Fyzikálne vlastnosti vodíka. Vlastnosti a použitie vodíka

Vodík H - chemický prvok, jeden z najčastejších v našom vesmíre. hmotnosť vodíka ako prvku v zložení hmoty je 75% z celkového obsahu atómov iného typu. Vstúpi najviac zásadný a dôležitou pripojenie k planéte - vody. Charakteristickým rysom vodíka je tiež fakt, že je prvý prvok v periodickej tabuľke chemických prvkov D. I. Mendeleev.

Objav a výskum

Prvá zmienka o vodíka v spisoch Paracelsus siahajú do šestnásteho storočia. Ale jeho izoláciu z plynnej zmesi vzduchu a horľavých vlastností výskumu bolo dosiahnuté v vedcov sedemnásteho storočia Lemaire. Vodík dôkladne študoval anglickú chemik a fyzik vedec Henry Cavendish, ktorý empiricky dokázané, že množstvo vodíka najnižšia v porovnaní s inými plynmi. V neskorších fázach vývoja vedy, mnoho vedcov pracoval s ním, ako Lavoisier, ktorý ju označil za "generovaná voda."

Funkcie na situáciu PSKHE

Element, otvorenie periodickú tabuľku D. I. Mendeleev - je atóm vodíka. Fyzikálne a chemické vlastnosti atómu vykazujú určitú dualitu, pretože vodík súčasne patrí do prvej skupiny, hlavné podskupiny, ak sa správa ako kov a poskytuje jeden elektrón v procese chemickej reakcie a siedmy - v prípade celkom zaplnenom valencie plášťa, to znamená príjem negatívne častice, ktoré charakterizuje ako podobné halogén.

Rysy elektrónové štruktúry prvku

Vlastnosti atómu vodíka komplexných látok, na ktoré je obsiahnutý, a jednoduchá látka, N _2, je v prvom rade určený elektronickú konfiguráciu vodíka. Častice má elektrón s Z = (-1), ktorá sa otáča na svojej obežnej dráhe okolo jadra, obsahujúca jeden protón s jednotku hmotnosti a kladný náboj (+1). Jeho elektronické konfigurácia 1s zaznamenaný ako ^1, čo indikuje prítomnosť negatívneho častice samo o sebe prvá a jediná vodíka s-orbitálov.

Pri izolácii alebo spätného rázu elektrónov a atómu prvku má tú vlastnosť, že sa spojí s kovmi získané katiónom. V podstate vodíkových iónov - je pozitívny elementárne častice. Preto je elektrón bez vodíka nazvaný jednoducho protón.

fyzikálne vlastnosti

Pri popise fyzikálnych vlastností vodíka krátko, to je bezfarebný, mierne rozpustný plyn s relatívnou atómovej hmotnosti 2, 14,5 krát ľahší ako vzduch, stekucovacia teplote -252.8 stupňoch Celzia.

V experimente, môžete ľahko vidieť, že _H2 je najjednoduchšie. Postačí vyplniť tri guľôčky rôznych látok - vodík, oxid uhličitý, typicky vzduch - a súčasne uvoľnenie je z ruky. Najrýchlejší ktorý dosiahne krajina, ktorá je naplnená CO ₂ po kvapkách vyfukované vzduchové zmesi, obsahujúce _H2 a všetky viesť k stropu.

Malá hmotnosť a veľkosť častíc vodíka odôvodniť svoje schopnosti prenikať rôznych materiálov. Na príklade rovnakých lopta v tejto jednoduchej, aby pár dní potom, čo vypustí seba ako jednoducho plyn prejde kaučuku. Tiež, vodík sa môžu hromadiť v štruktúre niektorých kovov (paládium alebo platina), a keď sa zvýši teplota odpariť z neho.

Vlastnosť vodík šetrne používaný v laboratóriu pre jeho spôsob izolácie vytesnenie vody. Fyzikálne vlastnosti vodíka (tabuľka je ilustrované ďalej obsahuje základné parametre) definovať jeho rozsah použitia a spôsoby prípravy.

izotopové zloženie

Podobne ako mnoho iných členov periodickej sústavy chemických prvkov, vodík má niekoľko prirodzených izotopov, to znamená atómy s rovnakým počtom protónov v jadre, ale rôzny počet neutrónov - častice s nulou a jednotkou náboja hmoty. Príklady atómy, ktoré majú podobné vlastnosti - kyslík, uhlík, chlór, bróm a podobne, vrátane rádioaktívne.

Fyzikálne vlastnosti vodíka ¹ H, najrozšírenejší zástupcov tejto skupiny sa významne líšia od tých z charakteristík jeho kolegovia. Najmä rôzne vlastnosti látok, v ktorých patrí. Preto je pravidelná a ťažkej vode, obsahujúce vo svojom zložení miesto atómu vodíka, s iba jeden protón deutérium ² H - izotop s dvoma elementárnych častíc: pozitívne a bez náboja. Tento izotop je dvakrát ťažšie ako obvykle vodíka, čo vysvetľuje zásadný rozdiel vo vlastnostiach zlúčenín, ktoré tvoria. Povaha deutéria nájsť v 3200 krát vzácnejšie než vodík. Tretia príkladné - trícium, ^3H, v jadre, že má dve protón a jeden neutrón.

Spôsoby na prípravu a izoláciu

Laboratórne a priemyselné spôsoby výroby vodíka sú úplne odlišné. Tak malé množstvo plynu sa vyrába predovšetkým reakciami, ktoré zahŕňajú minerálne látky, a produkcia vo veľkom meradle stále viac používajú organickej syntézy.

Nasledujúce chemické reakcie sa používajú v laboratóriu:

1. Reakcia alkalických kovov a kovov alkalických zemín, s vodou za vzniku alkalických kovov a požadovaný plyn.
2. Elektrolýza vodného roztoku elektrolytu na anóde sa uvoľňuje H ₂ ↑ a katóda - kyslík.
3. Rozkladu hydridy alkalických kovov s vodou, alkalických kovov a produkty sú, v tomto poradí, sa plyn _H2 ↑.
4. Reakciu kyseliny zriedený s kovmi za vzniku solí a _H2 ↑.
5. Pôsobenie alkalického na kremík, hliník a zinok tiež prispieva k uvoľňovaniu vodíka paralelne za vzniku komplexné soli.

V priemyselnom prospech plynu získaného takými technikami, ako je:

1. Tepelný rozklad metánu v prítomnosti katalyzátora, ku ktorej ju tvoria základné látky (350 stupňov dosiahne hodnotu tohto parametra, ako je teplota), - vodík _H2 a uhlík C ↑
2. Prenos vodnej pary cez koksu pri teplote 1000 ° C, za vzniku oxidu uhličitého CO ₂ a H ₂ ↑ (najbežnejší spôsob).
3. Konverzia metánu na katalyzátora niklu pri teplotách až do 800 stupňov.
4. Vodík je vedľajší produkt pri elektrolýze vodných roztokov chloridu sodného alebo draselného.

Chemická interakcie: všeobecné ustanovenia

Fyzikálne vlastnosti vodíka z veľkej časti vysvetliť jeho správanie v procese reakcie s konkrétnou zlúčeniny. Valence vodíka je 1, pretože sa nachádza v periodickej tabuľke, v prvej skupine, a vykazuje iný oxidačný stav. Vo všetkých zlúčeninách, okrem hydridy, vodík sd = (1+) v molekulách typu CN, CN _2, CN ₃ - (1).

Molekula vodíka, tvorený poskytuje generalizované elektrónový pár, zložený z dvoch atómov a pomerne stabilný energicky, z tohto dôvodu za normálnych podmienok viac inertnými v reakcii a vstupuje do normálnej zmeny podmienok. V závislosti od stupňa oxidácie vodíka ako ďalších látok, môže slúžiť ako ako oxidačné činidlo a redukčné činidlo.

Látky, ktoré reagujú za vzniku vodíka a

Elementárne interakcie aby sa vytvoril komplex látok (často pri vysokých teplotách):

1. Kovová alkalických kovov a kovov alkalických zemín + H = hydrid.
2. Halogén + H ₂ = vodík halogenid.
3. Síra + = sírovodík.
4. Kyslík + _H2O = voda.
5. Carbon + H = metán.
6. Dusík + H ₂ = amoniak.

Interakcia s komplexnou látky:

1. Príprava syntézneho plynu z oxidu uhoľnatého a vodíka.
2. Obnova kovov z ich oxidov s _H2.
3. sýtenie nenasýtených alifatických uhľovodíkov.

vodíková väzba

Fyzikálne vlastnosti vodíka sú také, že umožňujú, že v súvislosti s elektronegativní prvok, do špeciálneho typu pripojenia s rovnakým atómom susedných molekúl, ktoré majú nezdieľané páry elektrón (napríklad kyslík, dusík a fluóru). Žiarivým príkladom toho, že je lepšie pohľad na tento fenomén - je to voda. Dá sa povedať, prešité vodíkové väzby sú slabšie ako kovalentné alebo iónové, ale vzhľadom k tomu, že mnoho z nich má významný vplyv na vlastnosti látok. V skutočnosti vodíková väzba - je elektrostatická interakcia, ktorá sa viaže molekuly vody na diméry a polyméry, čo dokazuje jeho vysokú teplotu varu.

Vodík v zložení minerálnych látok

Zloženie anorganických kyselín zahŕňajú protón - katiónov atóm, ako je vodík. zvyšok kyseliny Látka, ktorá má oxidačné stupeň je väčší ako (1) sa hovorí, viacsýtne zlúčeniny. V súčasnej dobe existuje niekoľko atómov vodíka, čo viacstupňový disociácii vo vodných roztokoch. Každý zvyšok protón kyseliny následné oddelí od ťažšie. Pre kvantifikáciu obsah vodíka v prostredí je určená jeho kyslosť.

Vodík obsahujú hydroxylové skupiny a báz. Sú pripojené k atómu vodíka kyslíka, čo vedie v stupni oxidácie je alkalický rezíduí vždy rovná (1). Na obsah hydroxylových skupín v prostredí, definovanom jeho zásaditosti.

Použitie ľudskej činnosti

Valce s látkou, rovnako ako kontajnery s inými skvapalnenými plynmi, ako je kyslík, majú špecifický vzhľad. Oni maľoval darkish-zelenej farby s jasne červenú "vodíkovej" písmom. Plyn sa vstrekuje do balóna pri tlaku asi 150 MPa. Fyzikálne vlastnosti vodíka, najmä jednoduchosť plynného skupenstva a používa sa k ich plneniu so zmesou héliové balóny, znejúce balóny, atď.

Vodík, fyzikálne a chemické vlastnosti, ktoré ľudia sa naučili používať pred mnohými rokmi, v súčasnosti podieľa na mnohých priemyselných odvetviach. Jeho hlavné hmota prejde na výrobu čpavku. Tiež vodík sa podieľa na výrobe kovov (hafnia, germánium, gálium, silikónové, molybdén, volfrám, zirkón, a ďalšie) z oxidov, rozprávanie pri reakcii ako redukčného činidla a soli kyseliny kyanovodíkovej, metylalkoholu, a tiež syntetické kvapalné palivo. Potravinársky priemysel používa pre prevod rastlinné oleje do pevných tukov.

Definované chemické vlastnosti a použitie vodíka v rôznych procesoch hydrogenácie a hydrogenácie tukov, uhlie, uhľovodíky, oleje a ťažké palivové oleje. S ním vyrobiť drahokamy, žiarovka, stráviť kovania a zváranie kovov pod vplyvom kyslíka a vodíka plameňa.