Fisiese eienskappe van waterstof. Eienskappe en gebruik van waterstof

Waterstof H - chemiese element, een van die mees algemene in ons heelal. massa van waterstof as 'n element in die samestelling van materie is 75% van die totale inhoud van atome van 'n ander soort. Hy gaan die belangrikste en noodsaaklike verbinding met die planeet - water. 'N onderskeidende kenmerk van waterstof is ook 'n feit dat hy is die eerste element in die periodieke tabel van chemiese elemente D. I. Mendeleeva.

Ontdekking en navorsing

Die eerste melding van waterstof in die geskrifte van Paracelsus dateer terug na die sestiende eeu. Maar sy isolasie van 'n gas mengsel van lug en vlambare eienskappe navorsing gedoen is in die sewentiende eeu het wetenskaplikes Lemaire. Waterstof deeglik bestudeer Engelse chemikus en fisikus wetenskaplike Henry Cavendish, wat empiries bewys dat die massa van waterstof laagste in vergelyking met ander gasse. In latere stadiums van die ontwikkeling van die wetenskap, baie wetenskaplikes saam met hom, soos Lavoisier, wat dit genoem "gegenereer water."

Funksie op die situasie PSKHE

Element, die opening van die periodieke tabel D. I. Mendeleeva - is waterstof. Fisiese en chemiese eienskappe van die atoom te stal sekere dualiteit omdat Waterstof gelyktydig behoort aan die eerste groep, die belangrikste subgroep, indien dit optree as 'n metaal en gee enkele elektron in die proses van chemiese reaksie en die sewende - in die geval van heeltemal gevul valensieskil, dit wil sê die ontvangs negatiewe deeltjies, wat dit kenmerk as soortgelyk aan 'n halogeen.

Kenmerke van die elektroniese struktuur van die element

Die eienskappe van die waterstofatoom van komplekse stowwe waaraan dit ingesluit, en 'n eenvoudige stof van N ₂ word hoofsaaklik bepaal deur die elektroniese opset van waterstof. Die deeltjie het 'n elektron met Z = (-1), wat roteer in sy wentelbaan om die kern bevat een proton met 'n eenheid massa en positiewe lading (1). Sy elektroniese opset 1s aangeteken as ^1, wat die teenwoordigheid van 'n negatiewe deeltjie dui op sigself vir die eerste en enigste van Waterstof s-orbitale.

Wanneer isolasie of recoil elektron en 'n atoom van die element het die eienskap dat dit verenig met metale verkry katioon. In wese waterstofioon - positief elementêre deeltjie. Daarom is die elektron sonder Waterstof genoem eenvoudig 'n proton.

fisiese eienskappe

Wanneer beskryf die fisiese eienskappe van waterstof kortliks, dit is 'n kleurlose, spaarsamig oplosbare gas met 'n relatiewe atoommassa van 2, 14.5 keer ligter as lug, die vervloeiing temperatuur van -252,8 grade Celsius.

In die eksperiment, kan jy maklik sien dat H ₂ is die maklikste. Dit is voldoende om die drie balle verskillende stowwe te vul - waterstof, koolstofdioksied, tipies lug - en terselfdertyd vry te laat uit die hand. Die vinnigste wat die grond, wat gevul is met CO ₂ na druppels geblaas lug mengsel bestaande uit H ₂ en al aanleiding gegee tot die plafon bereik.

'N Klein gewig en grootte van die deeltjies waterstof regverdig sy vermoë om deur te dring deur verskillende materiale. Op die voorbeeld van dieselfde bal in hierdie maklik om 'n paar dae ná hy self blaas as net gas sal deur die rubber te slaag. Ook, kan waterstof ophoop in die struktuur van sekere metale (palladium of platinum), en wanneer die temperatuur verhoog word om te verdamp uit dit.

Eiendom waterstof spaarsamig gebruik in die laboratorium vir sy isolasie metode verplaas water. Fisiese eienskappe van waterstof (tabel geïllustreer hieronder bevat die basiese parameters) definieer die omvang van die toepassing en metodes van voorbereiding.

Die isotopiese samestelling

Soos baie ander lede van die periodieke stelsel van chemiese elemente, Waterstof het 'n paar natuurlike isotope, dit wil sê atome met dieselfde aantal protone in die kern, maar verskillende aantal neutrone - deeltjies met 'n nul en eenheidslading massa. Voorbeelde van atome met soortgelyke eiendom - suurstof, koolstof, chloor, broom en dies meer, insluitende radioaktiewe.

Fisiese eienskappe van waterstof ¹ H, die mees wydverspreide van die verteenwoordigers van hierdie groep is aansienlik verskil van dié van die eienskappe van sy metgeselle. In die besonder, die verskillende funksies van stowwe in wat behoort hulle. So, daar is 'n gereelde en deuterated water wat in die samestelling daarvan in plaas van 'n waterstofatoom met net een proton deuterium ² H - isotoop met twee elementêre deeltjies: positiewe en ongelaaide. Hierdie isotoop is twee keer swaarder as gewoonlik waterstof, wat die fundamentele verskil in die eienskappe van die verbindings wat hulle vorm verduidelik. Die aard van die deuterium gevind in 3200 keer skaarser as waterstof. Derde verteenwoordiger - tritium, ³ H, in die kern dit het twee proton en een neutron.

Metodes vir die voorbereiding en isoleer

Laboratorium en industriële metodes van vervaardiging van waterstof is heel anders. So, is klein hoeveelhede van gas in die eerste plek deur reaksies met betrekking tot minerale, en grootskaalse produksie van toenemend met behulp van organiese sintese.

Die volgende chemiese reaksies gebruik word in die laboratorium:

1. Reaksies van alkali en Aardalkalimetale met water te vorm alkali en die gewenste gas.
2. Die elektrolise van 'n waterige elektroliet oplossing by die anode vrygestel H ₂ ↑, en die katode - suurstof.
3. Ontbinding hidriede van alkalimetale met water, alkali en die produkte is, onderskeidelik, die gas H ₂ ↑.
4. In reaksie verdunde suur met metale om soute en H ₂ ↑ vorm.
5. Die aksie van alkali op silikon, aluminium en sink dra ook by tot die vrystelling van waterstof in parallel met komplekse soute te vorm.

In die industriële gas voordeel verkry deur sulke tegnieke soos:

1. waterstof H ₂ en koolstof C. ↑ - termiese ontbinding van metaan in die teenwoordigheid van 'n katalisator om sy samestellende elementêre stowwe (350 grade die waarde van so 'n parameter as temperatuur bereik)
2. Oordrag van waterdamp deur die coke by 1000 ° C tot koolstofdioksied CO ₂ en H ₂ ↑ (die mees algemene metode) te vorm.
3. Omskakeling van metaangas op die nikkel katalisator by temperature tot 800 grade.
4. Waterstof is 'n byproduk gedurende die elektrolise van waterige oplossings van kaliumchloried of natrium.

Chemiese interaksies: algemene bepalings

Fisiese eienskappe van waterstof grootliks verduidelik sy optrede in reaksie prosesse met 'n spesifieke mengsel. Valensie van waterstof is 1, aangesien dit is geleë in die periodieke tabel in die eerste groep, en vertoon 'n ander oksidasietoestand. In alle verbindings, behalwe hidriede, waterstof sd = (1 +) in molekules van tipe SSS, CN _2, CN ₃ - (1).

'N Molekule van waterstofgas, wat gevorm word deur die verskaffing van algemene elektronpaar, wat bestaan uit twee atome en redelik stabiel energiek, vir hierdie rede onder normale omstandighede meer inerte in die reaksie en gaan by normale omstandighede verander. Afhangende van die graad van oksidasie van waterstof as ander stowwe, kan dit beide dien as 'n oksidant en reduktant.

Stowwe wat reageer op waterstof te vorm en

Basiese interaksie 'n komplekse stowwe (dikwels by hoë temperature) te vorm:

1. Die alkali en alkaliese aard metaal + H = hidried.
2. Halogeen + H ₂ = waterstofhalied.
3. Swael + = waterstofsulfied.
4. Suurstof + _H2O = water.
5. Koolstof + H = metaan.
6. Stikstof + H ₂ = ammoniak.

Interaksie met komplekse stowwe:

1. Voorbereiding van sintesegas van koolstofmonoksied en waterstof.
2. Herwinning van metale uit hul oksiede met H _2.
3. Waterstof versadiging van onversadigde alifatiese koolwaterstowwe.

waterstofbinding

Fisiese eienskappe van waterstof is sodanig dat dit toelaat, terwyl hy in verband met 'n elektronegatiewe element, 'n spesiale tipe van verband met dieselfde atoom van die aangrensende molekules met ongedeelde elektronpare (bv suurstof, stikstof en fluoor) vorm. Die duidelikste voorbeeld van wat is 'n beter blik op hierdie verskynsel - dit is water. Dit kan gesê word stik waterstofbindings is swakker as kovalente of ioniese, maar as gevolg van die feit dat baie van hulle het 'n beduidende invloed op die eienskappe van stowwe. Trouens, waterstofbinding - is die elektrostatiese interaksie, wat watermolekules in dimere en polimere bind, bewys sy hoë kookpunt.

Waterstof in die samestelling van minerale-verbindings

Die samestelling van anorganiese sure sluit proton - katioon atoom soos waterstof. Stof suur oorblyfsel wat 'n graad van oksidasie groter as (-1) het gesê polybasic verbinding. Op die oomblik is daar 'n hele paar waterstofatome, wat die trap dissosiasie in waterige oplossings maak. Elke daaropvolgende proton suur oorskot skei van harder. Om te kwantifiseer die waterstof inhoud in die omgewing word bepaal deur die suur.

Waterstof bevat hidroksielgroepe en basisse. Hulle is verbind tot die waterstofatoom van suurstof, wat lei tot die graad van oksidasie van die oorskot alkali altyd gelyk aan (-1). Op die inhoud van hidroksielgroepe in 'n omgewing gedefinieer deur sy basisiteit.

Die gebruik van menslike aktiwiteit

Silinders met 'n stof, asook houers met ander vloeibare gasse soos suurstof, het 'n spesifieke voorkoms. Hulle geverf 'n donker-groen kleur met 'n helderrooi "Waterstof" letters. Gas ingespuit word in die ballon teen 'n druk van ongeveer 150 atmosfeer. Fisiese eienskappe van waterstof, in die besonder die gemak van gasagtige totaal staat en word gebruik vir die vul hulle met 'n mengsel van helium ballonne, klinkende ballonne, ens

Waterstof, die fisiese en chemiese eienskappe wat mense geleer het om baie jare gelede gebruik, by die betrokke in baie nywerhede oomblik. Die belangrikste massa gaan na die produksie van ammoniak. Ook waterstof is betrokke by die produksie van metale (hafnium, germanium, gallium, silikon, molibdeen, wolfram, sirkonium en ander) van die oksiede, praat in die reaksie as 'n reduseermiddel en 'n sout van blauwzuur, methanol, en ook sintetiese brandstof vloeistof. Die voedselindustrie gebruik dit om groente-olies te omskep in soliede vette.

Gedefinieer chemiese eienskappe en die gebruik van waterstof in verskeie hidrogenasie prosesse en hidrogenasie van vette, steenkool, koolwaterstowwe, olies en swaar brandstofolie. Saam met hom juwele vervaardig, gloeilamp, spandeer smee en sweis van metaal produkte onder die invloed van die suurstof-waterstof vlam.