물리적 특성 및 수소 사용. 수소의 물리적 특성
수소의 화학적 및 물리적 특성을 고려해 보면, 일반적인 상태 에서이 화학 원소는 가스 형태로되어 있음을 알아야합니다. 무색의 수소 가스는 냄새가 없으며, 그는 맛이 없습니다. 처음 으로이 화학 원소는 과학자 A. 이후의 수소라는 수소를 지명했다. 그 결과에 따라 물을 실험하여 수소가 포함 된 다 성분 액체라는 것을 배웠다. 이 사건은 1787 년에 일어나고 있지만,이 날짜 이후의 길이는 "가연성 가스"라고 불리는 과학자로 알려져있었습니다.
자연의 수소
과학자들에 따르면 수소는 지구의 껍질과 물에 포함되어 있습니다 (물의 총 부피에서 약 11.2 %). 이 가스는 수세기 동안 지구의 창자에서 추출한 인류가 많은 미네랄의 일부입니다. 부분적으로 수소의 특성은 동물 생물 및 식물에 대한 오일, 천연 가스 및 점토의 특징입니다. 그러나 순수한 형태로, 즉 Mendeleev 테이블의 다른 화학 원소와 연결되어 있지 않은 경우이 가스는 자연에서 매우 드물게 드뭅니다. 화산의 분출이있을 때이 가스는 지구의 표면에 갈 수 있습니다. 중요하지 않은 수량의 무료 수소가 대기 중에 존재합니다.
수소의 화학적 성질
수소의 화학적 성질은 분리되지 않으므로이 화학 원소는 Mendeleev 시스템의 I 그룹과 VII 시스템 그룹을 의미합니다. 제 1 그룹의 대표자로서, 수소는 실제로, 그것이 들어가는 화합물의 대부분의 대부분의 +1의 산화 정도를 갖는 알칼리 금속이다. 동일한 원자가는 나트륨 및 다른 알칼리 금속의 특징이다. 이러한 화학적 성질을 고려하여 수소는 이들 금속과 유사한 원소로 간주된다.
우리가 금속 수 소화물에 대해 이야기하고 있다면, 수소 이온은 음성 원자가를 가지며, 그 정도의 산화는 -1이다. Na + H-는 동일한 방식을 Na + Cl- 클로라이드와 기반으로합니다. 이 사실은 수소가 Mendeleev 시스템의 VII 그룹의 이유입니다. 수소는 정상 매체에 거주하고 있으며, 미 - 금속으로 독점적으로 연결될 수 있으며,이를 위해보다 적극적으로 연결될 수 있습니다. 이러한 금속은 불소를 포함하며, 빛이있는 경우 수소는 염소에 연결됩니다. 수소가 가열되면주기적인 Mendeleev 시스템의 많은 요소들과 반응에 들어가서 더 활성이됩니다.
원자 수소는 분자보다 많은 활성 화학적 성질을 나타냅니다. 산소 분자 C 형 물 - H2 + 1 / 2O2 \u003d H2O. 수소가 할로겐과 상호 작용할 때, H2 + CL2 \u003d 2NCl 할로겐 수소가 형성되고,이 반응에서, 수소는 빛이없고, 최대 252 ℃까지의 소형 온도를 충분히 큰 온도로 입력한다. 수소의 화학적 성질은 반응하는 수소, 예를 들어 CuO + H2 \u003d Cu + H2O와 같은 산소 산소를 흡수하기 때문에 많은 금속을 복원하는 데 사용됩니다. 수소는 Zn2 + N2 \u003d 2Nnn3의 반응에서 질소와 상호 작용하는 암모니아의 형성에 관여하지만 촉매가 사용될 것이며, 온도 및 압력이 증가한다.
활기찬 반응은 수소가 반응 H2 + S \u003d H2s에서 황화와 상호 작용하는 경우 황화수소의 결과를 나타냅니다. 수소와 셀레늄과 수소의 상호 작용에서 약간 덜 활동적입니다. 촉매가 없으면 고온이 생성되는 조건 하에서 순수한 탄소, 수소와 반응합니다. 2N2 + C (비정질) \u003d CH4 (메탄). 일부 알칼리 및 다른 금속으로 수소 활성의 공정에서, 예를 들어 H2 + 2Li \u003d 2LiH의 수 소화물이 얻어진다.
수소의 물리적 특성
수소는 매우 가벼운 화학 물질입니다. 적어도 과학자들은 순간에 수소보다 물질보다 가벼워지지 않는다고 주장한다. 그 질량은 공기가 14.4 배 더 쉽고, 밀도는 0 ℃에서 0.0899 g / l이다. -259.1 ° C의 온도에서 수소는 용융 될 수 있습니다 - 이것은 가장 중요한 온도가 가장 중요한 온도로 한 상태에서 다른 상태로의 대부분의 화합물을 변형시키는 특징이 아닙니다. 이러한 헬륨과 같은 원소만이 이와 관련하여 수소의 물리적 특성을 초과합니다. 임계 온도가 (-240 ° C)이기 때문에 수소 액화가 어렵습니다. 수소는 인류에게 알려진 모든 것의 가장 큰 가스입니다. 위에서 설명한 모든 속성은 특정 목적을 위해 사람이 사용하는 수소의 가장 중요한 물리적 특성입니다. 또한 이러한 속성은 현대 과학보다 가장 관련이 있습니다.
Hydrogen H는 우리 우주에서 가장 흔한 화학 원소입니다. 물질의 조성물로서의 원소로서의 수소 질량은 다른 유형의 원자의 총 함량의 75 %이다. 그것은 행성 - 물에 가장 중요하고 중요한 연결에 포함되어 있습니다. 수소의 독특한 특징은 또한 화학 원소 D. I. Mendeleev의주기적인 시스템의 첫 번째 요소라는 사실이기도합니다.
열기 및 연구
포장의 저술에서 수소의 첫 번째 언급은 16 세기에 따라 결정됩니다. 그러나 공기의 가스 혼합물로부터의 방출은 과학자 레버리지에 의해 이미 17 세기에 이미 생산되었다. 영어 화학자, 물리학 자 및 철저한 자연 주의자 인 자연 주의자는 다른 가스와 비교하여 수소 질량이 가장 작음을 완전히 철저히 철저히 연구했습니다. 과학 개발 단계에서 많은 과학자들은 그와, 특히 그와 함께 일했으며, 특히 그것을 "태어난 물"이라고 불렀습니다.
PSHE의 위치에 의한 특성
주기율표 D를 엽니 다. I. mendeleev는 수소입니다. 원자의 물리적 및 화학적 성질은 수소가 첫 번째 그룹으로 동시에 언급되기 때문에 금속과 같이 작동하고 화학 반응 과정에서 유일한 전자를 제공하고 7 번째로 유일한 전자를 제공하기 때문에 몇 가지 이중성을 보여줍니다. - 원자가 껍질을 완전히 충전하는 경우, 즉 음성 입자를 수신하는 경우, 이는 할로겐으로 특징 짓는다.
특징 전자 구조 요소
조성물도 포함 된 복합체 물질의 특성이 포함되며, 가장 간단한 물질 H2는 주로 수소의 전자 구성에 의해 결정된다. 입자는 Z \u003d (-1)의 전자 전자가 하나의 양성자를 함유하는 커널 주위의 궤도에서 회전하고 양성 전하 (+1)로 회전합니다. 전자 구성은 1S 1로 기록되어 있으며, 이는 매우 첫 번째 및 유일한 S- 궤도 수소에 대해 하나의 음의 입자가 존재한다는 것을 의미합니다.
전자가 분리되거나 복귀가 있고,이 요소의 원자는 금속과 관련된 특성을 갖는 것으로, 양이온이 얻어진다. 본질적으로 수소 이온은 양의 초등 입자입니다. 따라서, 전자 수소의 결핍은 단순한 양성자라고 불린다.
물리적 특성
수소가 간단히 설명되면, 공기보다 2, 14.5 배 가벼운 상대 원자 중량이있는 무색의 저 가용성 가스, 액화 온도, 성분 \u200b\u200b-252.8도 섭씨.
경험에 따라 H 2가 가장 쉬운 지 확인할 수 있습니다. 이렇게하려면 수소, 이산화탄소, 보통 공기가있는 다양한 물질로 3 개의 공을 채우기에 충분합니다. 동시에 손이 끊어졌습니다. 모든 것이 더 빨리 팽창 된 공기 혼합물을 떨어 뜨린 후 2로 가득 찬 지구에 도달 할 것이고 H 2는 전혀 천장에 올라갑니다.
수소 입자의 작은 질량 및 크기는 다양한 물질을 침투하는 능력을 정당화합니다. 동일한 볼의 예를 사용하여 쉽게 며칠 후에 가스가 고무를 통과 할 수 있으므로 며칠이 걸릴 것입니다. 또한 수소는 일부 금속 (팔라듐 또는 백금)의 구조에 축적 될 수 있으며 온도가 증발되도록 상승 할 때.
수소 낮은 용해도 특성은 수소 변위법에 의한 방출을위한 실험실 관행에 사용됩니다 (아래에 표시된 표는 기본 매개 변수를 포함합니다)의 사용 및 얻는 방법의 구체를 결정합니다.
| 단순한 물질의 원자 또는 분자의 파라미터 | 값 |
| 원자 질량 (몰 질량) | 1,008 g / mol. |
| 전자 구성 | 1S 1. |
| 크리스탈 셀 | 육각형 |
| 열 전도성 | (300 k) 0.1815 w / (m / k) |
| n과 밀도. 와이 | 0,08987 G / L. |
| 끓는 온도 | -252,76 ℃ |
| 특정 열 연소 | 120.9 · 10 6 J / KG |
| 녹는 온도 | -259.2 ° C. |
| 물에 대한 용해도 | 18.8 ml / L. |
동위 원소 조성물
수소는 화학 원소의 주기적 시스템의 많은 다른 많은 대표와 마찬가지로 수소는 여러 가지 천연 동위 원소를 가지고 있으며, 즉 핵에서 동일한 수의 양성자가있는 원자가 있지만 다른 수의 중성자 - 제로 충전 및 단일 질량이있는 입자가 다른 원자입니다. 유사한 특성이있는 원자로 - 산소, 탄소, 염소, 브롬 및 기타 방사성을 포함하는 것.
이 그룹의 대표자가 가장 흔한 수소 1 시간의 물리적 특성은 동료의 동일한 특성과 유의하게 다릅니다. 특히 물질의 특성은 그들이 들어간다는 것을 기반으로합니다. 따라서, 중수소 2 시간의 단일 양성자가있는 수소 원자 대신에 조성물 중에 조성물 중에 조성물 중에 조성물 중에서 조성물 중에 조성물 중에 포함되는 것은 양성자와 배출되지 않은 2 개의 기본 입자가있는 동위 원소이다. 이 동위 원소는 가능한 한 두 배의 수소이며, 이는 그들이 구성하는 화합물의 성질의 추기경 차이를 설명합니다. 본질적으로, 중수소는 수소보다 3200 배 덜 자주 만난다. 세 번째 대표 - 삼중 3N, 코어에서 그는 두 개의 중성자와 하나의 양성자를 가지고 있습니다.
얻는 방법 및 강조 표시 방법
실험실 및 산업 방법은 매우 다릅니다. 따라서, 소량에서 가스는 주로 미네랄이 관련되어있는 반응에 의해 얻어지며, 대규모 생산은 유기 합성에 의해 크게 사용된다.
실험실은 다음과 같은 화학적 상호 작용을 사용합니다.
가스의 산업적 이익은 다음과 같은 방법을 수신합니다.
- 촉매의 부품에 대한 촉매의 존재하에 메탄의 열분해 (350도 온도와 같은 지표의 값에 도달) - 수소 H2 및 탄소 S.
- 이산화탄소 CO 2 및 H 2 (가장 일반적인 방법)의 형성을 가진 1000 ℃에서 COX를 통한 증기 물을 구입하십시오.
- 800도에 도달하는 온도에서 니켈 촉매에서 기체 메탄을 변환합니다.
- 수소는 염화 칼륨 또는 나트륨의 수용액 전기 분해를 갖는 부산물이다.
화학적 상호 작용 : 일반
수소의 물리적 특성은 하나 이상의 화합물과의 반응 과정에서 그 행동을 크게 설명합니다. 수소 원자가는 첫 번째 그룹의 Mendeleev 테이블에 위치하고 있으며 산화 정도가 다른 것으로 나타납니다. HYD 형 분자, XN2, HN3- (1-)에서, C.O. \u003d (1+)의 수소를 제외한 모든 화합물에서,
일반화 된 전자 쌍을 생성함으로써 형성된 수소 가스 분자는 2 개의 원자로 구성되며, 오히려 안정한 에너지이며, 정상적인 조건에서, 다소 불활성 및 반응에서 정상적인 조건에 들어간다. 다른 물질의 수소 산화 정도에 따라 산화제 및 환원제로서 작용할 수 있습니다.
반응하고 수소를 형성하는 물질
복잡한 물질의 형성과의 원소 상호 작용 (종종 상승 된 온도에서) :
- 알칼리성 및 알칼리 토금속 + 수소 \u003d 수 소화물.
- 할로겐 + H 2 \u003d 할로겐 수소.
- 황 + 수소 \u003d 황화수소.
- 산소 + H 2 \u003d 물.
- 탄소 + 수소 \u003d 메탄.
- 질소 + H 2 \u003d 암모니아.
복합 물질과의 상호 작용 :
- 일산화탄소 및 수소로부터 합성 가스의 제조.
- 산화물에서 H2로 금속의 회복.
- 불포화 지방족 탄화수소 수소에 의한 포화.
수소 통신
수소의 물리적 특성은 의미없는 전자 쌍 (예를 들어, 산소, 질소 및 불소)을 갖는 인접한 분자로부터 동일한 원자와 특수한 유형의 통신을 형성하는 전자식 원소를 갖는 화합물을 형성하는 것을 허용한다. 유사한 현상을 고려하는 것이 더 낫다는 가장 밝은 예는 물입니다. 그것은 공유 결합이나 이온 성보다 약한 수소 결합에 의해 바느질 될 수 있지만, 그 중 많은 부분이 있다는 사실 때문에 물질의 성질에 큰 영향을 미친다. 실제로, 수소 결합은 물 분자에 물 분자와 결합하여 높은 끓는점을 정당화하는 정전기 상호 작용이다.
미네랄 화합물의 수소
모두는 수소 같은 원자의 양이온을 포함합니다. 이 물질은 산화 정도 (-1)를 갖는 산 잔기가 다중 강한 연결이라고 불린다. 그것은 여러 수소 원자를 함유하고 있으며, 이는 다단계 수용액에서 해리를 만듭니다. 각각의 양성자는 산의 잔류 물로부터 점점 더 취하지 않는다. 배지의 수소의 정량 함량에 따라, 산도가 결정된다.
인간 활동의 적용
산소와 같은 다른 액화 가스가있는 탱크뿐만 아니라 물질이있는 실린더는 구체적인 외관을 갖습니다. 그들은 밝은 빨간색 비문 "수소"로 어두운 녹색 색상으로 칠했습니다. 가스는 약 150 기압의 압력 하에서 실린더로 펌핑됩니다. 수소의 물리적 특성, 특히 기체 골재 상태의 용이성은 풍선, 볼 프로브 등의 헬륨과 혼합물로 채우기 위해 사용됩니다.
수소, 수년 전에 사용하는 것을 배운 물리적 및 화학적 특성은 여러 산업에 참여하고 있습니다. 그의 질량의 주요 질량은 암모니아의 생산에 있습니다. 또한 수소는 또한 산화물로부터의 (하프니아, 독일, 갈륨, 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 지르코늄, 지르코늄 및 기타)에 관여하여 환원제, 청색 및 염산뿐만 아니라 인공 액체 연료로서의 반응에 작용한다. 식품 산업은 식물성 오일을 고체 지방으로 전환시키는 데 사용합니다.
지방, 석탄, 탄화수소, 오일 및 연료 오일의 수소화 및 수소화의 다양한 공정에서 화학적 성질 및 수소 사용이 결정됩니다. 그것의 도움으로 귀중한 돌이 생산되고 백열 된 램프가 산소 수소 화염의 영향으로 금속 제품의 단조 및 용접을 운반합니다.
주기 시스템에서 수소는 원소 그룹의 성질에서 절대적으로 두 가지로 위치합니다. 이 기능은 완전히 독특하게 만듭니다. 수소는 단순히 원소 또는 물질이 아니 뿐이뿐만 아니라 많은 복합체 화합물, 유기류 및 생물 원소의 필수 부분입니다. 따라서 우리는 그 특성과 특성을보다 자세하게 생각합니다.
금속과 산의 상호 작용 과정에서 연료 가스의 분리가 XVI 세기에서 관찰되었으며, 즉 과학으로서의 화학의 형성 동안. 유명한 영어 과학자 헨리 캐빈시 (Henry Cavendish)는 1766 년 이래로 물질을 탐험하고 "가연성 공기"라는 이름을주었습니다. 불타는 경우,이 가스는 물을 줬다. 불행히도, Phlogiston의 과학자 이론 (가상의 "물질의 가설")의 과학자 이론에 대한 헌신은 그가 올바른 결론에 올 것을 막았습니다.
프랑스 화학자와 자연 주의자 A. Lavoisier는 엔지니어 J와 함께 1783 년 특수 가드미터의 도움을 받아 물, 그리고 후 물의 합성을 실시하고, 수증기 핫 철분을 분해하여 물과 그 분석을 수행했습니다. 따라서 과학자들은 올바른 결론에 올 수있었습니다. 그들은 "가연성 공기"가 물의 일부뿐만 아니라 그것으로부터 얻을 수 있다는 것을 발견했습니다.
1787 년에, Lavoisier는 연구중인 가스가 단순한 물질이라는 가정을 전달하고 따라서 주요 화학 원소의 수를 나타냅니다. 그는 그가 그에게 Hydrodene (Hydor + Gennao - God)의 그리스어 말씀에서, 즉 "Horing Water"를 불렀다.
1824 년 러시아어 이름 "수소"는 화학자 M. Solovyov를 제안했다. 물의 조성의 결정은 "flogiston 이론"의 끝을 나타냅니다. XVIII와 XIX 수세기의 교차점에서 수소 원자가 매우 가벼운 (다른 요소의 원자와 비교)되고, 원자 질량의 주요 단위에 대해 그 질량을 채택하여 1과 동일한 값을 얻는 것으로 나타났습니다.
물리적 특성
수소는 모든 알려진 물질의 모든 물질 과학 (공기보다 14.4 배 가벼운)이며, 그 밀도는 0.0899 g / l (1 기압, 0 ° C)입니다. 이 물질은 -259.1 ℃ 및 -252.8 ° C (헬륨 만 끓는 끓이고 용융 °)에서 각각 각각 각각 끓여서 끓이거나 끓여줍니다.
수소의 임계 온도는 매우 낮습니다 (-240 ° C). 이러한 이유로 그의 액화는 다소 복잡하고 비용 절차입니다. 물질의 임계 압력은 12.8 kgf / cm²이며 임계 밀도는 0.0312 g / cm³입니다. 모든 가스 중에서 수소는 가장 큰 열전도율을 가지고 있습니다 : 1 기압 및 0 ° C에서 0.174 W / (MHC)와 같습니다.
동일한 조건 하에서 물질의 특정 열용량 - 14.208 kJ / (CGKK) 또는 3,394 CAL / (GC ° C). 이 요소는 물 (약 0.0182 ml / g에서는 1 기압 및 20 ° C)에서 약 해지고, 대부분의 금속 (NI, PT, PA 및 기타), 특히 팔라듐 (PD 당 약 850 권).
최근의 재산으로, 확산 능력이 연관되어 있지만 탄소 합금 (예 : 강철)을 통한 확산은 탄소와의 수소의 상호 작용으로 인해 합금의 파괴를 동반 할 수 있습니다 (이 과정을 탈 탄산염이라고합니다). 액체 상태에서 물질은 매우 쉽습니다 (밀도 - 0.0708g / cm \u003d \u003d -253 ° C) 및 유체 (동일한 조건 하에서의 점도 - 13.8 학자).
많은 화합물에서,이 원소는 나트륨 및 다른 알칼리 금속과 같은 원자가 +1 (산화 정도)을 나타낸다. 일반적 으로이 금속의 유사체로 간주됩니다. 따라서 그는 MendeLeev 시스템의 i 그룹을 향합니다. 금속의 수 소화물에서, 수소 이온은 음전하 (동시에 산화 정도 -1)를 나타내며, 즉 Na + H-는 Na + Cl- 클로라이드와 유사한 구조를 갖는다. 이와 관련하여, 다른 사실에 따라 (원소 "H"및 할로겐의 물리적 특성의 근접성)는 유기 화합물에서 할로겐으로 대체하는 능력) 하이드로 겐은 Mendeleev 시스템의 VII 그룹에 속합니다.
정상적인 조건에서 분자 수소는 가장 적극적인 비금속 (불소 및 염소가있는 불소 및 염소 포함)과 직접적으로 작동하는 낮은 활성을 갖습니다. 차례로 가열하면 많은 화학 원소와 상호 작용합니다.
원자 수소는 화학적 활성을 증가 시켰습니다 (분자와 비교하면). 산소로 그것은 식으로 물을 형성합니다 :
n₂ + ½ \u003d n�o,
285.937 kj / mol 열 또는 68,3174 kcal / mol (25 ° C, 1 ATM). 기존의 온도 조건에서는 반응이 매우 천천히 진행되고 T °\u003e \u003d 550 ° C - 통제 할 수 없습니다. 부피의 수소 + 산소의 혼합물의 폭발 한계는 4-94 % H㎛이고, 수소 + 공기 - 4-74 % (2 부피의 H㎛의 혼합물과 O㎛의 혼합물은 쥐 가스라고 불린다).
이 요소는 대부분의 금속을 복원하는 데 사용되며 산화물에 의해 산소가 산화됩니다.
Fexo. + 4H³ \u003d 3FE + 4N⃣o,
cuo + hō \u003d cu + h�o 등
다른 할로겐을 사용하여 수소는 할로겐 수소 콜로겐을 형성합니다.
n + cl₂ \u003d 2NSL.
그러나 불소와 반응 할 때 수소가 폭발했을 때 (이것은 -252 ° C에서 어두운 곳에서 발생합니다. 브롬 및 염소가 가열되거나 조명 및 요오드가 가열 될 때만 독점적으로 반응합니다. 질소와 상호 작용할 때 암모니아가 형성되지만, 촉매는 고압 및 온도에서만 촉매에만 형성됩니다.
zn₂ + nɪ \u003d 2nn.
가열되면 수소는 유황과 활발하게 반응합니다.
n + s \u003d h \u003d hr (황화수소)
텔 루륨이나 셀레늄으로 훨씬 더 어렵습니다. 순수한 탄소로 수소는 촉매없이 반응하지만 고온에서 :
2N³ + C (무정형) \u003d CH \u003d CH \u003d CH \u003d (메탄).
이 물질은 일부 금속 (알칼리성, 알칼리 토금 및 기타)과 직접 반응하여 수 소화물을 형성합니다.
hō + 2li \u003d 2Lih.
평가 가능한 실용적인 중요성은 수소 및 탄소 산화물 (II)의 상호 작용을 갖는다. 이 경우, 압력, 온도 및 촉매에 따라, 상이한 유기 화합물이 형성된다 : NSNO, CNON 등, 반응 공정에서 불포화 탄화수소가 포화시킨다.
n ∈ N + h \u003d c n ∈ N ₊₂.
수소와 그 화합물은 화학에서 탁월한 역할을합니다. T. N의 산성 특성을 야기합니다. 양성자 산은 많은 무기 및 유기 화합물의 특성에 유의 한 충격을 갖는 상이한 원소와 수소 결합을 형성하도록 경향이있다.
수소 얻기
이 요소의 산업 생산을위한 원료의 주요 유형은 정제, 천연 가연성 및 코크스 가스의 가스입니다. 또한 전기 분해 (저렴한 전기가있는 장소에서)를 통해 물에서 얻습니다. 천연 가스 재료의 생산을위한 가장 중요한 방법 중 하나는 수증기 (T.N.N.)와 함께 탄화수소의 촉매 상호 작용이다. 예 :
CH₄ + H₂O \u003d CO + Zn₂.
산소가있는 탄화수소의 불완전한 산화 :
CH₄ + ½O³ \u003d CO + 2N³.
합성 탄소 산화물 (II) 전환율 :
CO + n¬O \u003d SO + H₂.
천연 가스에서 생산 된 수소가 가장 싼 것입니다.
물의 전기 분해를 위해, NaOH 또는 Con 용액을 통과시키는 정전류가 사용된다 (산은 장비의 부식을 피하기 위해 사용되지 않는다). 실험실에서 물질은 물의 전기 분해에 의해 또는 염산과 아연의 반응의 결과로 얻어진다. 그러나 더 자주 실린더에서 기성품 공장 재료를 사용합니다.
정유 및 코크스 가스의 가스로부터, 깊은 냉각으로 액화가 용이하기 때문에 가스 혼합물의 다른 모든 성분을 제거 하여이 요소를 분리합니다.
산업적 으로이 물질은 XVIII 세기가 끝나 도착하기 시작했습니다. 그런 다음 풍선을 채우는 데 사용되었습니다. 현재 수소는 암모니아 생산을 위해 주로 산업에서 널리 사용됩니다.
물질의 대량 소비자는 메틸 및 다른 알콜, \u200b\u200b합성 가솔린 및 기타 여러 제품의 제조 업체입니다. 이들은 탄소 산화물 (II) 및 수소의 합성에 의해 얻어진다. Hydrogene은 HCl의 합성, 석유 생성물의 수소화뿐만 아니라 금속의 절단 / 용접에있어서, 무겁고 고체 액체 연료, 지방 등을 수소화하는 데 사용됩니다. 원자력에 대한 가장 중요한 요소는 이소 원소 (trietopes) - 삼위저 및 중수소입니다.
수소의 생물학적 역할
살아있는 유기체의 질량의 약 10 % (평균) 가이 요소에 떨어집니다. 단백질, 핵산, 지질, 탄수화물을 포함한 천연 화합물의 물과 필수 그룹의 일부입니다. 왜 그것이 봉사합니까?
이 물질은 결정적인 역할을합니다 : 단백질의 공간 구조를 유지할 때, 핵산 보충 원리 (즉, 유전 정보의 이행 및 저장에서)의 원리를 구현할 때, 일반적으로 분자에서 "인식"에서 일반적으로 수평.
수소 이온 H +는 신체의 중요한 동적 반응 / 공정에 참여합니다. 멤브레인 수송 공정에서 산 - 알칼리 균형 및 항상성을 유지하는 데 에너지의 광합성에서 생합성 세포를 생물학적 세포에서 생물학적 세포를 제공하는 생물학적 산화. 탄소와 산소와 함께 그것은 생명 현상의 기능적이고 구조적으로 구성됩니다.
간단한 물질을 얻는 산업 방법 해당 요소가 본질적으로 어떤 형태인지에 따라, 즉 준비를위한 원료 일 수 있습니다. 따라서, 자유 상태에 존재하는 산소는 액체 공기로부터의 물리적 방법에 의해 얻어진다. 수소는 거의 완전히 화합물의 형태로되어 있으므로 화학적 방법을 얻는 데 사용됩니다. 특히, 분해 반응이 사용될 수있다. 수소를 얻는 방법 중 하나는 감전에 의한 물 분해의 반응입니다.
수소를 얻는 주요 산업 방법은 천연 가스의 일부인 메탄의 물과의 반응입니다. 그것은 고온에서 수행됩니다 (메탄이 지나갈 때 심지어 끓는 물을 통해서도 반응 없음) :
CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 KJ
실험실에서는 반드시 자연 원료가 단순한 물질을 얻는 데 사용되는 것은 아니지만 필요한 물질을 선택하기가 더 쉽습니다. 예를 들어, 실험실 산소에서는 공기에서 얻어지지 않습니다. 수소의 제조에도 동일하게 적용됩니다. 산업에서 때로는 산업에서 사용되는 수소를 생산하는 실험실 방법 중 하나입니다. 전기 뇌졸중으로 물의 팽창.
보통, 수소 실험실은 아연의 상호 작용에 의해 염산과 함께 얻어진다.
산업에서
1.수성 염의 전기 분해 :
2NACL + 2H 2 O → H 2 + 2NAOH + CL 2
2.뜨거운 코크스 이상의 수증기의 전송 약 1000 ° C의 온도에서 :
H 2 O + C ⇄ H 2 + CO
3.천연 가스에서.
물 증기로 변환 : CH 4 + H 2 O ¼ co + 3H 2 (1000 ° C) 산소가있는 촉매 산화 : 2CH 4 + O 2 ¼ 2CO + 4H 2
4. 오일 정제 과정에서 탄화수소를 삐걱 거리는 것.
실험실에서
1.희석 된 산을 금속에 미치는 영향. 이러한 반응을 수행하기 위해 아연 및 염산이 가장 자주 사용됩니다.
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2.
2.칼슘 상호 작용 물 :
CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2
3.가수 분해 수 소화물 :
NAH + H 2 O → NAOH + H 2
4.아연 또는 알루미늄 액션 알칼리 :
2Al + 2NAOH + 6H 2 O → 2NA + 3H 2 ZN + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
5.전기 분해의 도움으로. 음극상의 알칼리 또는 산의 수용액의 전기 분해에 따라 수소가 방출되며, 예를 들면,
2H 3 O + + 2E - → H 2 + 2H 2 O
- 수소 생산을위한 생물 반응기
물리적 특성
가스 수소는 오르토 및 파라 수소의 형태로 두 가지 형태 (수정)에서 존재할 수 있습니다.
정통 분자 (그래서 Pl. -259.10 ° C, kip. -252.56 ° C) 핵 스핀은 똑같이 (평행) 및 파라 라블로 드로드 (m. -259,32 ° C, 킵)에서 -252,89 ° C) - 서로의 반대 (Anti-Paralled).
액체 질소 온도에서 활성 각도로 AlTo 수소 알파포 형태를 분할 할 수 있습니다. 매우 낮은 온도에서 정형 외과와 방수 사이의 평형은 거의 후자를 향한 것입니다. 약 1 : 1의 양식 비율로 80으로 가열중인 탈착 된 파라 알루딘은 혼합물의 실온에서 평형의 형성까지 정설의 형성까지 (오르토 - 스팀 : 75:25) 촉매가 없으면 변형이 천천히 발생하여 개별 동적 형태의 특성을 연구 할 수 있습니다. 수소 분자 DVKHATOMNA - H₂. 정상적인 조건에서 색상, 냄새 및 맛이없는 가스입니다. 수소는 가장 쉬운 가스이고, 그 밀도는 공기 밀도보다 여러 배가 적습니다. 분명히 분자의 무게가 적지 않으면 동일한 온도에서 속도가 높아집니다. 가장 쉽게, 수소 분자는 다른 가스의 분자보다 빠르게 움직이고 더 빨리 하나의 몸체에서 다른 몸체로 열을 전달할 수 있습니다. 그것은 수소가 가스 물질들 사이에서 가장 높은 열전도율을 갖는다는 것을 따른다. 열전도율은 공기의 열전도율보다 약 7 배 더 높습니다.
화학적 특성
수소 분자는 꽤 내구성이 있으며, 수소가 반응에 들어가기 위해서는 큰 에너지가 소비되어야합니다 : H 2 \u003d 2N - 432 KJ 그래서, 정상적인 온도에서 수소는 예를 들어 칼슘과 같이 매우 활성 금속과 반응합니다. 칼슘 하이드 라이드 : Ca + H 2 \u003d SAN 2 및 단일 비금속 - 불소, 형성 불소 수소 : F 2 + H 2 \u003d 2HF 대부분의 금속 및 비금속 수소가 상승 된 온도 또는 상이한 효과로 반응, 예를 들어 조명시. 그것은 예를 들어, CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0로부터의 산소를 "빼앗 으려면"수식이 회수 반응을 반영한다. 회수 반응은 화합물에서 산소가 취해진 결과로 프로세스라고합니다. 산소 일관성 물질은 환원제라고하며 (동시에 자체가 산화됩니다). 다음으로, "산화"및 "복구"의 개념에 대한 또 다른 정의가 제공됩니다. 그리고이 정의는 역사적으로 먼저 의미를 유지하고, 특히 유기 화학에서 특히 그렇습니다. 회복 응답은 산화 반응의 반대입니다. 이러한 반응 모두는 항상 하나의 프로세스와 동시에 진행됩니다. 단일 물질의 산화 (회복) 일 때는 동시에 다른 복구 (산화)가 정의됩니다.
N 2 + 3H 2 → 2 NH 3.
할로겐이 형성됩니다 할로겐 번식:
F 2 + H 2 → 2 HF, 어둠의 폭발로 반응을 진행하고, 임의의 온도에서 CL2 + H 2 → 2 HCl에서, 반응은 빛에서만 폭발로 진행된다.
강력한 난방과 함께 그을음이 상호 작용합니다.
C + 2H 2 → CH 4.
알칼리 및 덩어리 금속과의 상호 작용
활성 금속이있는 수소 형태 수 소화물:
NA + H 2 → 2 NAH CA + H 2 → CAH 2 mg + h 2 → MGH 2
수 소화물 - 식염수, 고형물, 쉽게 가수 분해 :
CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H 2
금속 산화물 (일반적으로 D- 요소)과의 상호 작용
산화물은 금속으로 복원됩니다.
CuO + H 2 → Cu + H 2 o Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O
유기 화합물의 수소화
니켈 촉매와 상승 된 온도의 존재하에 불포화 탄화수소의 수소 작용 하에서 반응이 발생합니다. 수소화:
CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3
수소는 알데히드를 알코올에 복원합니다.
CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.
수소 지구 화학
수소는 우주의 주요 건축 자재입니다. 이것은 가장 일반적인 요소이며 모든 요소가 열 핵 및 핵 반응의 결과로 형성됩니다.
자유 수소 H 2는 지구 가스에서 비교적 거의 발견되지 않지만 물의 형태로 지구 화학적 과정에 매우 중요한 참여가 필요합니다.
수소 미네랄은 암모늄 이온, 히드 록실 이온 및 결정질 물의 형태로 포함될 수있다.
대기에서 수소는 태양 방사선에 의한 물 분해의 결과로서 수소가 연속적으로 형성된다. 그것은 대기의 상위 층으로 이동하고 공간으로 사라집니다.
신청
- 수소 에너지
원자 수소는 원자 수소 용접에 사용됩니다.
식품 산업에서 수소는 식품 첨가물로 등록됩니다. E949.포장 가스처럼.
순환의 특징
공기와의 혼합물에서의 수소는 폭발성 혼합물을 형성합니다 - 소위 쥐 가스. 이 가스는 산소의 공기 중에 약 21 %를 함유하고 있기 때문에이 가스는 수소 및 산소 2 : 1 또는 수소 및 공기가 약 2 : 5로 가장 큰 폭발성이 있습니다. 또한 수소는 화재가 위험합니다. 피부에 튀어 나올 때 액체 수소가 심한 동상을 일으킬 수 있습니다.
산소가있는 수소의 폭발물 농도는 체적의 4 %에서 96 %까지 발생합니다. 4 % ~ 75 (74) %의 용적의 부피와 혼합물.
수소 사용
화학 산업에서 수소는 암모니아, 비누 및 플라스틱의 생산에 사용됩니다. 액체 식물성 오일로부터 수소가있는 식품 산업에서 마가린을 만듭니다. 수소는 매우 폐이고 공기가 항상 상승합니다. 일단 에이전시와 풍선이 수소로 채워졌습니다. 그러나 30 대. xx 세기 비행선이 폭발하고 태워 졌을 때 몇 가지 끔찍한 재앙이있었습니다. 요즘 비행선은 가스 헬륨으로 가득 차 있습니다. 수소는 로켓 연료로 사용됩니다. 언젠가의 수소는 여객 및 트럭을위한 연료로 널리 사용될 수 있습니다. 수소 엔진은 환경을 오염시키고 수증기만을 할당하지 않습니다 (그러나 매우 얻는 수소가 일부 환경 오염으로 이어진다). 우리의 태양은 주로 수소로 이루어져 있습니다. 태양열 및 빛은 수소핵 합병 동안 원자력 방출의 결과입니다.
연료로 수소 사용 (경제적 효율성)
연료로 사용되는 물질의 가장 중요한 특성은 연소의 열입니다. 일반적인 화학 과정에서 수소와 산소와의 상호 작용의 반응이 열 방출과 함께 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 표준 조건 하에서 1mol H 2 (2 g) 및 0.5 몰 o2 (16g)를 섭취하고 반응을 자극 한 다음 방정식에 따라
H 2 + 0.5 O 2 \u003d H 2 O
반응 완료 후, 1 몰 H2O (18 g)는 285.8 kJ / mol의 에너지 방출로 형성된다 (비교 : 아세틸렌의 연소의 열은 1300 kJ / mol, 프로판 - 2200 kj / mol)이다. ...에 1 m³의 수소 무게는 89.8 g (44.9 mol)입니다. 따라서 12832.4 KJ의 에너지가 1m³의 수소를 얻기 위해 소비됩니다. 1 kw · h \u003d 3600 kj, 우리는 3.56 kWh의 전기를 얻는다. 1kW의 전기와 가스 비용의 관세를 아는 것은 수소 연료로의 전이의 타당성을 결론 내릴 수 있습니다.
예를 들어, HONDA FCX 3 세대의 실험 모델은 수소 탱크 (156 L) (25mPa의 압력 하에서 3.12kg의 수소) 355 km 드라이브를 함유한다. 따라서, 123.8kWh는 3.12 kg H2로부터 얻어진다. 100km에서 에너지 소비는 36.97 kWh입니다. 전기 비용, 가스 또는 가솔린의 비용, 100 km 당 자동차의 소비가 쉽지 않아 수소 연료로의 자동차 전이의 음성 경제 효과를 계산하기 쉽습니다. 전기의 kWh의 10 센트가 35.6 센트의 가격으로 이어지는 사실로 인해 40-45 센트의 물 분해의 효율을 고려하여 kWh의 10 센트가 kWh에 이르기까지 · 가솔린 불타는 12832,4kg / 42000kj / 0.7kg / l * 80 테일티스 / L \u003d 34 센트의 소매 가격으로, 수소, 수송, 장비의 교통, 감가 상각 등을 고려하지 않고 완벽한 옵션을 계산했습니다. M³에서 약 39mJ의 연소 에너지를 가진 메탄은 가격의 차이로 인해 2 ~ 4 회 미만입니다 (우크라이나는 179 달러, 유럽 $ 350의 경우 1m³). 즉, 동등한 양의 메탄은 10-20 센트의 비용이 소요됩니다.
그러나 우리는 수소를 연소 할 때 우리는 광산에서 깨끗한 물을 얻는 것을 잊지 말아야합니다. 즉, 우리는 재생 가능합니다 기꺼이 가스 또는 가솔린과는 대조적으로 환경에 해를 끼치 지 않고 에너지가 가스 또는 가솔린과 달리 중요합니다.
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수소. 속성, 영수증, 응용 프로그램.역사적 참고서
수소 - PSHE D.I의 첫 번째 요소입니다. Mendeleeva.
수소의 러시아 이름은 그가 "물을 일으킨다"는 것을 나타냅니다. 라틴어 " 수소» 똑같이 의미합니다.
처음으로, 산산과의 일부 금속의 상호 작용에서 가연성 가스의 분리는 XVI 세기 상반기에 Robert Boyle과 동시대 인에 의해 관찰되었다.
그러나 수소는 1766 년에 익숙하지 않은 산으로 금속의 상호 작용을 통해 일부 "가연성 공기"가 나타납니다. covendish에서 수소의 불타는 불타는 것을 관찰하면 결과가 물이 밝혀졌습니다. 그것은 1782 년에있었습니다.
1783 년에 프랑스 화학자 Antoine Laurent Laurawier는 뜨거운 철으로 물을 분해하여 수소를 할당했습니다. 1789 년에는 전류의 작용하에 물 분해 중 수소가 분리되었다.
자연에서 유행
수소는 공간의 주요 요소입니다. 예를 들어, 태양은 질량의 70 %가 수소로 구성됩니다. 모든 금속의 모든 원자보다 수십만 배 이상의 우주의 우주의 수소 원자.지구의 분위기에서는 간단한 물질 - 가스 조성물 H 2의 형태로 수소가 있습니다. 수소는 공기보다 훨씬 쉽기 때문에 대기의 상위 층에서 발견됩니다.
그러나 관련 수소의 땅에 훨씬 더 많은 것 : 결국, 그것은 물의 일부이며, 우리의 행성에서 흔히 흔한 복잡한 물질 자체입니다. 수소는 분자, 함유 및 오일 및 천연 가스, 많은 미네랄 및 암석과 관련된 수소입니다. 수소는 모든 유기물의 일부입니다.
수소 요소의 특성.
수소는 이중 성질을 가지고 있으며,이 때문에 수소는 알칼리 금속의 서브 그룹과 할로겐의 서브 그룹에서 배치됩니다.
전자 구성 1s. 1 . 수소 원자는 하나의 양성자와 하나의 전자로 구성됩니다.
수소 원자는 전자를 잃고 H + 양이온으로 돌릴 수 있고, 이는 알칼리 금속과 유사하다.
수소 원자는 또한 전자를 부착하여 음이온 H를 형성 할 수 있으며, 이와 관련하여 수소는 할로겐과 유사합니다.
연결은 항상 일 정도입니다
CO : +1 및 -1.
수소의 물리적 특성
수소는 색상, 맛 및 냄새가없는 가스입니다. 14.5 회 공기보다 가볍습니다. 물에 거의 용해되지 않습니다. 그것은 높은 열전도율을 가지고 있습니다. T \u003d -253 ° C - 액화, T \u003d -259 ° C - 강화시켰다. 수소 분자는 너무 작아서 다른 가스로부터 수소를 청소할 때 사용되는 고무, 유리, 금속을 통해 천천히 확산 할 수 있습니다.3 수소 이소 탑은 알려져 있습니다 : - FTIA, - Deuterium, - Tritium. 천연 수소의 주요 부분은 만기가됩니다. 중수소는 바다의 표면 해역에 의해 농축되는 중수의 일부입니다. Trithium - 방사성 동위 원소.
수소의 화학적 성질
수소 - 비필로는 분자 구조가 있습니다. 수소 분자는 공유 결합 된 비극성 결합에 의해 상호 연결된 2 개의 원자로 구성된다. 수소 분자의 결합 에너지는 436 kJ / mol이며, 이는 분자 수소의 낮은 화학적 활성을 설명한다.
할로겐과의 상호 작용. 상온에서 수소는 불소로만 반응합니다.
염소가있는 빛에서만, 염화물을 형성하면, 반응은 브롬과 함께 덜 격렬하게 덜 기온에서도 요오드가 끝나지 않습니다.
산소 상호 작용 - 가열 될 때 점화시에는 반응이 폭발로 진행됩니다 : 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O.
산소의 1 부분과 수소 2 부의 혼합물 - "경화 혼합물"이 가장 폭발적입니다.
회색과의 상호 작용 - 가열 될 때 H 2 + S \u003d H 2 S.
질소와의 상호 작용. 가열 될 때, 고압 및 촉매의 존재하에 :
질소 산화물 (II)과의 상호 작용. 질산 생산시 정화 시스템에 사용 : 2no + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
금속 산화물과의 상호 작용. 수소는 양호한 환원제이며, 그것은 산화물로부터 많은 금속을 회복시킨다 : CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O.
강한 환원제는 원자 수소입니다. 저압 조건 하에서 전기 방전의 분자로부터 형성된다. 높은 축소 활동이 있습니다 할당시 수소산으로 산 감소로 성형.
금속 상호 작용 ...에 고온에서 알칼리성 및 알칼리성 랜드 금속과 결합되고 산화제의 특성을 보여주는 백색 결정질 물질 - 금속 수 소화물을 형성합니다.
수소 얻기
실험실에서 :
유황 및 염산의 희석 된 용액과 금속 상호 작용,
알루미늄 또는 실리콘의 상호 작용과 수용액 알칼리 :
Si + 2NAOH + H 2 O \u003d NA 2 SiO 3 + 2H 2.
업계에서 :
수산화물의 존재하는 동안 염화나트륨 및 칼륨 수용액의 수용액 또는 물의 전기 분해의 전기 분해 :
2N 2 O \u003d 2N 2 + O 2.
변환 방법. 처음에는 1000 ° C에서 뜨거운 코크스를 통해 물 가스가 얻어지고 물 쌍을 통과시킵니다.
이어서, 탄소 산화물 (II)을 탄소 산화물 (IV)에서 산화시켜 물 가스 혼합물을 Fe2O3 촉매로 400 ~ 450 ℃로 가열 된 수증기로 수증기로 통과시킨다.
CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.
생성 된 산화 탄소 (IV)는 물에 의해 흡수되며,이 방법은 산업용 수소의 50 %로 얻어진다.
메탄 변환 : CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2.
1200 ° C : CH 4 \u003d C + 2H 2에서 메탄의 열분해.
깊은 냉각 (최대 -196 ° C) 코크스 가스. 이 온도에서는 모든 가스 물질이 수소를 제외하고 응축됩니다.
수소 사용은 물리적 및 화학적 특성을 기반으로합니다.
가벼운 가스와 마찬가지로 풍선을 채우는 데 사용됩니다 (헬륨과의 혼합물);
산소 - 수소 화염은 금속을 용접 할 때 고온을 얻는 데 사용됩니다.
환원제는 산화물로부터 금속 (몰리브덴, 텅스텐 등)을 얻는 데 사용됩니다.
지방의 수소화를 위해 암모니아와 인공 액체 연료를 얻는 것.
