Hidrogen - apa barangan itu? Kimia dan sifat fizikal hidrogen

Setiap unsur kimia mempunyai kedudukan tempat tersendiri dalam sistem berkala, yang mencerminkan ciri-ciri yang ditunjukkan oleh mereka dan bercakap mengenai struktur elektronik. Walau bagaimanapun, terdapat satu tertentu semua atom, yang mengambil masa hanya dua sel. Ia terletak di dua benar-benar bertentangan dalam sifat-sifat yang ditunjukkan oleh kumpulan unsur-unsur. Adalah hidrogen. Ciri-ciri ini menjadikan ia unik.

Hidrogen - bukan sahaja satu elemen, tetapi bahan yang mudah, dan juga merupakan sebahagian daripada banyak sebatian kompleks, biogenik dan unsur organogenic. Oleh itu, kami mengambil kira ciri-ciri dan sifat-sifat secara terperinci.

Hidrogen adalah unsur kimia

Hidrogen - elemen kumpulan pertama daripada kumpulan utama, dan juga kumpulan ketujuh kumpulan utama dalam tempoh kecil yang pertama. Tempoh ini terdiri daripada dua atom: Helium dan hubungan unsur. Kami menerangkan ciri-ciri utama kedudukan hidrogen dalam sistem berkala.

1. nombor ordinal hidrogen - 1, bilangan elektron adalah sama, masing-masing, proton sebanyak. jisim atom - 1,00795. Terdapat tiga isotop unsur dengan nombor jisim 1, 2, 3. Walau bagaimanapun, ciri-ciri setiap berbeza jauh, kerana peningkatan dalam jisim per unit walaupun hanya sekali hidrogen adalah dua kali ganda.
2. Hakikat bahawa luar tahap tenaga ia mengandungi hanya satu elektron, ia berjaya boleh menjadi kedua-dua pengoksidaan dan mengurangkan hartanah. Di samping itu, selepas elektron mundur dia masih bebas orbit, yang terlibat dalam pembentukan ikatan kimia mekanisme penderma-penerima.
3. Hidrogen - adalah agen penurunan yang kuat. Oleh itu, ia dianggap sebagai tempat utama kumpulan pertama daripada kumpulan utama, di mana beliau mengetuai logam yang paling aktif - alkali.
4. Walau bagaimanapun, oleh tindak balas dengan agen penurunan yang kuat seperti, sebagai contoh, logam, dan ia mungkin oksidan yang, menerima elektron. Sebatian ini dipanggil hidrida. Atas dasar ini dipimpinnya adalah subkumpulan bagi halogen, yang serupa.
5. Oleh kerana jisim atom yang sangat kecil hidrogen dianggap sebagai elemen yang paling ringan. Di samping itu, ketumpatan juga sangat kecil, jadi ia juga adalah satu tanda aras untuk kemudahan.

Oleh itu, adalah jelas bahawa atom hidrogen - adalah benar-benar unik, tidak seperti semua elemen yang lain. Oleh itu, sifat-sifat ia juga khas, dan bahan-bahan yang mudah dan kompleks dibentuk adalah sangat penting. Mari kita menganggap mereka selanjutnya.

bahan mudah

Jika kita bercakap mengenai elemen ini sebagai molekul, ia mesti berkata bahawa ia adalah dwiatom. Iaitu, hidrogen (bahan mudah), - gas. formula empirik yang ditulis sebagai H _2, dan grafik - melalui sigma-bon H-H tunggal. Mekanisme pembentukan satu ikatan antara atom - a kovalen bukan kutub.

Malah Henry Cavendish pada 1766 yang dapat membuka bahan. Bahawa dia membuktikan bahawa hidrogen - gas, seseorang yang mampu untuk meniup di udara. Kemudian, sifat-sifat telah dikaji dengan baik, ia menjadi jelas bahawa bahan itu - yang paling ringan di kalangan yang terkenal.

Masih kemudian Lavoisier memberi nama (sebagai satu elemen dan bahan berdasarkan ia) dalam Latin - ". Melahirkan air" Hydrogenium, yang bermaksud Penemu 1781 godu elemen ini Henry Cavendish membuktikan bahawa air - gabungan hidrogen dan oksigen, iaitu ia adalah produk reaksi daripadanya. Dan gas ringan juga sangat mudah terbakar, sudah diketahui pada abad XVI, ini dapat dilihat dalam rekod Paracelsus.

Oleh itu, hidrogen molekul - adalah perkara biasa dalam alam semula jadi dan berlaku secara semulajadi sebatian gas yang terdiri daripada dua atom yang mampu untuk meniup di udara. Tambahan pula, molekul boleh dihuraikan kepada atom, yang mengambil bahagian dalam tindak balas nuklear, bertukar menjadi nukleus helium. Proses-proses ini berterusan berlaku di matahari dan di angkasa, yang merupakan pembekal utama kompaun.

Hidrogen - bahan yang mampu untuk menyatakan diri mereka sendiri, dan sebagai agen pengoksidaan, dan sebagai agen penurunan. Juga, ia adalah sangat meluas digunakan dalam aktiviti-aktiviti manusia.

ciri-ciri fizikal

parameter fizikal hidrogen mempunyai yang berikut:

1. takat didih - (-252,76 ⁰ C).
2. takat lebur - (-259,2 ⁰ C).
3. Dalam julat suhu yang dinyatakan ia adalah cecair tidak berwarna, tidak mempunyai bau.
4. Pada tekanan yang sangat tinggi wujud snowlike kristal hidrogen pepejal.
5. Dalam keadaan tertentu (tekanan tinggi dan suhu rendah) boleh ditukar kepada keadaan logam.
6. Dikatakan tidak larut dalam air, jadi caj adalah mungkin dengan sesaran air dalam penyediaan dalam makmal.
7. Di bawah keadaan biasa hidrogen - gas, tidak berbau yang, tidak berwarna dan tanpa rasa.
8. bahan-bahan mudah terbakar dan bahan letupan.
9. Ia larut baik dalam logam, seperti yang dapat meresap melalui ketebalan.
10. Kira-kira 14.5 kali gas yang lebih ringan daripada udara.

Kekisi kristal daripada bahan-bahan molekul mudah, komunikasi lemah, jadi mudah dimusnahkan.

sifat kimia

Seperti disebutkan di atas, hidrogen boleh mempamerkan kedua-dua pengurangan dan sifat-sifat pengoksidaan. kuasa pengoksidaan kemungkinan elemen 1; -1. Oleh itu, ia sering digunakan dalam industri untuk pelbagai sintesis dan tindak balas.

sifat pengoksidaan hidrogen

1. Interaksi dengan aktif logam (alkali dan alkali bumi) di bawah keadaan konvensional membawa kepada pembentukan sebatian garam seperti dipanggil hidrida. Sebagai contoh: Lih, Cah _2, KH, MGH _2, dan lain-lain.
2. Sebatian dengan logam kurang aktif pada suhu yang tinggi atau pencahayaan yang kuat (tindak balas permulaan yang fotokimia) juga membentuk hidrida.

sifat hidrogen mengurangkan

1. Interaksi dalam keadaan biasa sahaja dengan fluorin (sebagai agen pengoksidaan yang kuat). Hasilnya, yang fluorida hidrogen atau asid hidrofluorik HF.
2. Interaksi dengan hampir semua bukan logam, tetapi di bawah syarat-syarat yang agak ketat tertentu. Contoh sebatian: H ₂ S, NH _3, H ₂ O, PH _3, Sih ₄ dan lain-lain.
3. Pulih logam daripada oksida mereka kepada bahan-bahan yang mudah. Ini adalah salah satu industri kaedah untuk menghasilkan logam vodorodotermiey -called.

Kami juga perlu menonjolkan reaksi yang digunakan dalam sintesis organik. Mereka dipanggil penghidrogenan - nyahhidrogenan dan hidrogen tepu, iaitu, belahan daripada molekul. Berdasarkan kaedah ini, kejamakan transformasi hidrokarbon dan sebatian organik yang lain.

Berada dalam alam semula jadi

Hidrogen - adalah bahan yang paling biasa di planet kita dan seterusnya. Lagipun, hampir semua ruang antara bintang dan bintang-bintang diperbuat daripada sebatian ini tertentu. Dalam ruang, ia boleh wujud dalam bentuk:

• plasma;
• gas;
• ion;
• atom;
• molekul.

Terdapat beberapa jenis awan ketumpatan yang berbeza, yang terdiri tepat bahan ini.

Bercakap secara kukuh pembiakan dalam kerak Bumi, hidrogen berada di tempat kedua pada bilangan atom oksigen selepas itu kira-kira 17%. Bentuk percuma jarang berlaku, hanya dalam jumlah yang kecil sebagai sebahagian daripada udara kering. Perkarangan paling biasa unsur ini - air. Ia adalah dalam struktur dan didapati di planet ini.

Juga, hidrogen adalah merupakan sebahagian daripada mana-mana organisma hidup. Selain itu, 63% daripada tubuh manusia di sebahagian kecil daripada atom. Hidrogen - elemen yang adalah organogenic oleh itu menjana molekul protein, lemak, karbohidrat dan asid nukleik, serta banyak sebatian penting yang lain.

penerimaan

Terdapat pelbagai cara untuk mendapatkan gas di bawah kita. Ini termasuk beberapa varian sintesis industri dan makmal.

proses komersial untuk menghasilkan hidrogen :

1. Wap metana penukaran.
2. Pengegasan arang batu - proses melibatkan pemanasan karbon 1000 ⁰ C, dan dengan itu membentuk hidrogen dan karbon intensif.
3. Elektrolisis. Kaedah ini boleh digunakan hanya untuk penyelesaian akueus pelbagai garam sebagai leburan tidak membawa kepada air yang dilepaskan di katod.

kaedah makmal untuk menghasilkan hidrogen:

1. Hidrolisis hidrida logam.
2. Tindakan asid cair pada logam aktif dan aktiviti menengah.
3. Interaksi logam bumi alkali dan alkali dengan air.

Untuk mengumpul hidrogen dihasilkan, ia adalah perlu untuk menjaga tiub terbalik. Lagipun, gas tidak boleh diambil sebagai contoh, karbon dioksida. Adalah hidrogen, ia adalah lebih ringan daripada udara. Cepat hilang, dan dalam kuantiti yang besar apabila dicampur dengan meletup udara. Oleh itu, perlu tiub menghidupkan. Setelah selesai, ia perlu ditutup dengan penyumbat getah.

Untuk memeriksa kesucian hidrogen yang dikumpulkan perlu dibawa ke leher perlawanan yang terang. Jika kapas membosankan dan tenang - jadi gas yang bersih, dengan bendasing udara minimum. Jika bersiul nyaring - kotor, dengan sebahagian besar daripada komponen asing.

Bidang penggunaan

Semasa pembakaran hidrogen dikeluarkan adalah jumlah begitu besar tenaga (haba) yang bahan api gas adalah yang paling berfaedah. Di samping itu, tidak mencemar. Hari ini, bagaimanapun, penggunaannya adalah terhad di kawasan ini. Ini adalah kerana yang tidak tepat tidak benar-benar menyelesaikan masalah sintesis hidrogen tulen, yang akan menjadi sesuai untuk digunakan sebagai bahan api dalam reaktor enjin dan peranti mudah alih, serta pemanasan dandang rumah.

Malah, kaedah untuk penyediaan gas agak mahal, jadi sebelum ia adalah perlu untuk membangunkan satu kaedah sintesis khas. Salah satu yang akan membolehkan untuk mendapatkan produk yang secara besar-besaran dan dengan usaha yang minimum.

Terdapat beberapa kawasan utama di mana gas yang digunakan di bawah pertimbangan oleh kami.

1. sintesis kimia. Berdasarkan yang diperolehi penghidrogenan sabun, marjerin, plastik. Apabila penyertaan hidrogen disintesis metanol dan ammonia, dan bahan lain.
2. Dalam industri makanan - sebagai bahan tambahan E949 itu.
3. Industri penerbangan (roket, kapal terbang).
4. kuasa elektrik.
5. Meteorologi.
6. Menjana penampilan bersih.

Jelas sekali, hidrogen adalah sama pentingnya di alam semula jadi. Masih memainkan peranan penting mereka membentuk sebatian yang berbeza.

sebatian hidrogen

Ini bahan kompleks yang mengandungi atom hidrogen. beberapa jenis asas bahan-bahan tersebut boleh dikenal pasti.

1. Halida. Formula umum - HHal. Kepentingan tertentu di kalangan mereka adalah hidrogen klorida. gas ini, yang larut dalam air untuk membentuk larutan asid hidroklorik. Asid ini digunakan secara meluas dalam hampir semua sintesis kimia. Selain itu, kedua-dua organik dan bukan organik. Hidrogen klorida - sebatian yang mempunyai formula empirik HCL dan merupakan salah satu yang terbesar dari segi pengeluaran setiap tahun di negara ini. Terdapat juga halida hidrogen termasuk iodida hidrogen, hidrogen fluorida dan hidrogen bromida. Mereka semua membentuk asid yang sepadan.
2. hidrogen menentu sebatian bukan logam. Hampir semua daripada mereka gas agak toksik. Sebagai contoh, hidrogen sulfida, metana, silana, phosphine, dan lain-lain. Ia adalah sangat mudah terbakar.
3. Hidrida - sebatian dengan logam. Merujuk kepada garam kelas.
4. Hidroksida: asas, asid, dan sebatian amfoterik. komposisi mereka diperlukan untuk memasukkan atom hidrogen, satu atau lebih. Contoh: NaOH, K ₂ [AL (OH) _4], H ₂ SO ₄ dan lain-lain.
5. hidrogen hidroksida. Kompaun ini lebih dikenali sebagai air. Lain oksida nama hidrogen. formula empirik adalah - H ₂ O.
6. Hidrogen peroksida. Ini pengoksida kuat, yang formula mempunyai bentuk H ₂ O _2.
7. Banyak sebatian organik: hidrokarbon, protein, lemak, lipid, vitamin, hormon, dan minyak pati lain.

Adalah jelas bahawa kepelbagaian sambungan kita sedang mempertimbangkan elemen yang sangat besar. Ini sekali lagi mengesahkan nilai yang tinggi alam dan manusia, dan juga untuk semua makhluk hidup.

Oksida hidrogen - adalah pelarut yang terbaik

Seperti yang dinyatakan di atas, nama kampungan bahan - air. Ia terdiri daripada dua atom hidrogen dan satu oksigen saling ikatan kovalen polar. Molekul air adalah dwikutub, yang menjelaskan banyak sifat-sifat dipamerkan olehnya. Khususnya hakikat bahawa ia adalah pelarut universal.

Ia adalah dalam persekitaran akuatik berlaku hampir semua proses kimia. reaksi plastik dalaman dan metabolisme tenaga dalam organisma hidup juga dijalankan dengan hidrogen oksida.

Air dianggap sebagai bahan yang paling penting di planet ini. Adalah diketahui bahawa tanpa ia tidak boleh hidup organisma hidup tunggal. Di Bumi, ia boleh wujud di tiga buah negeri pengagregatan:

• cecair;
• Gas (wap);
• pepejal (ais).

Bergantung kepada isotop hidrogen dalam molekul, terdapat tiga jenis air.

1. Mudah atau protium. Isotop dengan nombor jisim 1. Formula - H ₂ O. Ini adalah satu bentuk biasa yang menggunakan semua organisma.
2. Deuterium atau berat, ia formula - D ₂ O. mengandungi isotop ² H.
3. Superheavy atau tritium. Formula adalah seperti T ₃ O isotop - ³ N.

rizab yang sangat penting dalam air segar pada protium planet ini. Sudah, di banyak negara terdapat kekurangan itu. kaedah maju untuk rawatan air garam untuk menghasilkan air yang boleh diminum.

Hidrogen peroksida - adalah cara universal

Kompaun ini, seperti yang dinyatakan di atas, oksidan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, dengan wakil-wakil yang kuat boleh bertindak dan sebagai agen penurunan juga. Tambahan pula, ia mempunyai kesan bakteria yang kuat.

Nama lain untuk sebatian ini - peroksida. Dalam bentuk ini ia digunakan dalam bidang perubatan. penyelesaian 3% daripada sebatian kristal dalam pertimbangan - ini ubat perubatan yang digunakan untuk rawatan luka kecil dengan tujuan untuk dekontaminasi mereka. Walau bagaimanapun, ia membuktikan bahawa pada masa yang sama penyembuhan luka bertambah.

Juga hidrogen peroksida yang digunakan dalam bahan api roket dalam industri untuk pembasmian kuman dan pelunturan, sebagai ejen berbuih untuk mendapatkan bahan-bahan berkaitan (busa, sebagai contoh). Di samping itu, peroksida membantu untuk membersihkan akuarium, menghitamkan rambut dan memutihkan gigi. Walau bagaimanapun, kerosakan tisu, jadi pakar-pakar untuk tujuan ini tidak digalakkan.