Физични свойства на водород. Информацията и използване на водород

Водородът H - химичен елемент, един от най-често срещаните в нашата вселена. маса на водород като елемент в състава на материята е 75% от общото съдържание на атоми на друг вид. Той влиза в най-важната и жизненоважна връзка в света - вода. Отличителна черта на водород е също така, че той е първият елемент в периодичната таблица на химичните елементи D. I. Mendeleeva.

Discovery и научни изследвания

Първото споменаване на водород в писанията на Парацелз датират от шестнадесети век. Но изолацията си от газова смес от въздух и запалими свойства изследвания е било направено в учените седемнадесети век LeMaire. Водородът добре проучен английски химик и физик учен Хенри Кавендиш, който емпирично доказано, че масата на водорода ниска в сравнение с други газове. В по-късните етапи от развитието на науката, много учени са работили с него, като Лавоазие, който го нарича "генерира вода."

Feature на PSKHE на ситуация

Елемент, отваряне на периодичната таблица D. I. Mendeleeva - е водород. Физични и химични свойства на атома проявяват определена двойственост защото едновременно водород принадлежат към първата група, основната подгрупата, ако той се държи като метал и дава един електрон в процеса на химическа реакция и седмият - в случай на изцяло запълнена валентна черупки, т.е. приемане отрицателни частици, които го характеризират като подобен на халоген.

Характеристики на електронната структура на елемента

Свойствата на водородния атом на комплексни вещества, към който е включен, и прост вещество от N ₂ се определя главно от електронен конфигурацията на водород. Частицата е електрон с Z = (-1), който се върти в орбита около ядрото, съдържащ един протон с единица тегло и положителен заряд (1). Неговите електронен конфигурация 1s записват като ^1, което показва наличието на отрицателно частиците по себе си за първото и само от водород и-орбити.

Когато изолиране или откат електрон и атом на елемента има свойството, че обединява с метали получава катион. По същество водороден йон - е положителен елементарните частици. Ето защо, на електрона лишен от водород, наречен просто протон.

физични свойства

Когато се описват физическите свойства на водород накратко, е безцветен, умерено разтворим газ с относителна атомна маса от 2, 14,5 пъти по-лек от въздуха, температурата на втечняване на -252.8 градуса Целзий.

В експеримента, можете лесно да се види, че H ₂ е най-лесният. Достатъчно е да се запълни три топки различни вещества - водород, въглероден диоксид, обикновено въздух - и едновременно да ги освободи от ръката. Най-бързият, която достига земята, който е изпълнен с СО ₂ при капки издухан въздух смес, съдържаща _Н2 и всички водят до тавана.

Малка тегло и размери на водорода на частици оправдае неговата способност да проникват през различни материали. На примера на една и съща топката в това лесно да се направи за няколко дни, след като той се изпуска като просто газ ще премине през каучука. Също така, водород, могат да се натрупват в структурата на някои метали (паладий или платина), и когато температурата се повишава да се изпари от нея.

водород имота умерено използва в лабораторията за неговото изолиране метод изместват вода. Физични свойства на водород (таблица илюстрирано по-долу съдържа основните параметри) определят обхвата му на приложение и методи на получаване.

Изотопния състав

Подобно на много други членове на периодичната система на химичните елементи, Водородът има няколко естествени изотопи, т.е. атоми със същото броя на протоните в ядрото, но различен брой неутрони - частици с нула и единица заряд маса. Примери на атоми, които имат подобен имот - кислород, въглерод, хлор, бром и други подобни, включително радиоактивни.

Физични свойства на водород ¹ Н, най-разпространените от представители на тази група са значително по-различни от тези на характеристиките на неговите сътрудници. По-специално, на различните характеристики на вещества, в които те принадлежат. Следователно, налице е редовен и деутериран вода, съдържаща в състава си вместо водороден атом само с един протон деутерий ² H - изотоп с два елементарни частици: положителни и незаредени. Това изотоп е два пъти по-тежък от обикновено от водород, което обяснява основната разлика в свойствата на съединенията, които те образуват. Естеството на деутерия намерени в 3200 пъти по-рядко от водород. Трето Представителни - тритий, ^3Н, в сърцевината има две протон и един неутрон.

Методите за получаване и изолиране

Лабораторни и промишлени методи за получаване на водород са доста различни. Така, малки количества газ се произвежда предимно от реакции, включващи минерали и производство в големи мащаби на все използване на органичния синтез.

Следните химични реакции са използвани в лабораторията:

1. Реакциите на алкални и алкалоземни метали с вода, за да образуват алкални и желания газ.
2. Електролизата на воден разтвор на електролит анода се освобождава _Н2 ↑ и катода - кислород.
3. хидриди на разлагане на алкални метали с вода, алкални и продуктите са съответно на газ H ₂ ↑.
4. Взаимодействие разредена киселина с метали за образуване на соли и _Н2 ↑.
5. Действието на алкален върху силиций, алуминий и цинк също допринася за отделянето на водород паралелно да образуват комплексни соли.

В промишлени полза газ, получен чрез такива техники като:

1. Термичното разлагане на метан в присъствието на катализатор за съставните елементарни вещества (350 градуса достига стойността на такива параметри като температура) - водород _Н2 и въглероден С ↑
2. Предаване на водна пара чрез кокса при 1000 ° С до образуването на въглероден диоксид _СО2 и _Н2 ↑ (най-общ метод).
3. Превръщането на метан на никелов катализатор при температури до 800 градуса.
4. Водородът е страничен продукт по време на електролиза на водни разтвори на калиев хлорид или натриев.

Химични взаимодействия: общи разпоредби

Физични свойства на водород до голяма степен обясняват поведението му в процеса на реакция с конкретно съединение. Валентността на водород е 1, тъй като се намира в периодичната таблица в първата група, и проявява различно окисление. Във всички съединения, с изключение на хидриди, водород SD = (1+) в молекули от типа на ЦНС, CN _2, CN ₃ - (1).

Молекула на водороден газ, оформени чрез осигуряване на генерализирана електронна двойка, съставена от два атома и сравнително стабилен енергично, поради тази причина при нормални условия повече инертни при реакцията и влиза в нормален промяна условия. В зависимост от степента на окисление на водород и други вещества, може да служи както като оксидант и редуктор.

Вещества, които реагират за образуване на водород и

Елементен взаимодействие за образуване на комплекс вещества (често при повишени температури):

1. алкален и алкалоземен метал + Н = хидрид.
2. Халоген + Н = ₂ халогеноводород.
3. Сяра + = сероводород.
4. Кислород + _H2O = вода.
5. Въглероден + Н = метан.
6. Азот + _H2O = амоняк.

Взаимодействие с комплекс вещества:

1. Получаване на синтетичен газ от въглероден окис и водород.
2. Възстановяване на метали от техните оксиди с _Н2.
3. Водородът насищане на ненаситени алифатни въглеводороди.

водородна връзка

Физични свойства на водород са такива, че да позволят, е във връзка с електроотрицателен елемент, за да се образува специален тип връзка със същия атом на съседните молекули, имащи несподелени електронни двойки (например, кислород, азот и флуор). Най-яркият пример за това е по-добър поглед върху това явление - това е вода. Тя може да се каже, зашити водородни връзки са по-слаби от ковалентна или йонни, но поради факта, че много от тях имат значително влияние върху свойствата на веществата. В действителност, водородна връзка - е електростатично взаимодействие, което се свързва водни молекули на димери и полимери, доказващи висока точка на кипене.

Водород в състава на минерални съединения

Съставът на неорганични киселини включват протона - катион атом като водород. Вещество остатък киселина, която има степен на окисление по-голяма от (-1) се казва полиосновна съединение. Понастоящем има няколко водородни атоми, което прави многостепенен дисоциация във водни разтвори. Всеки следващ остатък протонна киселина се отделя от по-трудно. За количествено определяне на съдържанието на водород в околната среда се определя от неговата киселинност.

Водородът съдържат хидроксилни групи и основи. Те са свързани с водороден атом на кислород, което води до степен на окисление на алкалните на остатъчни винаги равен на (-1). От съдържанието на хидроксилни групи в среда определена от неговия алкалност.

Използването на човешката дейност

Бутилките с вещество, както и контейнери с други втечнени газове като кислород, имат специфичен вид. Те боядисани тъмен-зелен цвят с ярко червено "Водородът" букви. Газ се впръсква в балон при налягане от около 150 атмосфери. Физични свойства на водород, по-специално лекота на газообразно агрегатно състояние и се използва за попълването им със смес от хелий балони, сонди балони и т.н.

Водородът, физичните и химичните свойства, които хората са се научили да използват преди много години, в момента участва в много индустрии. Основната му маса отива за производството на амоняк. Също така, водород участва в производството на метали (хафний, германий, галий, силиций, молибден, волфрам, цирконий и други) от оксиди, погледнато в реакцията като редуциращ агент, циановодородна киселина и солна киселина, метанол, и синтетични течно гориво. Хранително-вкусовата промишленост, които използва за преобразуване на растителни масла в твърди мазнини.

Определени химични свойства и използването на водород в различни процеси на хидрогениране и хидрогениране на мазнини, въглища, въглеводороди, масла и мазут. С него произвежда камъни, с нажежаема жичка, прекарват коване и заваряване на метални изделия под влиянието на пламъка на кислород водород.