مواد شیمیایی هیدروژن. هیدروژن

ساخت و خواص فیزیکی هیدروژنهیدروژن - Dihomanny Gaz H2. این هیچ رنگی ندارد، بویایی ندارد این ساده ترین گاز است. با توجه به این ویژگی، آن را در Aerostats، هواپیما و دستگاه های مشابه مورد استفاده قرار گرفت، اما خطر انفجار آن در مخلوط با هوا با استفاده گسترده از هیدروژن مواجه شد.

مولکول های هیدروژن غیر قطبی و بسیار کوچک هستند، بنابراین تعامل کمی بین آنها وجود دارد. در این راستا، دارای نقاط ذوب بسیار کم (-259 درجه سانتیگراد) و جوش (-253 درجه سانتیگراد) است. هیدروژن عملا در آب حل نشده است.

هیدروژن دارای 3 ایزوتوپ است: طبیعی 1H، دوتریوم 2H یا D، و ایزوتوپ های سنگین رادیو اکتیو 3n یا T. هیدروژن سنگین در آن سنگین تر از هیدروژن معمولی در 2 یا حتی 3 بار منحصر به فرد است! به همین دلیل است که جایگزینی هیدروژن معمولی بر دیتریم یا تریتیوم به طور قابل توجهی تحت تاثیر خواص ماده (به همین ترتیب، نقطه جوش هیدروژن هیدروژن H2 و Deuterium D2 با 3.2 درجه متفاوت است). تعامل هیدروژن با مواد ساده هیدروژن - غیر فلزات منفی برق متوسط. بنابراین، آن نیز در خواص اکسیداتیو و توانبخشی ذاتی است.

خواص اکسیداتیو هیدروژن در واکنش های با فلزات معمولی - عناصر زیر گروه های اصلی گروه I-II جدول Mendeleev ظاهر می شود. فعال ترین فلزات (زمین قلیایی و قلیایی) هنگام گرم شدن با هیدروژن هیدروژن - مواد جامد سالین حاوی هیدرید یون یون یون در شبکه کریستال. 2NA + H2 \u003d 2NA ; Ca + H2 \u003d SAN2 خواص کاهش هیدروژن در واکنش ها با غیر فلزات معمولی بیشتر از هیدروژن ظاهر می شود: 1) تعامل با هالوژن H2 + F2 \u003d 2HF

به طور مشابه، تعامل با آنالوگ فلوئور - کلر، برم، ید. همانطور که فعالیت هالوژن کاهش می یابد، شدت واکنش کاهش می یابد. واکنش با فلوئور در شرایط نرمال با انفجار رخ می دهد، برای واکنش با کلر نیاز به نورپردازی یا گرما دارد و واکنش با ید تنها با گرمایش قوی و برگشت پذیر است. 2) تعامل با اکسیژن2N2 + O2 \u003d 2N2O واکنش با انتشار حرارت بالا، گاهی اوقات با انفجار ادامه می یابد. 3) تعامل با خاکستری H2 + S \u003d H2S گوگرد - بسیار غیر فعال غیر فعال از اکسیژن، و تعامل با تولید هیدروژن به آرامی. 4) تعامل با نیتروژن واکنش 3H2 + N2↔ 2NH3 برگشت پذیر است، به میزان قابل توجهی در حضور یک کاتالیزور، زمانی که حرارت و تحت فشار است، به میزان قابل توجهی ادامه می دهد. محصول آمونیاک نامیده می شود. 5) همکاری با کربن واکنش C + 2N2↔ CH4 در یک قوس الکتریکی یا در دمای بسیار بالا ادامه می یابد. سایر هیدروکربن ها به عنوان محصولات جانبی تشکیل می شوند. 3. تعامل هیدروژن با مواد پیچیده هیدروژن نشان می دهد خواص کاهش دهنده و در واکنش های با مواد پیچیده: 1) بازسازی اکسید های فلزی روبرو شده با ردیف الکتروشیمیایی تنش به سمت راست آلومینیوم، و همچنین اکسید های غیر فلزی: Fe2O3 + 2H2 2FE + 3H2O ; CuO + H2 Cu + H2ocarrow به عنوان عامل کاهش دهنده برای استخراج فلزات از سنگ معدن اکسید استفاده می شود. واکنش ها هنگامی که حرارت داده می شوند، به مواد بی نظیر ارگانیک متصل شوند. C2H4 + H2 (T؛ P) → واکنش های C2H6 در حضور یک کاتالیزور و تحت فشار پردازش می شود. ما هنوز به سایر واکنش های هیدروژن مربوط نمی شود. 4. گرفتن هیدروژندر صنعت، هیدروژن با پردازش مواد خام هیدروکربن - گاز طبیعی و مرتبط، کک و غیره به دست می آید. روش های آزمایشگاهی برای تولید هیدروژن:

1) تعامل فلزات در ردیف الکتروشیمیایی ولتاژ های فلزی به سمت چپ هیدروژن، اسیدها. LI K BA SRA CA Na Mg AL MN ZN CR FE CD CO NI SN SN PB (H2) Cu HG Ag PT MG + 2HCL \u003d MGCL2 + H22) تعامل فلزات در ردیف الکتروشیمیایی ولتاژ های فلزی به سمت چپ منیزیم، آب سرد. همچنین قلیایی را تشکیل می دهد.

2NA + 2H2O \u003d 2naoh + H2 فلزی، که در ردیف الکتروشیمیایی ولتاژ فلزی به سمت چپ منگنز است، قادر به نمایش هیدروژن از آب تحت شرایط خاص (منیزیم - از آب گرم، آلومینیوم - با توجه به حذف فیلم اکسید از سطح).

Mg + 2H2O Mg (OH) 2 + H2

فلز، واقع در ردیف الکتروشیمیایی تنش های فلزات به کبالت چپ، قادر به نمایش هیدروژن از بخار آب است. این همچنین اکسید را تشکیل می دهد.

3FE + 4H2OPAR FE3O4 + 4H23) واکنش فلزی، هیدروکسید آمفوترن ها، با راه حل های قلیایی.

فلزات، هیدروکسید هایی که آمفوترن هستند، هیدروژن را از راه حل های قلیایی فشار می دهند. شما باید 2 این فلز را بدانید - آلومینیوم و روی:

2Al + 2naoh + 6H2O \u003d 2NA + + 3H2

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

در عین حال، نمک های پیچیده تشکیل می شوند - هیدروکسیلومینات ها و هیدروکسیتوسیت ها.

تمام روش های ذکر شده تا کنون بر اساس همان فرآیند - اکسیداسیون فلزی در اتم هیدروژن در درجه اکسیداسیون +1:

M0 + NN + \u003d Mn + + N / 2 H2

4) تعامل هیدرید فلزات فعال فلزات:

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

این فرآیند بر اساس تعامل هیدروژن به درجه اکسیداسیون -1 با هیدروژن به درجه اکسیداسیون +1:

5) الکترولیز محلول آبی قلیایی، اسیدها، برخی از نمک:

2N2O 2N2 + O2

5. ترکیبات هیدروژندر این جدول، سلول های عناصر تشکیل شده با هیدروژن هیدرید در سایه سمت چپ جدا شده اند. این مواد در ترکیب هیدرید هیدرید یون N- هستند. آنها مواد جامد ساحلی بی رنگ هستند و با آب با انتشار هیدروژن واکنش نشان می دهند.

عناصر زیر گروه های اصلی گروه های IV-VII با ترکیبات هیدروژنی ساختار مولکولی شکل می گیرند. گاهی اوقات آنها نیز به نام هیدرید ها نامیده می شوند، اما نادرست است. در ترکیب آنها هیچ هیدرید یون وجود ندارد، آنها از مولکول ها تشکیل شده است. به عنوان یک قاعده، ساده ترین ترکیبات هیدروژن این عناصر گازهای بی رنگ است. استثناء - آب، که مایع و فلوراید فلوراید است، که در دمای اتاق گازی، اما در شرایط عادی - مایع است.

سلول های تاریک عناصر را مشخص می کنند که با ترکیبات هیدروژن نشان دادند که خواص اسید را نشان می دهد.

سلول های تیره با یک صلیب، عناصر تشکیل شده با ترکیبات هیدروژن هستند که خواص اساسی را نشان می دهند.

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

29). ویژگی های عمومی خواص عناصر زیر گروه اصلی 7G. کلر خواص لورا اسید هیدروکلریک.در زیر گروه هالوژن، فلوئور، کلر، بروم، ید و آستات (Astat یک عنصر رادیواکتیو است، کمی مورد مطالعه قرار گرفته است). این ها عناصر P گروه VII سیستم دوره ای D.I. Imendeev هستند. در سطح انرژی خارجی، اتم های آنها دارای الکترونهای 7 NS2NP5 هستند. این توضیح مشترکات خواص آنها را توضیح می دهد.

آنها به راحتی به یک الکترون پیوستند، درجه اکسیداسیون را نشان می دهند. چنین درجه ای از اکسیداسیون هالوژن ها در ترکیبات با هیدروژن و فلزات است.

با این حال، اتم هالوژن، به جز فلوراید، همچنین می تواند درجه های مثبت اکسیداسیون را نشان دهد: +1، +3، +5، +7. مقادیر احتمالی اکسیداسیون توسط ساختار الکترونی توضیح داده می شود که در اتم های فلوئور می تواند نمایان شود

به عنوان عنصر الکترونگاتیک، فلوئور تنها می تواند یک الکترون را بر روی یک زیرمجموعه 2R مصرف کند. این یک الکترون بی نظیر است، بنابراین فلوراید تنها یکنواخت است و درجه اکسیداسیون همیشه -1 است.

ساختار الکترونیکی اتم کلر توسط طرح اتم کلر یک الکترون بی نظیر بر روی یک پیشگام 3P و حالت معمولی (غیر منتظره) کلر مونوالنت بیان می شود. اما از آنجایی که کلر در دوره سوم قرار دارد، او دارای پنج زیرمجموعه 3D بیشتر است که در آن 10 الکترون می تواند جایگزین شود.

فلوئور دارای مداری آزاد نیست و بنابراین، با واکنش های شیمیایی، الکترون جفت شده در اتم جدا نمی شود. بنابراین، در طی بررسی هالوژن، همیشه لازم است که ویژگی های فلوئور و ترکیبات را در نظر بگیریم.

محلول های آبی از ترکیبات هیدروژن هالوژن اسید عبارتند از: هیدروژن هیدروژن HF - فلوراید (لوله کشی)، HCl - کلرید (هیدروژن)، HBR - بروملین، Ni - Iodium.

کلر (Lat.Chlorum)، CL، عنصر شیمیایی گروه VII گروهی از سیستم Mendeleev دوره ای، تعداد اتمی 17، وزن اتمی 35،453؛ به خانواده هالوژن اشاره دارد. در شرایط عادی (0 درجه سانتیگراد، 0.1 mn / m2، یا 1 کیلوگرم / سانتی متر)، گاز زرد سبز با بوی شدید آزار دهنده. کلر طبیعی شامل دو ایزوتوپ پایدار است: 35SL (75.77٪) و 37Cl (24.23٪).

خواص شیمیایی کلر. خارجی پیکربندی الکترونیکی اتم CL 3S2ZR5. مطابق با این، کلر در ترکیبات درجه اکسیداسیون -1، + 1، +3، +4، +5، +6 و +7 را نشان می دهد. شعاع کووالانتی اتم 0.99Å، شعاع یون CL-1.82Å، وابستگی اتم کلر به الکترون 3.65 EV است، انرژی یونیزاسیون 12.97 eV است.

شیمیایی کلر بسیار فعال است، به طور مستقیم با تقریبا تمام فلزات (با تنها در حضور رطوبت یا گرما) و با غیر فلزات (به جز کربن، نیتروژن، اکسیژن، گازهای غیر مستقیم)، تشکیل کلرید های مناسب، با بسیاری از ترکیبات واکنش نشان می دهد ، جایگزین هیدروژن در محدود کردن هیدروکربن ها و ترکیب ترکیبات غیر اشباع می شود. کلر را از ترکیبات خود با هیدروژن و فلزات برمن می کند؛ از ترکیبات کلر با این عناصر، آن را با فلوئور جایگزین شده است. فلزات قلیایی در حضور رطوبت با کلر با احتراق ارتباط برقرار می کنند، اکثر فلزات با کلر خشک واکنش نشان می دهند تنها زمانی که فسفر گرم می شود، فسفر در اتمسفر کلر قابل اشتعال است، تشکیل PCL3 و با کلرینگ بیشتر - RSL5؛ گوگرد کلر هنگام گرم شدن به S2Cl2، SCL2 و دیگر SNCLM می دهد. آرسنیک، آنتیموان، بیسموت، استرانسیم، تلورور به شدت با کلر تعامل می کند. مخلوطی از کلر با سوختگی هیدروژن با شعله های بی رنگ یا زرد سبز با تشکیل کلرید هیدروژن (این واکنش زنجیره ای) با اکسیژن کلر اکسید: CL2O، CLO2، CL2O6، CL2O7، CL2O8، و همچنین هیپوکلریت ها (نمک اسید کلروتیک)، کلریت، کلرات و پروتئین. تمام ترکیبات اکسیژن کلر مخلوط مخلوط های انفجاری را با مواد به راحتی اکسید کننده تشکیل می دهند. کلر در آب هیدرولیز شده است، تشکیل یک اسید کلرور و هیدروکلریک: CL2 + H2O \u003d NCLO + HCL. هنگامی که محلول های آبی کلرید، هیپوکلریت ها و کلرید ها توسط قلیایی تشکیل می شوند: 2naOH + CL2 \u003d Naclo + NaCl + H2O، و هنگامی که گرما کلسیم است. کلر هیدروکسید کلسیم توسط آهک کلر به دست می آید. در تعامل آمونیاک با کلر، سه نیتروژن کلرید تشکیل شده است. کلر در کلرینگ از ترکیبات آلی، کلر جایگزین هیدروژن یا به چندین پیوند متصل می شود، تشکیل ترکیبات ارگانیک حاوی کلر کلر. کلر ترکیبات بین زمین را با سایر هالوژن ها تشکیل می دهد. CLF فلوراید، CLF3، CLF3 بسیار واکنشی است؛ به عنوان مثال، در فضای CLF3، پشم شیشه ای خود پیشنهاد است. ترکیبات کلر شناخته شده با اکسیژن و فلورینولین - کلر اکسید فلوئورید: CLO3F، CLO2F3، CLOF، CLOF3 و فلوئور پرکلرات FCLO4. اسید هیدروکلریک (کلرید هیدروژن، کلرید هیدروژن، کلرید هیدروژن) - HCl، محلول کلرید هیدروژن در آب؛ اسید تکاملی قوی. بدون رنگ (اسید هیدروکلریک فنی به علت ناخالصی Fe، CL2، و غیره)، "سیگار کشیدن" در هوا، مایع سوزاننده است. حداکثر غلظت در دمای 20 درجه سانتیگراد 38 درصد وزن است. نمک هیدروکلریک اسید کلرید نامیده می شود.

تعامل با عوامل اکسید کننده قوی (پرمنگنات پتاسیم، دی اکسید منگنز) با انتشار کلر گازی:

تعامل با آمونیاک با تشکیل دود سفید ضخیم شامل کوچکترین کریستال کلرید آمونیوم:

واکنش کیفی به اسید هیدروکلریک و نمک آن تعامل آن با نیترات نقره است که در آن اشکال رسوب کلرید نقره ای در اسید نیتریک حل نشده است:

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

هیدروژن گاز است، او در ابتدا در سیستم دوره ای است. نام این عنصر گسترده در ماهیت لاتین به معنای "تولید آب" است. بنابراین خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروژن به ما شناخته شده است؟

هیدروژن: اطلاعات عمومی

در شرایط عادی، هیدروژن هیچ طعم و مزه، بدون بوی و نه رنگ ندارد.

شکل. 1. فرمول هیدروژن.

از آنجا که اتم دارای یک سطح الکترون انرژی است، که ممکن است حداکثر دو الکترون وجود داشته باشد، سپس برای یک حالت پایدار، یک اتم را می توان به عنوان یک الکترون (درجه اکسیداسیون -1) پذیرفته شد، بنابراین برای دادن یک الکترون ( درجه اکسیداسیون +1)، نشان دادن ارزش ثابت من. به همین دلیل است که نماد عنصر هیدروژن نه تنها در گروه IA (گروه اصلی زیر گروه) همراه با فلزات قلیایی قرار می گیرد، بلکه در گروه VIIIA (زیر گروه اصلی گروه VII) همراه با هالوژن. اتم هالوژن قبل از پر کردن سطح خارجی نیز یک الکترون وجود دارد و آنها مانند هیدروژن، غیر فلزات هستند. هیدروژن یک درجه مثبت اکسیداسیون را در ترکیبات نشان می دهد، جایی که با عناصر الکتریکی بیشتر - غیر فلزات همراه است و درجه منفی اکسیداسیون در ترکیبات با فلزات قرار دارد.

شکل. 2. محل هیدروژن در سیستم دوره ای.

در هیدروژن، سه ایزوتوپ وجود دارد که هر کدام نام خود را دارند: شرکت کنندگان، دیتریم، تریتیوم. تعداد دومی بر روی زمین ناچیز است.

خواص شیمیایی هیدروژن

در یک ماده ساده H 2، اتصال بین اتم ها با دوام (انرژی باند 436 kJ / mol) است، بنابراین فعالیت هیدروژن مولکولی کوچک است. در شرایط عادی، تنها با فلزات بسیار فعال تعامل می کند و تنها غیر فلزی که هیدروژن وارد واکنش می شود، فلوئور است:

F 2 + H 2 \u003d 2HF (هیدروژن فلوراید)

با سایر ساده (فلزات و غیر فلزات غیر فلزات) و پیچیده (اکسید، ترکیبات نامشخص ارگانیک)، مواد هیدروژن واکنش نشان می دهند یا زمانی که تابش و افزایش درجه حرارت یا در حضور یک کاتالیزور واکنش نشان می دهند.

هیدروژن سوختگی در اکسیژن با برجسته کردن مقدار قابل توجهی از گرما:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

ترکیبی از هیدروژن با اکسیژن (2 حجم هیدروژن و 1 حجم اکسیژن) هنگامی که آتش سوزی به شدت منفجر می شود و به همین دلیل نام گاز تنگ را می پوشد. هنگام کار با هیدروژن، مقررات ایمنی باید دنبال شود.

شکل. 3. گاز Reduch.

در حضور کاتالیزورها، گاز می تواند با نیتروژن واکنش نشان دهد:

3H 2 + n 2 \u003d 2nh 3

- در این واکنش در دمای بالا و فشار در صنعت، آمونیاک به دست می آید.

در شرایط درجه حرارت بالا، هیدروژن قادر به واکنش با خاکستری، سلنیوم، تلوریم است. و هنگام تعامل با فلزات قلیایی و قلیایی زمین، هیدرید ها فرموله شده اند: 4.3. کل رتبه های دریافت شده: 186.

شروع به کار با توجه به خواص شیمیایی و فیزیکی هیدروژن، باید توجه داشت که در حالت معمول، این عنصر شیمیایی در یک فرم گازی است. گاز هیدروژن بی رنگ بویایی ندارد، او بی مزه است. برای اولین بار، این عنصر شیمیایی پس از یک دانشمند A. lavoisie به عنوان آزمایشات با آب انجام شد، بر اساس نتایج آن، علم جهانی او متوجه شد که آب یک مایع چند هسته ای است که شامل هیدروژن است. این رویداد در سال 1787 اتفاق می افتد، اما مدتها قبل از این، هیدروژن به عنوان یک دانشمند به نام "گاز قابل احتراق" شناخته شد.

هیدروژن در طبیعت

به گفته دانشمندان، هیدروژن موجود است زمین کور و در آب (حدود 11.2٪ در کل حجم آب). این گاز بخشی از بسیاری از مواد معدنی است که بشریت در طول قرن ها از روده های زمین خارج می شود. به طور جزئی خواص هیدروژن مشخصه نفت، گازهای طبیعی و خاک رس، برای ارگانیسم های حیوانی و گیاهان است. اما در شکل خالص آن، یعنی به سایر عناصر شیمیایی جدول مندلیو متصل نیست، این گاز در طبیعت بسیار نادر است. این گاز می تواند در هنگام فوران آتشفشان ها به سطح زمین برود. هیدروژن آزاد در مقادیر ناچیز موجود در اتمسفر است.

خواص شیمیایی هیدروژن

از آنجایی که خواص شیمیایی هیدروژن جدا نیست، این عنصر شیمیایی به گروه I از سیستم Mendeleev و به گروه سیستم VII اشاره دارد. به عنوان نماینده گروه اول، هیدروژن، در واقع، یک فلز قلیایی است که دارای درجه اکسیداسیون +1 در بسیاری از ترکیباتی است که در آن وارد می شود. همان Valence مشخصه سدیم و دیگران است. فلزات قلیایی. با توجه به خواص شیمیایی، هیدروژن به عنوان یک عنصر مشابه این فلزات محسوب می شود.

اگر ما داریم صحبت می کنیم در مورد هیدرید فلزات، یون هیدروژن دارای ارزش منفی است - درجه اکسیداسیون آن -1 است. Na + H- بر اساس طرح مشابه به عنوان Na + Cl- کلرید است. این واقعیت دلیل هیدروژن به گروه VII سیستم Mendeleev است. هیدروژن، قادر به یک مولکول، به شرطی که آن را در یک محیط طبیعی قرار می دهد، رسوب می شود، و می تواند به طور انحصاری با غیر فلزات متصل شود، برای آن فعال تر است. چنین فلزات شامل فلوئور، اگر نور وجود دارد، هیدروژن به کلر متصل است. اگر هیدروژن گرم شود، آن را فعال تر می شود، وارد واکنش با بسیاری از عناصر سیستم Mendeleev دوره ای می شود.

هیدروژن اتمی دارای خواص شیمیایی فعال تر از مولکولی است. مولکول های اکسیژن C فرم آب - H2 + 1 / 2O2 \u003d H2O. هنگامی که هیدروژن با هالوژن ها ارتباط برقرار می کند، هیدروژن H2 + Cl2 \u003d 2NCL هالوژن تشکیل می شود و در این واکنش هیدروژن در غیاب نور و در دمای منفی به اندازه کافی بزرگ - تا 252 درجه سانتیگراد وارد می شود. خواص شیمیایی هیدروژن اجازه می دهد تا آن را برای بازگرداندن بسیاری از فلزات، از زمان واکنش، هیدروژن جذب اکسیژن اکسیژن، به عنوان مثال، CuO + H2 \u003d Cu + H2O. هیدروژن در تشکیل آمونیاک دخیل است و با نیتروژن در واکنش Zn2 + N2 \u003d 2nn3 ارتباط برقرار می کند، اما با توجه به اینکه کاتالیزور مورد استفاده قرار می گیرد و دما و فشار افزایش می یابد.

واکنش پر انرژی زمانی رخ می دهد که هیدروژن با گوگرد در واکنش H2 + S \u003d H2S، نتیجه سولفید هیدروژن ارتباط برقرار کند. کمی کمتر فعال در تعامل هیدروژن با تلوریم و سلنیوم. اگر کاتالیزور وجود نداشته باشد، آن را با کربن خالص، هیدروژن تنها تحت شرایطی که درجه حرارت بالا ایجاد می شود، واکنش نشان می دهد. 2N2 + C (آمورف) \u003d CH4 (متان). در روند فعالیت هیدروژن با برخی از قلیایی و فلزات دیگر، هیدرید ها به عنوان مثال، H2 + 2Li \u003d 2LIH به دست می آیند.

خواص فیزیکی هیدروژن

هیدروژن شیمیایی بسیار سبک است. حداقل دانشمندان استدلال می کنند که این لحظههیچ ماده سبک تر از هیدروژن نیست. جرم آن 14.4 برابر آسان تر برای هوا است، تراکم 0.0899 گرم در لیتر در 0 درجه سانتیگراد است. در دمای دمای -259.1 درجه سانتیگراد، هیدروژن قادر به ذوب شدن است - این یک دمای بسیار بحرانی است که مشخص نیست که بیشتر ترکیبات شیمیایی از یک حالت به دیگری تبدیل شود. تنها این عنصر به عنوان هلیوم بیش از خواص فیزیکی هیدروژن در این زمینه است. مایع سازی هیدروژن دشوار است، زیرا دمای بحرانی آن برابر با -240 درجه سانتیگراد است). هیدروژن بزرگترین گاز از همه شناخته شده به بشریت است. تمام خواص شرح داده شده در بالا مهم ترین هستند. مشخصات فیزیکی هیدروژن، که توسط یک فرد برای اهداف خاص استفاده می شود. همچنین این خواص مناسب ترین علوم مدرن است.

تاریخچه کشف هیدروژن

اگر این رایج ترین عنصر شیمیایی بر روی زمین باشد، هیدروژن شایع ترین عنصر در سراسر جهان است. ما (و ستاره های دیگر) حدود نیمی از هیدروژن تشکیل شده و به عنوان گاز بین ستاره ای، از 90 درصد از اتم های هیدروژن تشکیل شده است. محل قابل توجهی این عنصر شیمیایی بر روی زمین اشغال می شود، زیرا اکسیژن آن بخشی از آب است و نام آن "هیدروژن" آن از دو کلمه یونانی باستانی است: "آب" و "Gignify". علاوه بر آب، هیدروژن در بیشتر وجود دارد مواد آلی و سلول های بدون آن، مانند بدون اکسیژن، توسط زندگی غیر قابل تصور است.

تاریخچه کشف هیدروژن

اولین در میان دانشمندان، هیدروژن، کیمیاگر بزرگ و سنین قرون وسطی، پاراسال های تئوفراست، متوجه شدند. در آزمایشات الکمیایی خود، به امید پیدا کردن "سنگ فیلسوف" مخلوط کردن با اسیدهای پاراسل، یک ناشناخته خاصی را به عنوان گاز قابل احتراق دریافت کرد. درست است که این گاز را از هوا جدا کرد.

فقط پس از یک قرن پس از پاراکلا، شیمیدان فرانسوی Lemerie توانست هیدروژن را از هوا جدا کند و اشتعال آن را ثابت کند. True Lecheri نمی دانست که گاز به دست آمده توسط آنها هیدروژن خالص است. به طور موازی، دانشمند روسی Lomonosov نیز در چنین تجربیات شیمیایی مشغول به کار بود، اما پیشرفت واقعی در مطالعه هیدروژن توسط شیمیدان بریتانیا Henry Cavendish ساخته شده است، که به طور قانونی به عنوان یک کشف هیدروژنی در نظر گرفته شده است.

در سال 1766، Cavendish موفق به گرفتن هیدروژن خالص، که او "هوا قابل اشتعال" نامیده می شود. پس از 20 سال، شیمیدان با استعداد فرانسوی Antoine Lavoisier می تواند آب را سنتز کند و این بیشتر "هوا قابل اشتعال" را از آن تخصیص دهد - هیدروژن. و به هر حال، Lavoisier نام خود را هیدروژن - "هیدروژنیوم"، او "هیدروژن" است.

Antoine Lavauzier با همسرش، که به او کمک کرد، آزمایش های شیمیایی را انجام داد، از جمله سنتز هیدروژن.

بر اساس مکان عناصر شیمیایی در سیستم دوره ای، مندلیوف وزن اتمی خود را به دست می دهد، که نسبت به وزن اتمی هیدروژن محاسبه می شود. به عبارت دیگر، هیدروژن و وزن اتمی آن سنگ بنای جدول مندلیف، نقطه حمایت است، بر اساس آن شیمیدان بزرگ سیستم خود را ایجاد کرد. بنابراین، تعجب آور نیست که در جدول مندلیف، هیدروژن یک مکان شایسته را اشغال می کند.

علاوه بر این، هیدروژن دارای ویژگی هایی است:

• توده اتمی هیدروژن 1.00795 است.
• در هیدروژن، سه ایزوتوپ وجود دارد که هر کدام دارای خواص فردی هستند.
• هیدروژن یک عنصر سبک وزن دارای تراکم کوچک است.
• هیدروژن دارای خواص ترمیم و اکسیداتیو است.
• هنگام ورود به فلزات، هیدروژن الکترون خود را می گیرد و عامل اکسید کننده می شود. چنین ترکیبات هیدراتا نامیده می شوند.

هیدروژن گاز است، مولکول آن شامل دو اتم است.

بنابراین به صورت طرح به نظر می رسد مولکول هیدروژن.

هیدروژن مولکولی، تشکیل شده از چنین مولکول های انحرافی، منفجر شده با یک بازی سوختگی به ارمغان می آورد. مولکول هیدروژن در طی انفجار اتم ها را تجزیه می کند، که به هسته هلیوم تبدیل می شوند. به این ترتیب که در خورشید و ستاره های دیگر اتفاق افتاد - به دلیل فروپاشی ثابت مولکول های هیدروژنی، چراغ ما، ما را گرم می کند و گرما خود را گرم می کند.

خواص فیزیکی هیدروژن

در هیدروژن در حضور خواص فیزیکی زیر:

• نقطه جوش هیدروژن 252.76 درجه سانتیگراد است؛
• و در دمای 259.14 درجه سانتیگراد، آن را در حال حاضر شروع به ذوب شدن.
• در آب، هیدروژن ضعیف حل می شود.
• هیدروژن خالص یک انفجار بسیار خطرناک و سوخت است.
• هیدروژن سبکتر از هوا 14.5 برابر است.

خواص شیمیایی هیدروژن

از آنجا که هیدروژن می تواند در موقعیت های مختلف و عامل اکسید کننده و عامل کاهش دهنده برای واکنش ها و سنتز استفاده شود.

خواص اکسیداتیو هیدروژن با فلزات فعال (معمولا قلیایی و قلیایی) ارتباط برقرار می کند، نتیجه این تعاملات، تشکیل هیدرید ها - ترکیبات ابریشم است. با این حال، هیدرید ها در واکنش های هیدروژن با فلزات کم فعال تشکیل می شوند.

خواص کاهش هیدروژن توانایی بازگرداندن فلزات را دارد مواد ساده از اکسید خود، در صنعت این قهرمانان هیدروژن نامیده می شود.

چگونه برای دریافت هیدروژن؟

در میان ابزار صنعتی به دست آوردن هیدروژن می تواند اختصاص داده شود:

• گازسیون زغال سنگ
• تبدیل بخار متان،
• الکترولیز

در آزمایشگاه، هیدروژن می تواند به دست آید:

• با هیدرولیز هیدرید فلزی،
• هنگامی که واکنش ها با فلزات قلیایی و فلزات قلیایی زمین،
• در تعامل اسیدهای رقیق شده با فلزات فعال.

استفاده از هیدروژن

همانطور که هیدروژن 14 برابر سبک تر از هوا است، سپس در روزهای قدیم آنها شروع شد بالن و هواپیما اما پس از مجموعه ای از بلایای طبیعی که با هواپیما رخ داد، طراحان باید به دنبال هیدروژن برای جایگزینی (یادآوری، هیدروژن خالص - یک ماده منفجره، و کوچکترین جرقه به اندازه کافی برای انفجار بود).

انفجار هوایی Hindenburg در سال 1937 علت انفجار فقط به آتش سوزی هیدروژن تبدیل شد (به دلیل اتصال کوتاه)، که این هواپیما بزرگ را پرواز کرد.

بنابراین، شروع به استفاده از هلیوم به جای هیدروژن برای چنین هواپیما به جای هیدروژن، که همچنین سبک تر از هوا است، دریافت هلیوم بسیار دشوار است، اما آن را به عنوان هیدروژن بسیار انفجاری نیست.

همچنین با تمیز کردن هیدروژن تمیز می شود گونه های مختلف سوخت، به ویژه بر اساس محصولات نفت و فرآورده های نفتی.

هیدروژن، ویدئو

و در پایان فیلم آموزشی در مقاله ما.

• تعیین - H (هیدروژن)؛
• نام لاتین - هیدروژن؛
• دوره - من؛
• گروه - 1 (IA)؛
• توده اتمی - 1،00794؛
• عدد اتمی - 1؛
• شعاع اتم \u003d 53 بعد از ظهر؛
• شعاع کووالان \u003d 32 بعد از ظهر؛
• توزیع الکترون - 1S 1؛
• t ذوب \u003d -259،14 درجه سانتیگراد؛
• t Joining \u003d -252،87 درجه سانتی گراد؛
• برق (توسط Paulonga / توسط Alpreda و Rokhov) \u003d 2.02 / -؛
• درجه اکسیداسیون: +1؛ 0؛ -On؛
• تراکم (n. y) \u003d 0.0000899 g / cm 3؛
• حجم مولر \u003d 14.1 سانتی متر 3 / مول.

ترکیبات دودویی هیدروژن با اکسیژن:

هیدروژن ("ارجاع آب") توسط دانشمند انگلیسی افتتاح شد. Cavendish در سال 1766. این ساده ترین عنصر در طبیعت است - یک اتم هیدروژن دارای یک هسته و یک الکترون است، احتمالا به همین دلیل هیدروژن شایع ترین عنصر در جهان است (بیش از نیمی از توده های بسیاری از ستارگان است).

ما می توانیم در مورد هیدروژن بگوییم که "یک قرقره کوچک، بله جاده ها". علیرغم "سادگی"، هیدروژن انرژی را به تمام موجودات زنده بر روی زمین می دهد - یک واکنش مداوم ترمیم هسته ای در خورشید در حال انجام است که طی آن یک اتم هلیوم از چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است، این فرآیند با انتشار یک مقدار عظیمی از آن همراه است انرژی (به سنتز هسته ای مراجعه کنید).

در پوسته زمین، کسری توده هیدروژن تنها 0.15٪ است. در همین حال، تعداد قریب به اتفاق (95٪) از همه چیز بر روی زمین شناخته شده است مواد شیمیایی حاوی یک یا چند اتم هیدروژن است.

در اتصالات با فلزات غیر فلزات (HCl، H 2 O، CH 4 ...)، هیدروژن تنها عناصر الکتریکی الکترون خود را به خود اختصاص می دهد، نشان دهنده درجه اکسیداسیون +1 (اغلب)، تنها پیوند کووالانتی را تشکیل می دهد (به پیوند کووالانتی) .

در ترکیبات با فلزات (NAH، CAH 2 ...) هیدروژن، برعکس، تنها یک الکترون دیگر S-Orbital را می گیرد، در نتیجه تلاش برای تکمیل لایه الکترونیکی خود، نشان دادن درجه اکسیداسیون -1 (کمتر)، تشکیل، تشکیل اغلب ارتباطات یون (به اتصال یون مراجعه کنید)، زیرا، تفاوت در الکترونه گریتیوم اتم هیدروژن و اتم فلزی می تواند بسیار بزرگ باشد.

H 2.

در یک دولت گازدار، هیدروژن به شکل مولکول های دو جانبه است که یک پیوند کوانتومی غیر قطبی تشکیل می دهد.

مولکول های هیدروژن دارای:

• تحرک بزرگ؛
• قدرت زیاد؛
• قطبش کم؛
• اندازه کوچک و جرم.

خواص گاز هیدروژن:

• ساده ترین گاز در طبیعت، بدون رنگ و بوی؛
• ضعیف در آب و حلال های آلی حل شده است؛
• در تعداد جزئی، در فلزات مایع و جامد (به ویژه در پلاتین و پالادیوم) حل می شود؛
• مایع مایع دشوار است (به دلیل قطبش کوچک آنها)؛
• دارای بالاترین هدایت حرارتی تمام گازهای شناخته شده است؛
• هنگامی که گرم می شود، با بسیاری از غیر فلزات واکنش نشان می دهد، خواص عامل کاهش دهنده را نشان می دهد؛
• در دمای اتاق با فلوئور واکنش می دهد (انفجار رخ می دهد): H 2 + F 2 \u003d 2HF؛
• با فلزات واکنش نشان می دهد به تشکیل هیدرید، نشان دادن خواص اکسیداتیو: H 2 + CA \u003d CAH 2؛

در ترکیبات، هیدروژن خواص توانبخشی خود را بسیار بیشتر از اکسیداتیو نشان می دهد. هیدروژن قوی ترین عامل کاهش پس از زغال سنگ، آلومینیوم و کلسیم است. خواص کاهش هیدروژن به طور گسترده ای در صنعت برای تولید فلزات و غیر فلزات (مواد ساده) از اکسید و گالیم استفاده می شود.

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2FE + 3H 2 O

واکنش هیدروژن با مواد ساده

هیدروژن یک الکترون را با نقش یک الکترون می گیرد بازسازی کننده، واکنش ها:

• از جانب اکسیژن (در احتراق یا در حضور یک کاتالیزور)، در نسبت 2: 1 (هیدروژن: اکسیژن)، گاز هماهنگی انفجاری تشکیل شده است: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 KJ
• از جانب خاکستری (هنگامی که به 150 ° C-300 درجه سانتیگراد گرم می شود): H 2 0 + S ↔ H 2 +1 S
• از جانب کلروم (هنگام احتراق یا تابش اشعه ماوراء بنفش): H 2 0 + CL 2 \u003d 2H +1 CL
• از جانب فلورین: H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
• از جانب نیتروژن (هنگامی که در حضور کاتالیزورها یا با فشار بالا حرارت داده می شود): 3H 2 0 + N 2 ↔ 2nh 3 +1

هیدروژن یک الکترون می دهد، نقش ایفا می کند اکسید کننده، در واکنش با قلیایی و زمین قلیایی فلزات با تشکیل هیدرید های فلزی - ترکیبات یون های شور حاوی یون های هیدرید H - بلورین ناپایدار در TO-WA هستند.

Ca + H 2 \u003d CAH 2 -1 2NA + H 2 0 \u003d 2NAH -1

برای هیدروژن، این به طور غیرقابل برگشت است که درجه اکسیداسیون را نشان می دهد .1. واکنش با آب، هیدرید تجزیه، بازگرداندن آب به هیدروژن. واکنش کلسیم هیدرید با آب به شرح زیر است:

CAH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + CA (OH) 2

واکنش هیدروژن با مواد پیچیده

• در دمای بالا، هیدروژن بسیاری از اکسید های فلزی را بازسازی می کند: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
• الکل متیل به عنوان یک نتیجه از واکنش هیدروژن با اکسید کربن به دست می آید (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
• در واکنش های هیدروژناسیون، هیدروژن با بسیاری از مواد ارگانیک واکنش نشان می دهد.

جزئیات بیشتر معادلات است واکنش های شیمیایی هیدروژن و ترکیبات آن در صفحه "هیدروژن و ترکیبات آن - معادلات واکنش های شیمیایی شامل هیدروژن" در نظر گرفته می شود.

استفاده از هیدروژن

• در انرژی هسته ای، ایزوتوپ های هیدروژن استفاده می شود - دوتریوم و تریتیوم؛
• در صنایع شیمیایی، هیدروژن برای سنتز بسیاری از مواد آلی، آمونیاک، کلرید استفاده می شود؛
• که در صنایع غذایی هیدروژن در تولید چربی جامد از طریق هیدروژناسیون روغن های گیاهی استفاده می شود؛
• برای جوشکاری و برش فلزات، دمای بالا سوزاندن هیدروژن در اکسیژن (2600 درجه سانتیگراد) استفاده می شود؛
• هنگامی که به دست آوردن برخی از فلزات، هیدروژن به عنوان عامل کاهش دهنده استفاده می شود (نگاه کنید به بالا)؛
• از آنجا که هیدروژن گاز روشن است، آن را در هوائیان به عنوان یک پرکننده بالن، بالن، هواپیما استفاده می شود؛
• به عنوان سوخت هیدروژن در مخلوط با شرکت استفاده می شود.

که در در این اواخر دانشمندان توجه زیادی به جستجو برای منابع انرژی تجدید پذیر جایگزین می کنند. یکی از جهت امیدوار کننده این انرژی "هیدروژن" است که هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می شود، محصول احتراق آب معمولی است.

روش های تولید هیدروژن

روش های صنعتی برای تولید هیدروژن:

• تبدیل متان (کاهش کاتالیزوری بخار آب) بخار آب در دمای بالا (800 درجه سانتیگراد) بر روی کاتالیزور نیکل: CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2؛
• تبدیل اکسید کربن با بخار آب (T \u003d 500 درجه سانتیگراد) بر روی کاتالیزور Fe 2 O 3: CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2؛
• تجزیه حرارتی متان: CH 4 \u003d C + 2H 2؛
• گازسیون سوخت جامد (T \u003d 1000 ° C): C + H 2 O \u003d CO + H 2؛
• الکترولیز آب (یک روش بسیار گران قیمت که در آن هیدروژن بسیار خالص به دست می آید): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

روش های آزمایشگاهی برای تولید هیدروژن:

• عمل بر روی فلزات (اغلب روی) هیدروکلریک یا رقیق شده با اسید سولفوریک: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2؛ Zn + H 2 SO 4 \u003d ZNSO 4 + H 2؛
• تعامل بخار آب با تراشه های داغ آهن: 4H 2 O + 3FE \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.