.

Tmavé buňky s křížem jsou prvky tvořící s vodíkovými sloučeninami, které ukazují základní vlastnosti.

=================================================================================

29). Celkové vlastnosti vlastností prvků hlavní podskupiny 7g. Chlór. Vlastnosti Laury. Kyselina chlorovodíková.V podskupině halogenů, fluor, chlor, brom, jod a ASTAT (ASTAT je radioaktivní prvek, je studován málo). Jedná se o P-prvky skupiny VII periodického systému D.I. imendeeev. Na vnější úrovni energie mají jejich atomy 7 NS2NP5 elektronů. To vysvětluje obecnost jejich vlastností.

Snadno se připojují k jednomu elektronu, ukazující stupeň oxidace -1. Takový stupeň oxidace halogenů má ve sloučeninách s vodíkem a kovy.

Animové atomy halogenu, kromě fluoridu, mohou také vykazovat pozitivní stupně oxidace: +1, +3, +5, +7. Možné hodnoty oxidace jsou vysvětleny elektronovou strukturou, která může být reprezentována atomy fluoru

Být nejvíce elektronegativního prvku, fluor může trvat pouze jeden elektron o 2P.

Elektronická struktura atomu chloru je exprimována schématem atomu chloru jeden nepárový elektron na 3P průkopník a běžný (neomluvený) stav monovalentu chloru. Ale protože chlor je ve třetím období, má pět více orbitálů 3D-Sublevels, ve kterém 10 elektronů může ubytovat.

Fluor nemá volný orbitální, a proto s chemickými reakcemi, spárovaný elektron v atomu neoddělí. Během vyšetření halogenu je proto vždy nutné vzít v úvahu rysy fluoru a sloučenin.

Vodné roztoky halogenových vodíkových sloučenin jsou kyseliny: HF - fluoridový vodík (instalatérský), HCl - chlorid (vodík), HBR - bromery, NI - jodium.

Chlor (lat.Chlorum), Cl, chemický prvek VII Skupina periodického systému MENDELEEV, atomové číslo 17, atomová hmotnost 35,453; odkazuje na rodinu halogenů. Za normálních podmínek (0 ° C, 0,1 Mn / m2, nebo 1 kgf / cm2), žlutý zelený plyn s ostrým nepříjemným zápachem. Přírodní chlor se skládá ze dvou stabilních izotopů: 35SL (75,77%) a 37cl (24,23%).

Chemické vlastnosti chlóru. Externí elektronická konfigurace atomu CL3S2ZP5. V souladu s tímto, chlor ve sloučeninách vykazuje stupeň oxidace -1, + 1, +3, +4, +5, +6 a +7. Kovalentní poloměr atomu 0,99A, iontový poloměr CL-82A, afinita atom chloru k elektronu je 3,65 EV, ionizační energie je 12,97 EV.

Chemicky chlor je velmi aktivní, přímo se spojuje s téměř všemi kovy (s některými pouze v přítomnosti vlhkosti nebo při zahřátí) a non-kovů (kromě uhlíkových, dusíku, kyslíku, inertní plyny), tvořící vhodné chloridy, reagují s mnoha sloučeninami , Nahrazuje vodík v limitních uhlovodíků a spojuje nenasycené sloučeniny. Vyplachuje chlor brom a jod z jejich sloučenin s vodíkem a kovem; Z sloučenin chloru s těmito prvky se doplňuje fluorem. Alkalické kovy v přítomnosti vlhkostí reagují s chlorem se zapálením, většina kovů reaguje s suchým chlorem pouze tehdy, když se fosfor zahřívá, fosfor je hořlavý v atmosféře chloru, tvořící pCl3 a s dalším chlorováním - RSL5; Sírová chlorová síra při zahřátí dává S2Cl2, SCL2 a jiné SNCLM. Arsen, antimon, bismut, stroncium, tellur důrazně interagovat s chlorem. Směs chloru s vodíkem svítí s bezbarvým nebo žlutým zeleným plamenem s tvorbou chlorovodíku (jedná se o řetězovou reakci). S kyslíkem Chlorem se formy oxidy: Cl2O, CLO2, CL2O6, CL2O7, CL2O8, stejně jako chlority (chlorothické soli kyseliny), chlorit, chlorečnany a chloráty. Všechny sloučeniny Chlorin kyslíku tvoří výbušné směsi s snadno oxidačními látkami. Chlor ve vodě je hydrolyzován, tvořící chlorózní a chlorovodíkovou kyselinu: CL2 + H20 \u003d NCLO + HC1. Když jsou chlorovodíkové vodné roztoky, chlority a chloridy tvořeny alkálií: 2AOH + Cl2 \u003d NaCl + NaCl + H20 a při zahřátí je chlorátory. Chlorinaci hydroxidu vápenatého se získá vápno chlor. V interakci amoniaku s chlorem se vytvoří tři chloridový dusík. V chlorování organických sloučenin, chlor buď nahrazuje vodík, nebo je připevněn k vícenásobným vazbám, vytváří různé organické sloučeniny obsahující chlor. Chlor tvoří mezní sloučeniny s jinými halogeny. Fluoridy CLF, CLF3, CLF3 jsou velmi reaktivní; Například v atmosféře CLF3 je skleněná vlna samo-návrh. Známé sloučeniny chlorů s kyslíkem a fluorem chloremoxyfluoridy: CLO3F, CLO2F3, CLOF, CLOF3 a fluor harmonize FCLO4. Kyselina chlorovodíková (chlorovodík, chlorovodík, chlorovodík, chlorovodík) - HC1, roztok chlorovodíku ve vodě; Silná monoise kyselina. Bezbarvá (technická kyselina chlorovodíková je nažloutlá kvůli nečistotám Fe, Cl2 atd.), "Kouření" ve vzduchu, žíravé kapalině. Maximální koncentrace při 20 ° C je 38% hmotnostních. Sůl kyselina chlorovodíková se nazývá chloridy.

Interakce se silnými oxidačními činidly (manganisty draselného, \u200b\u200boxidu manganičitého) s uvolňováním plynného chloru:

Interakce s amoniakem s tvorbou hustého bílého kouře sestávajícího z nejmenších krystalů chloridu amonného:

Vysoce kvalitní reakce na kyselinu chlorovodíkovou a její sůl je její interakce se stříbrným dusičnanem, ve kterém jsou formy sraženiny chloridu stříbrného nerozpustné v kyselině dusičné:

===============================================================================

Vodík byl otevřen ve druhé polovině 18. století anglických vědců v oblasti fyziky a chemie Cavendish. Podařilo se mu zdůraznit látku v čistém stavu, studoval ji a popsal vlastnosti.

Taková je historie otvoru vodíku. Během experimentů se výzkumník rozhodl, že se jedná o hořlavý plyn, jejichž spalování ve vzduchu dává vodu. To vedlo k definici kvalitních vodních složení.

Co je vodík

O vodíku, jako jednoduchá látka, poprvé, francouzský chemik A. Lavoisier v roce 1784, protože zjistil, že atomy jednoho druhu byly součástí jeho molekuly.

Název chemického prvku latinských zvuků jako hydrogenium (read "Hydroxium"), což znamená "podávání vody". Jméno se týká spalovací reakce, v důsledku toho, která voda je vytvořena.

Charakteristika vodíku

Označení vodíku N. MENDELEEV přiřazeno tento chemický prvek první pořadové číslo, umístění do hlavní podskupiny první skupiny a první období a podmíněně v hlavní podskupině sedmé skupiny.

Atomová hmotnost (atomová hmotnost) vodíku je 1,00797. Molekulová hmotnost H2 je 2 a. E. Molární hmotnost je numericky rovna jí.

Představuje tři izotopy, které mají zvláštní jméno: nejběžnější strava (H), těžké deuterium (D), radioaktivní tritium (t).

Jedná se o první prvek, který může být zcela rozdělen do izotopů jednoduchým způsobem. Je založen na vysokém rozdílu mistrů izotopů. Proces byl poprvé implementován v roce 1933. Je vysvětleno tím, že pouze v roce 1932 byl izotop byl odhalen s hmotností 2.

Fyzikální vlastnosti

Za normálních podmínek je jednoduchá látka vodíku ve formě dvoušidelných molekul, bez barvy, která nemá chuť a vůni. Málo rozpustné ve vodě a dalších rozpouštědlech.

Krystalizační teplota - 259,2 O C, bod varu - 252,8 O C. Průměr molekul vodíku je tak malý, že mají schopnost pomalé difúze přes řadu materiálů (guma, sklo, kovů). Tato vlastnost najde použití, když je nutné čistit vodík z plynných nečistot. S n. y Vodík má hustotu rovnou 0,09 kg / m3.

Je možné transformovat vodík do kovu analogií s prvky umístěnými v první skupině? Vědci zjistili, že vodík za podmínek, když se tlak blíží 2 miliony atmosféry, začne absorbovat infračervené paprsky, což ukazuje polarizaci molekul látky. Snad s ještě vyššími tlaky se vodík stane kovem.

To je zajímavé: Existuje předpoklad, že na planetách-giganti, Jupiter a Saturn, vodík je ve formě kovu. Předpokládá se, že kovový pevný vodík je také přítomen v kompozici pozemního jádra, v důsledku ultrahlaného tlaku vytvořeného plášťem Země.

Chemické vlastnosti

V chemické interakci s vodíkem, jednoduchými i komplexními látkami. Malá aktivita vodíku je však nutná ke zvýšení tvorby vhodných podmínek - zvýšení teploty, použití katalyzátorů atd.

Při zahřátí na reakci s vodíkem, takové jednoduché látky vstupují jako kyslík (O2), chlor (Cl2), dusík (N2), síry (S).

Pokud nastavíte oheň na čištění vodíku na konci plynové trubky ve vzduchu, bude hladce spalovat, ale sotva výrazně. Pokud umístíte plynovou krmnou trubku do atmosféry čistého kyslíku, spalování bude pokračovat v tvorbě kapiček vody na stěnách nádoby, jako výsledek reakce:

Vypálení vody je doprovázeno uvolňováním velkého množství tepla. Jedná se o exotermní reakci sloučeniny, ve kterém je vodík oxidován kyslíkem, čímž se získá H20 oxid. Je to také redoxní reakce, ve které je vodík oxidován a kyslík je obnoven.

Podobně reakce s Cl 2 s tvorbou chloroodorodoru.

Pro implementaci interakce dusíku s vodíkem je nutná vysoká teplota a zvýšený tlak, stejně jako přítomnost katalyzátoru. Výsledkem je amoniak.

V důsledku reakce se síry je vytvořen sirovodík, jehož uznání usnadňuje charakteristickou vůni shnilých vajec.

Stupeň oxidace vodíku v těchto reakcích je +1 a v hydridech popsaných níže, 1.

Když se reakce s některými kovy vytvářejí hydridy, například hydrid sodný - NaH. Některé z těchto komplexních sloučenin se používají jako palivo pro rakety, stejně jako v termonukleární energii.

Vodík reaguje s látkami z komplexní kategorie. Například s oxidem mědi (II), vzorec CUO. Pro provádění reakce se vodík mědi předává nad zahřátým práškovým oxidem měďnatého (II). Během interakce se činidlo mění svou barvu a stává se červeně hnědým a na studených stěnách zkumavek, vodní kapky jsou usazeny.

Vodík během reakce je oxidován, tvořící vodu a měď je obnoven z oxidu na jednoduchou látku (CU).

Oblasti použití

Vodík má velký význam pro osobu a najde použití v různých sférách:

V chemické výrobě je suroviny, v jiných průmyslových odvětvích - palivo. Nevyžete bez vodíku a podniků petrochemie a rafinace.
V elektrickém průmyslu, tato jednoduchá látka provádí funkci chladicího činidla.
V černé a neželezné metalurgii musí být vodík podán úlohu redukčního činidla.
Vytvoření inertního média při balení výrobků.
Farmaceutický průmysl - používá vodík jako činidlo ve výrobě peroxidu vodíku.
Toto světelné plnicí meteorologické sondy.
Tento prvek a jako činidlo snižující palivo pro raketové motory.

Vědci jednomyslně prorokují mistrovství paliva vodíku paliva v energetice.

Příjem v průmyslu

V průmyslu se vodík získá elektrolýzou, která je podrobena chloridům nebo hydroxidům alkalických kovů rozpuštěných ve vodě. Můžete také dostat vodík přímo přímo z vody.

Pro tyto účely konverze koksu nebo metanu s vodní páry. Rozložení metanu při zvýšené teplotě také dává vodík. Frakční plyn zkapalnění s frakčním způsobem se používá také pro průmyslovou vodíkovou výrobu.

Dostat do laboratoře

Laboratoř pro vodík používá přístroj CYPA.

Sůl nebo kyselina sírová a zinek vyčnívají jako reagencie. V důsledku reakce se vytvoří vodík.

Nalezení vodíku v přírodě

Ve vesmíru se často vyskytuje vodík. Hlavní hmotnost hvězd, včetně Slunce a dalších kosmických těles je vodík.

V zemské kůře z ní pouze 0,15%. Je přítomen v mnoha minerálech, ve všech organických látkách, stejně jako ve vodě pokrývající na povrchu 3/4 naší planety.

V horních vrstvách atmosféry je možné detekovat stopy vodíku v jeho čisté formě. Najít to v řadě hořlavých zemních plynů.

Plynný vodík je nejvíce volný a kapalina je nejhustší látka na naší planetě. S vodíkem, můžete změnit hlas hlasu, pokud ho dýcháte, a mluvit.

Základem nejmocnějšího vodíku je rozdělení nejjednoduššího atomu.

Průmyslové metody získávání jednoduchých látek závisí na tom, co forma odpovídající prvek je v přírodě, to znamená, že to může být suroviny pro jeho přípravu. Tak, kyslík existující ve volném stavu se získá fyzikální metodou - separací od kapalného vzduchu. Vodík je téměř úplně ve formě sloučenin, proto se používají chemické metody. Zejména mohou být použity rozkladné reakce. Jedním z metod získávání vodíku je reakce rozkladu vody elektrickým proudem.

Hlavním průmyslovým způsobem získávání vodíku je reakce s vodou metanu, což je součástí zemního plynu. Provádí se při vysokých teplotách (snadno se ujistěte, že když metan projde, a to i přes vroucí vodu, nedojde k žádné reakci):

CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 kJ

V laboratoři nejsou nutně přirozené suroviny používány k získání jednoduchých látek, ale zvolit zdrojové látky, z nichž je snazší vybrat potřebnou látku. Například v laboratorním kyslíku není získán ze vzduchu. Totéž platí pro přípravu vodíku. Jeden z laboratorních metod pro výrobu vodíku, který se někdy používá v průmyslu - expanze vody s elektrickým zdvihem.

Laboratoře vodíku se obvykle získávají interakcí zinku s kyselinou chlorovodíkovou.

V průmyslu

1.Elektrolýza vodných solí:

2NACL + 2H20 → H 2 + 2AOH + Cl 2

2.Přenos vodní páry nad horkým koksem při teplotě asi 1000 ° C:

H 2O + C ⇄ H 2 + CO

3.Z zemního plynu.

Konverze vodní páry: CH 4 + H20 ⇄ ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) katalytická oxidace kyslíkem: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. V procesu rafinace oleje a reformování uhlovodíků.

V laboratoři

1.Účinek zředěných kyselin k kovům. Pro provádění takové reakce se nejčastěji používají zinek a kyselina chlorovodíková:

Zn + 2HCl → ZNCL 2 + H 2

2.Interakce vápníku s vodou:

CA + 2H20 → CA (OH) 2 + H 2

3.Hydrolýza hydridy:

Nah + H 2O → NaOH + H 2

4.Akční alkálie pro zinek nebo hliník:

2al + 2AOH + 6H 2O → 2NA + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H20 → K 2 + H 2

5.S pomocí elektrolýzy. S elektrolýzou vodných roztoků alkalických nebo kyselin na katodě se uvolňuje vodík, například:

2H33 + + 2E - → H 2 + 2H 2 O

Bioreaktor pro výrobu vodíku

Fyzikální vlastnosti

Plynný vodík může existovat ve dvou formách (modifikaci) - ve formě ortho a para-vodíku.

V molekule ortodorodu (např. PL. -259.10 ° C, t. KIP. -252,56 ° C) jaderné otočení směřují stejně (rovnoběžně) a v paravodorodu (m. Pl. -259,32 ° C, t. KIP. -252,89 ° C) - naproti sobě (anti-paralelně).

Je možné rozdělit alto vodíkové altropy ve formě aktivního úhlu při teplotě kapalné dusíku. Při velmi nízkých teplotách, rovnováha mezi ortopomií a vodotěsným vodotěsným je téměř zaměřena na ně. Při 80 k poměru tvaru přibližně 1: 1. Desorbovaný paralodin pod zahříváním se mění v ortodoxidu až k tvorbě rovnováhy při teplotě místnosti směsi (orto-pára: 75:25). Bez katalyzátoru se transformace dochází pomalu, což umožňuje studovat vlastnosti jednotlivých alotropních forem. Molekula vodík DVKHATOMNA - H₂. Za normálních podmínek je plyn bez barvy, vůně a chuti. Vodík je nejjednodušší plyn, jeho hustota je mnohonásobně nižší než hustota vzduchu. Je zřejmé, že čím menší hmotnost molekul, tím vyšší je rychlost při stejné teplotě. Jako nejjednodušší, molekuly vodíku se pohybují rychleji než molekuly jakéhokoliv jiného plynu, a tím rychleji může přenášet teplo z jednoho těla do druhého. Z toho vyplývá, že vodík má nejvyšší tepelnou vodivost mezi plynnými látkami. Jeho tepelná vodivost je přibližně sedmkrát vyšší než tepelná vodivost vzduchu.

Chemické vlastnosti

Molekuly vodíku HF jsou poměrně odolné a v pořadí, aby vodík do reakce vstoupil do reakce velká energie: H2 \u003d 2N - 432 kJ tak, při normálních teplotách, reaguje vodíku s velmi aktivními kovy, například s vápníkem, tvořící hydrid vápenatý: Ca + H 2 \u003d SAN 2 a s jedním neketalolem - fluorem, tvořící fluorový vodík: F 2 + H2 \u003d 2HF s většinou kovů a nerovných kovů reaguje při zvýšených teplotách nebo s jiným účinkem, Například při osvětlení. To může "odnést" kyslík z některých oxidů, například: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0 Zaznamená rovnice odráží reakci na obnovu. Reakce regenerace se nazývají procesy, v důsledku které je kyslík odebírán ze sloučeniny; Kyslíky konzistentní látky se nazývají redukční činidla (současně sami oxidují). Dále bude uvedena další definice pojmů "oxidace" a "zotavení". A tato definice, historicky nejprve zachovává význam a nyní, zejména v organické chemii. Odpověď zotavení je opakem oxidační reakce. Obě tyto reakce vždy probíhají ve stejnou dobu jako jeden způsob: při oxidaci (regeneraci) jedné látky, je definován současně zotavení (oxidace) jiného.

N 2 + 3H 2 → 2 NH3

S formami halogenů halogenový chov:

F 2 + H 2 → 2 HF, reakce probíhá s výbuchem ve tmě a při každé teplotě, Cl 2 + H2 → 2 HC1, reakce probíhá s výbuchem, pouze ve světle.

S sazbou Interact se silným ohřevem:

C + 2H 2 → CH 4

Interakce s kovy alkalických a hrudkových zemí

Vodíkové formy s aktivními kovy hydridy:

Na + H 2 → 2 NaH CA + H 2 → CAH 2 mg + H 2 → MGH 2

Hydridy - fyziologický roztok, pevné látky, snadno hydrolyzované:

CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H 2

Interakce s oxidy kovů (obvykle D-Elements)

Oxidy jsou obnoveny na kovy:

CUO + H 2 → CU + H20 FE 2O 3 + 3H 2 → 2 FE + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Hydrogenace organických sloučenin

Za účinku vodíku na nenasycených uhlovodíků v přítomnosti katalyzátoru niklu a zvýšené teploty dochází k reakci hydrogenace:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

Vodík obnoví aldehydy na alkoholy:

CH3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

Geochemie vodíku

Vodík je hlavní stavební materiál vesmíru. Jedná se o nejběžnější prvek a všechny prvky jsou z nich vytvořeny v důsledku termonukleárních a jaderných reakcí.

Volný vodík H 2 je relativně zřídka nachází v zemských plynech, ale ve formě vody trvá velmi důležitou účast v geochemických procesech.

Vodíkové minerály mohou být zahrnuty ve formě amonného iontu, hydroxylového iontu a krystalické vody.

V atmosféře je vodík kontinuálně vytvořen v důsledku rozkladu vody slunečním zářením. Migruje do horních vrstev atmosféry a zmizí do vesmíru.

aplikace

Vodíková energie

Atomový vodík se používá pro atomové vodíkové svařování.

V potravinářském průmyslu je vodík registrován jako potravinářská přídavná látka E949.jako balicí plyn.

Vlastnosti oběhu

Vodík ve směsi se vzduchem tvoří výbušnou směs - tzv. Plyn krysy. Tento plyn má největší výbušnost s objemem vodíku a kyslíku 2: 1 nebo vodíkem a vzduchem přibližně 2: 5, protože ve vzduchu kyslíku obsahuje přibližně 21%. Také vodík je nebezpečný. Kapalný vodík při praskání na kůži může způsobit těžké omrzliny.

Výbušné koncentrace vodíku s kyslíkem vznikají od 4% do 96% objemu. Se směsí se vzduchem od 4% do 75 (74)% objemu.

Pomocí vodíku

V chemickém průmyslu se vodík používá při výrobě amoniaku, mýdla a plastů. V potravinářském průmyslu s vodíkem z kapalných rostlinných olejů činí margarín. Vodík je velmi plicní a ve vzduchu vždy stoupá nahoru. Jednou na agenturách a balónech byly naplněny vodíkem. Ale ve 30. letech. Xx století Existoval několik hrozných katastrof, když vzducholodi explodovali a spálili. V současné době jsou vzducholenky naplněné plynovým heliem. Vodík se také používá jako raketová paliva. Jednoho dne může být široce používán jako palivo pro cestující a nákladní automobily. Vodíkové motory neznečišťují životní prostředí a přidělují pouze vodní páru (i když se velmi získání vodíku vede k určitému znečištění životního prostředí). Naše slunce se skládá hlavně z vodíku. Solární teplo a světlo je výsledkem jaderné energie uvolňování během fúze vodíkových jader.

Pomocí vodíku jako palivo (ekonomická účinnost)

Nejdůležitější charakteristikou látek používaných jako palivo je jejich teplo spalování. Z průběhu obecné chemie je známo, že reakce interakce vodíku s kyslíkem se vyskytuje s uvolňováním tepla. Pokud užíváte 1 mol H2 (2 g) a 0,5 mol O2 (16 g) za standardních podmínek a reakční reakci, pak podle rovnice

H 2 + 0,5 O 2 \u003d H 2 O

po dokončení reakce se 1 mol H20 (18 g) tvoří s uvolňováním energie 285,8 kJ / mol (pro srovnání: teplo spalování acetylenu je 1300 kJ / mol, propan - 2200 kJ / mol) . 1 m³ vodíku váží 89,8 g (44,9 mol). Proto bude 12832.4 KJ energie vynaloženo pro získání 1 m³ vodíku. S ohledem na skutečnost, že 1 kW · h \u003d 3600 kJ, dostaneme 3,56 kWh elektřiny. Vědět tarif za 1 kW elektřiny a náklady na 1 m³ plynu, je možné dospět k závěru o proveditelnosti přechodu na vodíkové palivo.

Například experimentální model generací Honda FCX 3 s nádrží s vodíkovým 156 l (obsahuje 3,12 kg vodíku pod tlakem 25 mPa) 355 km pohonů. V souladu s tím se 123,8 kWh získá od 3,12 kg H2. Na 100 km bude spotřeba energie 36,97 kWh. Znát náklady na elektřinu, náklady na plyn nebo benzín, jejich spotřeba pro auto na 100 km se snadno vypočítá negativní ekonomický efekt přechodu automobilů na palivo vodíku. Řekněme (Rusko 2008), 10 centů na kWh elektřiny vede k tomu, že 1 m³ vodíku vede k ceně 35,6 centů, a s přihlédnutím k účinnosti rozkladu vody 40-45 centů, stejný počet kWh · H Z benzínového spalování 12832,4kg / 42000kJ / 0.7kg / l * 80tesunts / L \u003d 34 centů v maloobchodních cenách, zatímco pro vodík, jsme vypočítali perfektní možnost, aniž bychom zohlednili přepravu, odpisy zařízení atd. Metan se spalovací energie asi 39 mj na m³ výsledek bude nižší než dva až čtyřikrát kvůli rozdílu v ceně (1 m³ pro Ukrajinu stojí $ 179 a pro Evropu 350 USD). To znamená, že ekvivalentní množství metanu bude stát 10-20 centů.

Nicméně, neměli bychom zapomenout, že při spalování vodíku získáme čistou vodu, ze které byl těžen. To znamená, že máme obnovitelné phrash Energie bez poškození životního prostředí, na rozdíl od plynu nebo benzínu, které jsou primárními zdroji energie.

PHP na řádku 377 VAROVÁNÍ: Vyžadovat (http: //www..php): Nepodařilo se otevřít proud: Žádný vhodný obal nebyl nalezen v /hsphere/local/home/winexins/sight/tab/vodorod.php on-line 377 fatální Chyba: Vyžadovat (): Neúspěšné otevření Požadováno "http: //www..php" (zahrnuje_path \u003d ".. PHP na řádku 377