Опис водню з хімії. Фізичні та хімічні властивості водню

У періодичної системі має своє певне місце положення, яке відображає притаманні їм властивості і говорить про його електронну будову. Однак є серед всіх один особливий атом, який займає відразу два осередки. Він розташовується в двох абсолютно протилежних за проявляють властивостями групах елементів. Це водень. Такі особливості роблять його унікальним.

Водень - це не просто елемент, але і проста речовина, а також складова частина багатьох складних з'єднань, біогенний і органогенний елемент. Тому розглянемо його характеристики і властивості докладніше.

Водень як хімічний елемент

Водень - це елемент першої групи головної підгрупи, а також сьомої групи головної підгрупи в першому малому періоді. Даний період складається всього з двох атомів: гелію і розглядається нами елемента. Наведемо основні особливості положення водню в періодичній системі.

1. Порядковий номер водню - 1, кількість електронів таке ж, відповідно, протонів стільки ж. Атомна маса - 1,00795. Існує три ізотопи даного елемента з масовими числами 1, 2, 3. Однак властивості кожного з них дуже сильно розрізняються, так як збільшення маси навіть на одиницю саме для водню є відразу подвійним.
2. Те, що на зовнішньому він містить всього один електрон, дозволяє успішно виявляти йому як окислювальні, так і відновні властивості. Крім того, після віддачі електрона у нього залишається вільна орбіталь, яка бере участь в утворенні хімічних зв'язків з донорно-акцепторного механізму.
3. Водень - це сильний відновник. Тому основним місцем його вважається перша група головною підгрупи, де він очолює найактивніші метали - лужні.
4. Однак при взаємодії з сильними відновниками, такими як, наприклад, метали, він може бути і окислювачем, приймаючи електрон. Дані сполуки отримали назву гідридів. За цією ознакою він очолює підгрупу галогенів, з якими є схожим.
5. Завдяки зовсім маленькою атомної масі, водень вважається найлегшим елементом. Крім того, його щільність також дуже мала, тому він також є еталоном легкості.

Таким чином, очевидно, що атом водню - це абсолютно унікальний, несхожий на всі інші елемент. Отже, властивості його теж особливі, а утворені прості і складні речовини дуже важливі. Розглянемо їх далі.

проста речовина

Якщо говорити про даному елементі як про молекулу, то потрібно сказати, що вона двоатомний. Тобто водень (проста речовина) - це газ. Формула його емпірична буде записуватися як Н 2, а графічна - через одинарну сигма-зв'язок Н-Н. Механізм утворення зв'язку між атомами - ковалентний неполярний.

1. Парова конверсія метану.
2. Газифікація вугілля - процес має на увазі нагрівання вугілля до 1000 0 С, в результаті чого утворюється водень і високовуглецевий вугілля.
3. Електроліз. Даний метод може використовуватися тільки для водних розчинів різних солей, так як розплави не призводять до зменшення заряду води на катоді.

Лабораторні способи отримання водню:

1. Гідроліз гідридів металів.
2. Дія розбавлених кислот на активні метали і середньої активності.
3. Взаємодія лужних і лужноземельних металів з водою.

Щоб зібрати утворюється водень, необхідно тримати пробірку перевернутої догори дном. Адже даний газ не можна зібрати так, як, наприклад, вуглекислий газ. Це водень, він набагато легший за повітря. Швидко випаровується, а в великих кількостях при змішуванні з повітрям вибухає. Тому і слід перевертати пробірку. Після її заповнення її потрібно закрити гумовою пробкою.

Щоб перевірити чистоту зібраного водню, слід піднести до шийки запалений сірник. Якщо бавовна глухий і тихий - значить газ чистий, з мінімальними домішками повітря. Якщо ж гучний і свистячий - брудний, з великою часткою сторонніх компонентів.

області використання

При згорянні водню виділяється настільки велика кількість енергії (теплоти), що даний газ вважається найвигіднішим паливом. До того ж екологічно чистим. Однак на сьогоднішній день його застосування в даній області обмежено. Це пов'язано з непродуманими до кінця і не вирішеними проблемами синтезу чистого водню, який був би придатний для використання в якості палива в реакторах, двигунах і портативних пристроях, а також опалювальних котлах житлових будинків.

Адже способи отримання даного газу досить дорогі, тому спочатку необхідно розробити особливий метод синтезу. Такий, який дозволить отримувати продукт у великому обсязі і з мінімальними витратами.

Можна виділити кілька основних областей, в яких знаходить застосування розглянутий нами газ.

1. Хімічні синтези. На підставі гідрування отримують мила, маргарини, пластмаси. За участю водню синтезується метанол і аміак, а також інші сполуки.
2. У харчовій промисловості - як добавка Е949.
3. Авіаційна промисловість (ракетобудування, літакобудування).
4. Електроенергетика.
5. Метеорологія.
6. Паливо екологічно чистого виду.

Очевидно, що водень так само важливий, як і поширений в природі. Ще більшу роль відіграють утворені ними різні сполуки.

з'єднання водню

Це складні, містять атоми водню речовини. Можна виділити кілька основних типів подібних речовин.

1. Галогеноводороди. Загальна формула - HHal. Особливе значення серед них має хлорид водню. Це газ, який розчиняється у воді з утворенням розчину соляної кислоти. Дана кислота знаходить широке застосування практично у всіх хімічних синтезах. Причому як органічних, так і неорганічних. Хлорид водню - це сполука, що має емпіричну формулу HCL і є одним з найбільших за обсягами виробництва в нашій країні щорічно. Також до галогеноводородами відносяться йодоводород, фтороводород і бромоводород. Всі вони утворюють відповідні кислоти.
2. Летючі Практично всі вони досить отруйні гази. Наприклад, сірководень, метан, силан, фосфін і інші. При цьому дуже горючі.
3. Гідриди - сполуки з металами. Відносяться до класу солей.
4. Гідроксиди: підстави, кислоти та амфотерні сполуки. До їх складу обов'язково входять атоми водню, один або кілька. Приклад: NaOH, K 2, H 2 SO 4 і інші.
5. Гідроксид водню. Це з'єднання більше відомо як вода. Інша назва оксид водню. Емпірична формула виглядає так - Н 2 О.
6. Перекис водню. Це найсильніший окислювач, формула якого має вигляд Н 2 О 2.
7. Численні органічні сполуки: вуглеводні, білки, жири, ліпіди, вітаміни, гормони, ефірні масла і інші.

Очевидно, що різноманітність сполук розглядається нами елемента дуже велике. Це ще раз підтверджує його високе значення для природи і людини, а також для всіх живих істот.

- це кращий розчинник

Як уже згадувалося вище, простонародне назва даної речовини - вода. Складається з двох атомів водню і одного кисню, з'єднаних між собою ковалентними полярними зв'язками. Молекула води є диполем, це пояснює багато притаманні нею властивості. Зокрема те, що вона є універсальним розчинником.

Саме у водному середовищі відбуваються практично всі хімічні процеси. Внутрішні реакції пластичного та енергетичного обміну в живих організмах також здійснюються за допомогою оксиду водню.

Вода по праву вважається найважливішим речовиною на планеті. Відомо, що без неї не зможе жити жоден живий організм. На Землі вона здатна існувати в трьох агрегатних станах:

• рідина;
• газ (пар);
• тверде (лід).

Залежно від ізотопу водню, що входить до складу молекули, розрізняють три види води.

1. Легка або протиевой. Ізотоп з масовим числом 1. Формула - Н 2 О. Це звична форма, яку використовують всі організми.
2. Дейтерієва або важка, її формула - D 2 O. Містить ізотоп 2 Н.
3. Надважка або тритієва. Формула виглядає як Т 3 О, ізотоп - 3 Н.

Дуже важливі запаси прісної протиевой води на планеті. Вже зараз у багатьох країнах відчувається її нестача. Розробляються способи обробки солоної води з метою отримання питної.

Пероксид водню - це універсальний засіб

Дане з'єднання, як уже згадувалося вище, прекрасний окислювач. Однак з сильними представниками може вести себе і як відновник теж. Крім того, має виражену бактерицидну ефектом.

Інша назва цього з'єднання - перекис. Саме в такому вигляді його використовують в медицині. 3% розчин кристаллогидрата розглянутого з'єднання - це медичне ліки, яке застосовують для обробки невеликих ран з метою їх знезараження. Однак доведено, що при цьому загоєння поранення за часом збільшується.

Також пероксид водню використовується в ракетному паливі, в промисловості для дезінфекції та відбілювання, в якості піноутворювача для отримання відповідних матеріалів (пінопласту, наприклад). Крім того, перекис допомагає очищати акваріуми, знебарвлювати волосся і вибілювати зуби. Однак при цьому завдає шкоди тканинам, тому фахівцями в цих цілях не рекомендується.

Водень є найпершим елементом в періодичної системи хімічних елементів, має атомний номер 1 і відносну атомну масу 1,0079. Які фізичні властивості водню?

Фізичні властивості водню

У перекладі з латині водень означає «народжує воду». Ще в 1766 році англійський вчений Г. Кавендіш зібрав виділяється при дії кислот на метали «горючий повітря» і став досліджувати його властивості. У 1787 році А. Лавуазьє визначив цей «горючий повітря» як новий хімічний елемент, який входить до складу води.

Мал. 1. А. Лавуазьє.

У водню існують 2 стабільних ізотопу - проти і дейтерій, а також радіоактивний - тритій, кількість якого на нашій планеті дуже мало.

Водень є найпоширенішим елементом у космосі. Сонце і більшість зірок мають водень в своєму складі в якості основного елемента. Також цей газ входить до складу води, нафти, природного газу. Загальний вміст водню на Землі становить 1%.

Мал. 2. Формула водню.

До складу атома цієї речовини входить ядро \u200b\u200bі один електрон. Коли у водню втрачається електрон, він утворює позитивно заряджений іон, тобто проявляє металеві властивості. Але також атом водню здатний не тільки втрачати, але і приєднувати електрон. У цьому він дуже схожий на галогени. Тому водень в Періодичної системи відноситься і до I і до VII групі. Неметалічні властивості водню виражені у нього в більшій мірі.

Молекула водню складається з двох атомів, пов'язаних між собою ковалентним зв'язком

Водень при звичайних умовах є безбарвним газоподібним елементом, який не має запаху і смаку. Він в 14 разів легший за повітря, а його температура кипіння становить -252,8 градусів за Цельсієм.

Таблиця «Фізичні властивості водню»

Крім фізичних властивостей водень має і низку хімічних властивостей. водень при нагріванні або під дією каталізаторів вступає в реакції з металами і неметалами, сіркою, селеном, телуром, а також може відновлювати оксиди багатьох металів.

отримання водню

З промислових способів отримання водню (крім електролізу водних розчинів солей) слід зазначити наступні:

• пропускання парів води через розпечене вугілля при температурі 1000 градусів:

• конверсія метану водяною парою при температурі 900 градусів:

CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2

Історія відкриття водню

Якщо є найпоширенішим хімічним елементом на Землі, то водень - найпоширеніший елемент у всьому Всесвіті. Наше (і інші зірки) приблизно на половину складається з водню, а що стосується міжзоряного газу, то він на 90% складається з атомів водню. Чимале місце цей хімічний елемент займає і на Землі, адже разом з киснем він входить до складу води, а сама його назва «водень» походить від двох давньогрецьких слів: «вода» і «народжую». Крім води водень присутній в більшості органічних речовин і клітин, без нього, як і без кисню, була б немислима сама Життя.

Історія відкриття водню

Першим серед вчених водень зауважив ще великий алхімік і лікар середньовіччя Теофраст Парацельс. У своїх алхімічних дослідах, в надії відшукати «філософський камінь» змішуючи з кислотами Парацельс отримав якийсь невідомий до того горючий газ. Правда відокремити цей газ від повітря так і не вдалося.

Тільки через півтора століття після Парацельса французькому хіміку Лемері таки вдалося відокремити водень від повітря і довести його горючість. Правда Лемері так і не зрозумів, що отриманий їм газ є чистим воднем. Паралельно подібними хімічними дослідами займався і російський вчений Ломоносов, але справжній прорив в дослідженні водню був зроблений англійським хіміком Генрі Кавендіш, якого по праву вважають першовідкривачем водню.

У 1766 р Кавендишу вдалося отримати чистий водень, який він називав «горючим повітрям». Ще через 20 років талановитий французький хімік Антуан Лавуазьє зміг синтезувати воду і виділити з неї цей самий «горючий повітря» - водень. І до речі саме Лавуазьє запропонував водню його назва - «Hydrogenium», він же «водень».

Антуан Лавуазьє зі своєю дружиною, яка допомагала йому проводити хімічні досліди, в тому числі і по синтезу водню.

В основі розташування хімічних елементів у періодичній системі Менделєєва лежить їх атомна вага, розрахований щодо атомної ваги водню. Тобто іншими словами водень і його атомна вага є наріжним каменем таблиці Менделєєва, тією точкою опори, на основі якої великий хімік створив свою систему. Тому не дивно, що в таблиці Менделєєва водень займає почесне перше місце.

Крім цього водень має такі характеристики:

• Атомна маса водню становить 1,00795.
• У водню в наявності три ізотопи, кожен з яких має індивідуальні властивості.
• Водень - легкий елемент має малу щільність.
• Водень має відновлювальні та окислювальні властивості.
• Вступаючи в с металами, водень приймає їх електрон і стає окислювачем. Такі сполуки називаються гідратами.

Водень це газ, молекула його складається з двох атомів.

Так схематично виглядає молекула водню.

Молекулярний водень, утворений з таких ось двоатомних молекул вибухає при піднесеної палаючої сірнику. Молекула водню під час вибуху розпадається на атоми, які перетворюються в ядра гелію. Саме таким чином відбуваються на Сонці та інших зірках - за рахунок постійного розпадання молекул водню наше світило горить і обігріває нас своїм теплом.

Фізичні властивості водню

У водню в наявність наступні фізичні властивості:

• Температура кипіння водню становить 252,76 ° C;
• А при температурі 259,14 ° C він вже починає плавитися.
• У воді водень розчиняється слабо.
• Чистий водень - дуже небезпечну вибухову і горюча речовина.
• Водень легше повітря в 14,5 разів.

Хімічні властивості водню

Оскільки водень може бути в різних ситуаціях і окислювачем і відновником його використовують для здійснення реакцій і з'єднань.

Окисні властивості водню взаємодіють з активними (зазвичай лужними і лужноземельними) металами, результатом цих взаємодій є утворення гідридів - солеподібний з'єднань. Втім, гідриди утворюються і при реакціях водню з малоактивними металами.

Відновлювальні властивості водню мають здатність відновлювати метали до простих речовин з їх оксидів, в промисловості це називається водородотерміей.

Як отримати водень?

Серед промислових засобів отримання водню можна виділити:

• газифікацію вугілля,
• парову конверсію метану,
• електроліз.

У лабораторії водень можна отримати:

• при гідролізі гідридів металів,
• при реакції з водою лужних і лужноземельних металів,
• при взаємодії розбавлених кислот з активними металами.

застосування водню

Так як водень в 14 разів легший за повітря, то в минулі часи їм начиняли повітряні кулі та дирижаблі. Але після серії катастроф, що відбулися з дирижаблями конструкторам довелося шукати водню заміну (нагадаємо, чистий водень - вибухонебезпечну речовину, і найменшої іскри було достатньо, щоб трапився вибух).

Вибух дирижабля Гінденбург в 1937 році, причиною вибуху якраз і стало займання водню (внаслідок короткого замикання), на якому літав цей величезний дирижабль.

Тому для подібних літальних апаратів замість водню стали використовувати гелій, який також легший за повітря, отримання гелію більш трудомістке, зате він не такий вибухонебезпечний як водень.

Також за допомогою водню проводиться очищення різних видів палива, особливо на основі нафти і нафтопродуктів.

Водень, відео

І на завершення освітній відео по темі нашої статті.

Приступаючи до розгляду хімічних і фізичних властивостей водню, необхідно відзначити, що в звичному стані, цей хімічний елемент знаходиться в газоподібному вигляді. Безбарвний газ водень не має запаху, він несмачний. Вперше даний хімічний елемент був названий воднем після того, як вченим А. Лавуазьє були проведені досліди з водою, за результатами яких, світова наука дізналася, що вода - це багатокомпонентна рідина, до складу якої входить Водень. Подія це сталося в 1787 році, але задовго до цієї дати водень був відомий вченим під назвою «горючий газ».

Водень в природі

За даними вчених, водень міститься в земній корі і в воді (приблизно 11,2% в загальному обсязі води). Цей газ входить до складу багатьох корисних копалин, які людство протягом століть витягує з надр землі. Частково властивості водню характерні для нафти, природних газів і глини, для організмів тварин і рослин. Але в чистому вигляді, тобто, не з'єднаний з іншими хімічними елементами таблиці Менделєєва, цей газ зустрічається вкрай рідко в природі. Цей газ може виходити на поверхню землі при виверженні вулканів. Вільний водень в незначних кількостях присутній в атмосфері.

Хімічні властивості водню

Оскільки хімічні властивості водню неодноманітно, то цей хімічний елемент відноситься як до I групі системи Менделєєва, так і до VII групі системи. Будучи представником першої групи, водень є, по суті, лужним металом, який має ступінь окислення +1 в більшій частині з'єднань, в які він входить. Така ж валентність характерна для натрію і інших лужних металів. Зважаючи на такі хімічних властивостей, водень розглядається, як елемент, подібний цим металам.

Якщо ж мова йде про гидридах металів, то іон водню має негативнувалентність - його ступінь окислення дорівнює -1. Na + H- будується за тією ж схемою, що і хлориду Na + Cl-. Цей факт і є причиною того, щоб віднести водень до VII групі системи Менделєєва. Водень, будучи в стані молекули, за умови, що він перебуває в звичайному середовищі, малорухомий, і може з'єднуватися винятково з неметалами, більш активними за нього. До таких металів можна віднести фтор, при наявності світла, водень з'єднується з хлором. Якщо водень нагрівати, то він стає більш активним, вступаючи в реакції з багатьма елементами періодичної системи Менделєєва.

Атомарний водень проявляє більш активні хімічні властивості, ніж молекулярний. Молекули кисню з формують воду - Н2 + 1 / 2О2 \u003d Н2О. При взаємодії водню з галогенами, утворюються галогеноводороди Н2 + Cl2 \u003d 2НСl, причому в цю реакцію водень вступає при відсутності світла і при досить великих негативних температурах - до - 252 ° С. Хімічні властивості водню дозволяють використовувати його для відновлення багатьох металів, оскільки вступаючи в реакцію, водень поглинає у оксидів металів кисень, наприклад, CuO + H2 \u003d Cu + H2O. Водень бере участь у формуванні аміаку, взаємодіючи з азотом в реакції ЗН2 + N2 \u003d 2NН3, але за умови, що буде використовуватися каталізатор, а температура і тиск - підвищені.

Енергійна реакція відбувається при взаємодії водню із сіркою в реакції Н2 + S \u003d H2S, результатом якої стає сірководень. Трохи менш активно взаємодія водню з телуром і селеном. Якщо немає каталізатора, то вступає в реакцію з чистим вуглецем, водень лише за умови, що будуть створені високі температури. 2Н2 + С (аморфний) \u003d СН4 (метан). В процесі активності водню з деякими лужними та іншими металами, виходять гідриди, наприклад, Н2 + 2Li \u003d 2LiH.

Фізичні властивості водню

Водень є дуже легким хімічною речовиною. По крайней мере, вчені стверджують, що на даний момент, немає легше речовини, ніж водень. Його маса в 14,4 рази легше за повітря, щільність становить 0,0899 г / л при 0 ° С. При температурах в -259,1 ° С водень здатний плавиться - це дуже критична температура, яка не характерна для перетворення більшості хімічних сполук з одного стану в інший. Тільки такий елемент, як гелій, перевищує фізичні властивості водню в цьому плані. Скраплення водню важко, так як його критична температура дорівнює (-240 ° С). Водень - найбільш теплопродний газ з усіх, відомих людству. Все, описані вище властивості, є найбільш значущими фізичними властивостями водню, які використовуються людиною для конкретних цілей. Також дані властивості є найбільш актуальними для сучасної науки.

Будова і фізичні властивості воднюВодень - двоатомний газ Н2. Він не має ні кольору, ні запаху. Це найлегший газ. Завдяки цій властивості він використовувався в аеростатах, дирижаблях і тому подібних пристроях, проте широкого застосування водню в цих цілях заважає його вибухонебезпечність в суміші з повітрям.

Молекули водню неполярні і дуже маленькі, тому взаємодія між ними мало. У зв'язку з цим він має дуже низькі температури плавлення (-259оС) і кипіння (-253оС). Водень практично не розчиняється у воді.

Водень має 3 ізотопи: звичайний 1Н, дейтерій 2H або D, і радіоактивний тритій 3Н або Т. Важкі ізотопи водню унікальні тим, що важче звичайного водню в 2 або навіть в 3 рази! Саме тому заміна звичайного водню на дейтерій або тритій помітно позначається на властивостях речовини (так, температури кипіння звичайного водню Н2 і дейтерію D2 різняться на 3,2 градуса). Взаємодія водню з простими речовинами Водень - неметалл среднейелектроотріцательності. Тому йому притаманні і окисні, і відновні властивості.

Окисні властивості водню виявляються в реакціях з типовими металами - елементами головних підгруп I-II групи таблиці Менделєєва. Найактивніші метали (лужні і лужноземельні) при нагріванні з воднем дають гідриди - тверді солеобразние речовини, що містять в кристалічній решітці гідрид-іон Н. 2Na + Н2 \u003d 2NaН ; Са + Н2 \u003d СаН2 Відновлювальні властивості водню виявляються в реакціях з більш типовими неметалами, ніж водень: 1) Взаємодія з галогенами H2 + F2 \u003d 2HF

Аналогічно протікає взаємодія з аналогами фтору - хлором, бромом, йодом. У міру зменшення активності галогену інтенсивність протікання реакції зменшується. Реакція з фтором відбувається при звичайних умовах з вибухом, для реакції з хлором потрібно освітлення або нагрівання, а реакція з йодом протікає лише при сильному нагріванні і оборотно. 2) Взаємодія з киснем2Н2 + О2 \u003d 2Н2О Реакція протікає з великим виділенням тепла, іноді з вибухом. 3) Взаємодія з сіркою Н2 + S \u003d H2S Сірка - набагато менш активний неметалл, ніж кисень, і взаємодія з воднем протікає спокойно.Ь 4) Взаємодія з азотом 3Н2 + N2↔ 2NH3 Реакція оборотна, протікає в помітному ступені тільки в присутності каталізатора, при нагріванні і під тиском. Продукт називається аміак. 5) Взаємодія з вуглецем З + 2Н2↔ СН4 Реакція протікає в електричній дузі або при дуже високих температурах. В якості побічних продуктів утворюються і інші вуглеводні. 3. Взаємодія водню зі складними речовинами Водень проявляє відновні властивості і в реакціях зі складними речовинами: 1) відновлення оксидів металів, що стоять в електрохімічному ряді напруг правіше алюмінію, а також неметалів: Fe2O3 + 2H2 2Fe + 3H2O ; CuO + H2 Cu + H2OВодород застосовують як відновник для вилучення металів з оксидних руд. Реакції йдуть при нагреваніі.2) Приєднання до органічних ненасичених речовин; С2Н4 + Н2 (t; p) → С2Н6 Реакції протікають в присутності каталізатора і під тиском. Інших реакцій водню ми поки торкатися не будемо. 4. Отримання воднюУ промисловості водень отримують переробкою вуглеводневої сировини - природного і попутного газу, коксу і т.п. Лабораторні методи отримання водню:

1) Взаємодія металів, що стоять в електрохімічному ряді напруг металів лівіше водню, з кислотами. Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Mg + 2HCl \u003d MgCl2 + H22) Взаємодія металів, що стоять в електрохімічному ряді напруг металів лівіше магнію, з холодною водою. При цьому також утворюється луг.

2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2 Метал, що знаходиться в електрохімічному ряді напруг металів лівіше марганцю, здатний витісняти водень із води при певних умовах (магній - з гарячої води, алюміній - за умови зняття оксидної плівки з поверхні).

Mg + 2H2O Mg (OH) 2 + H2

Метал, що знаходиться в електрохімічному ряді напруг металів лівіше кобальту, здатний витісняти водень з водяної пари. При цьому також утворюється оксид.

3Fe + 4H2Oпар Fe3O4 + 4H23) Взаємодія металів, гідроксиди яких амфотерни, з розчинами лугів.

Метали, гідроксиди яких амфотерни, витісняють водень з розчинів лугів. Вам необхідно знати 2 таких метали - алюміній і цинк:

2Al + 2NaOH + 6H2O \u003d 2Na + + 3H2

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

При цьому утворюються комплексні солі - гідроксоалюмінат і гідроксоцінкати.

Всі методи, перераховані до сих пір, засновані на одному і тому ж процесі - окисленні металу атомом водню в ступені окислення +1:

М0 + NН + \u003d Мn + + n / 2 H2

4) Взаємодія гідридів активних металів з водою:

СаН2 + 2Н2О \u003d Са (ОН) 2 + 2Н2

Цей процес заснований на взаємодії водню в ступені окислення -1 з воднем в ступені окислення +1:

5) Електроліз водних розчинів лугів, кислот, деяких солей:

2Н2О 2Н2 + О2

5. Водневі сполукиУ цій таблиці зліва легкою тінню виділені клітини елементів, що утворюють з воднем іонні сполуки - гідриди. Ці речовини мають в своєму складі гідрид-іон Н. Вони являють собою тверді безбарвні солеобразние речовини і реагують з водою з виділенням водню.

Елементи головних підгруп IV-VII груп утворюють з воднем сполуки молекулярного будови. Іноді їх також називають гідридами, але це некоректно. У їх складі немає гідрид-іона, вони складаються з молекул. Як правило, найпростіші водневі сполуки цих елементів - безбарвні гази. Винятки - вода, що є рідиною, і фтороводород, який при кімнатній температурі газообразующую, але при нормальних умовах - рідина.

Темними клітинами відзначені елементи, що утворюють з воднем сполуки, що проявляють кислотні властивості.

Темними клітинами з хрестом позначені елементи, що утворюють з воднем сполуки, що проявляють основні властивості.

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

29). загальна характеристика властивостей елементів головної підгрупи 7гр. Хлор. Властивості лора. Соляна кислота.У підгрупу галогенів входять фтор, хлор, бром, йод і астат (астат - радіоактивний елемент, вивчений мало). Це р-елементи VII групи періодичної системи Д. І. Менделєєва. На зовнішньому енергетичному рівні їх атоми мають по 7 електронів ns2np5. Цим пояснюється спільність їх властивостей.

Вони легко приєднують по одному електрону, проявляючи ступінь окислення -1. Таку ступінь окислення галогени мають в з'єднаннях з воднем і металами.

Однак атоми галогенів, крім фтору, можуть проявляти і позитивні ступеня окислення: +1, +3, +5, +7. Можливі значеніястепеней окислення пояснюються електронною будовою, яке у атомів фтору можна представітьсхемой

Будучи найбільш електронегативний елементом, фтор може тільки приймати один електрон на 2р подуровень.У нього один неспарених електронів, тому фтор буває тільки одновалентним, а ступінь окислення завжди -1.

Електронна будова атома хлору виражається схемойУ атома хлору один неспарених електронів на 3р-підрівні і звичайному (не збудженому) стані хлор одновалентен. Але оскільки хлор знаходиться в третьому періоді, то у нього є ще п'ять орбіталей 3d-підрівні, в яких можуть розміститися 10 електронів.

У фтору немає вільних орбіталей, а значить, при хімічних реакціях не відбувається роз'єднання спарених електронів в атомі. Тому при рассмотреніісвойств галогенів завжди треба враховувати особливості фтору і з'єднань.

Водні розчини водневих з'єднань галогенів є кислотами: НF - фтороводородной (плавикова), НСl - хлороводородная (соляна), НВr - бромводородная, НI - йодоводородная.

Хлор (лат.Chlorum), Cl, хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, атомний номер 17, атомна маса 35,453; відноситься до сімейства галогенів. При нормальних умовах (0 ° С, 0,1 Мн / м2, або 1 кгс / см2) жовто-зелений газ з різким запахом дратівливим. Природний Хлор складається з двох стабільних ізотопів: 35Сl (75,77%) і 37Cl (24,23%).

Хімічні властивості Хлора. Зовнішня електронна конфігурація атома Cl 3s2Зр5. Відповідно до цього Хлор у сполуках виявляє ступені окиснення -1, + 1, 3, 4, +5, +6 і +7. Ковалентний радіус атома 0,99Å, іонний радіус Cl- 1.82Å, спорідненість атома Хлору до електрона 3,65 ев, енергія іонізації 12,97 ев.

Хімічно Хлор дуже активний, безпосередньо з'єднується майже з усіма металами (із деякими тільки в присутності вологи або при нагріванні) і з неметалами (крім вуглецю, азоту, кисню, інертних газів), утворюючи відповідні хлориди, вступає в реакцію з багатьма сполуками, заміщає водень в граничних вуглеводнях і приєднується до ненасичених сполук. Хлор витісняє бром і йод з їхніх сполук з воднем і металами; із з'єднань Хлора з цими елементами він витісняється фтором. Лужні метали в присутності слідів вологи взаємодіють з Хлором із запалюванням, більшість металів реагує з сухим Хлором тільки при нагріванні Фосфор спалахує в атмосфері Хлора, утворюючи РCl3, а при подальшому хлоруванні - РСl5; сірка з Хлором при нагріванні дає S2Cl2, SCl2 і інші SnClm. Миш'як, сурма, вісмут, стронцій, телур енергійно взаємодіють з Хлором. Суміш Хлора з воднем горить безбарвним або жовто-зеленим полум'ям з утворенням хлористого водню (це ланцюгова реакція). З киснем Хлор утворює оксиди: Cl2О, СlO2, Cl2О6, Сl2О7, Cl2О8, а також гіпохлорити (солі хлорнуватистої кислоти), хлорити, хлорати і перхлорати. Всі кисневі сполуки хлору утворюють вибухонебезпечні суміші з легко окиснюються. Хлор у воді гідролізується, утворюючи хлорноватистую і соляну кислоти: Cl2 + Н2О \u003d НClО + НCl. При хлоруванні водних розчинів лугів нахолоду утворюються гіпохлорити і хлориди: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + Н2О, а при нагріванні - хлорати. Хлоруванням сухого гідроксиду кальцію отримують хлорне вапно. При взаємодії аміаку з Хлором утворюється треххлорістий азот. При хлоруванні органічних сполук Хлор або заміщає водень, або приєднується за кратними зв'язками, утворюючи різні хлорсодержащие органічних з'єднання. Хлор утворює з інших галогенами міжгалогенні з'єднання. Фториди ClF, ClF3, ClF3 дуже реакційноздатні; наприклад, в атмосфері ClF3 скляна вата самозаймається. Відомі сполуки хлору з киснем і фтором - оксифториди Хлора: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 і перхлорат фтору FClO4. Соляна кислота (хлороводородная, хлористоводнева, хлористий водень) - HCl, розчин хлороводню у воді; сильна одноосновная кислота. Безбарвна (технічна соляна кислота жовтувата із-за домішок Fe, Cl2 та ін.), «Димить» на повітрі, їдка рідина. Максимальна концентрація при 20 ° C дорівнює 38% по масі. Солі соляної кислоти називаються хлоридами.

Взаємодія з сильними окислювачами (перманганат калію, діоксид марганцю) з виділенням газоподібного хлору:

Взаємодія з аміаком з утворенням густого білого диму, що складається з дрібних кристаликів хлориду амонію:

Якісною реакцією на соляну кислоту і її солі є її взаємодія з нітратом срібла, при якому образуетсятворожістий осад хлориду срібла, нерозчинний в азотній кислоті:

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