Vodorod birikmalari va ularning xossalari. Vodorod: fizik va kimyoviy xossalari. Laboratoriyada olish

TA’RIF

Vodorod- D.I kimyoviy elementlarning davriy tizimining birinchi elementi. Mendeleev. Belgisi N.

Atom massasi - soat 1.00. Vodorod molekulasi ikki atomli - H 2.

Vodorod atomining elektron konfiguratsiyasi 1s 1 ga teng. Vodorod s-elementlar oilasiga kiradi. O'z birikmalarida -1, 0, +1 oksidlanish darajasini ko'rsatadi. Tabiiy vodorod ikkita barqaror izotopdan iborat - protium 1 H (99,98%) va deyteriy 2 H (D) (0,015%) va tritiy 3 H (T) radioaktiv izotopi (iz miqdori, yarim yemirilish muddati - 12,5 yil) .

Vodorodning kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda molekulyar vodorod nisbatan past reaktivlikni namoyon qiladi, bu molekuladagi yuqori bog'lanish kuchi bilan izohlanadi. Qizdirilganda u asosiy kichik guruhlarning elementlari tomonidan hosil bo'lgan deyarli barcha oddiy moddalar bilan o'zaro ta'sir qiladi (asli gazlar, B, Si, P, Al bundan mustasno). IN kimyoviy reaksiyalar qaytaruvchi (ko'pincha) va oksidlovchi (kamroq) sifatida harakat qilishi mumkin.

Vodorod namoyon bo'ladi agent xususiyatlarini kamaytiradi(H 2 0 -2e → 2H +) quyidagi reaksiyalarda:

1. Oddiy moddalar - metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyalari. Vodorod reaksiyaga kirishadi halogenlar bilan, bundan tashqari, ftor bilan normal sharoitda, qorong'uda, portlash bilan, xlor bilan o'zaro ta'sir qilish reaktsiyasi - zanjir mexanizmi bilan yoritilgan (yoki UV nurlanishida), brom va yod bilan faqat qizdirilganda; kislorod(2:1 hajmdagi kislorod va vodorod aralashmasi "portlovchi gaz" deb ataladi), kulrang, azot Va uglerod:

H 2 + Hal 2 \u003d 2HHal;

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (t);

H 2 + S \u003d H 2 S (t \u003d 150 - 300C);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);

2H 2 + C ↔ CH 4 (t, p, kat).

2. Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish reaksiyalari. Vodorod reaksiyaga kirishadi kam faol metallarning oksidlari bilan, va u faqat sinkning o'ng tomonidagi faollik qatoridagi metallarni kamaytirishga qodir:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (t);

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O (t);

WO 3 + 3H 2 \u003d W + 3H 2 O (t).

Vodorod reaksiyaga kirishadi metall bo'lmagan oksidlar bilan:

H 2 + CO 2 ↔ CO + H 2 O (t);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3).

Vodorod sikloalkanlar, alkenlar, arenlar, aldegidlar va ketonlar va boshqalar sinfidagi organik birikmalar bilan gidrogenlanish reaktsiyalariga kiradi. Bu reaktsiyalarning barchasi isitish ostida, bosim ostida amalga oshiriladi, katalizator sifatida platina yoki nikel ishlatiladi:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3;

C 6 H 6 + 3H 2 ↔ C 6 H 12;

C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8;

CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;

CH 3 -CO-CH 3 + H 2 ↔ CH 3 -CH (OH) -CH 3.

Vodorod oksidlovchi vosita sifatida(H 2 + 2e → 2H -) gidroksidi va gidroksidi tuproqli metallar bilan reaksiyaga kirishadi. Bunday holda, gidridlar hosil bo'ladi - vodorod -1 oksidlanish darajasini ko'rsatadigan kristalli ionli birikmalar.

2Na + H 2 ↔ 2NaH (t, p).

Ca + H 2 ↔ CaH 2 (t, p).

Vodorodning fizik xossalari

Vodorod och rangsiz gaz, hidsiz, zichligi n.o. - 0,09 g / l, havodan 14,5 marta engil, t balya = -252,8C, t pl = - 259,2C. Vodorod suvda va organik erituvchilarda yomon eriydi, ba'zi metallarda: nikel, palladiy, platinada yaxshi eriydi.

Zamonaviy kosmokimyoga ko'ra, vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan elementdir. Vodorodning mavjudligining asosiy shakli kosmik fazo alohida atomlardir. Vodorod Yerdagi eng keng tarqalgan 9-o'rinda turadi. Erdagi vodorodning asosiy miqdori bog'langan holatda - suv, neft, tabiiy gaz, ko'mir va boshqalar tarkibida. Sifatida oddiy modda vodorod kam uchraydi - vulqon gazlari tarkibida.

Vodorod olish

Vodorod olishning laboratoriya va sanoat usullari mavjud. Laboratoriya usullariga metallarning kislotalar bilan taʼsiri (1), shuningdek alyuminiyning ishqorlarning suvdagi eritmalari bilan oʻzaro taʼsiri (2) kiradi. Vodorod olishning sanoat usullari orasida elektroliz muhim o'rin tutadi. suvli eritmalar ishqorlar va tuzlar (3) va metan konversiyasi (4):

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);

2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH (3);

CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Vazifa	Ortiqcha 23,8 g metall qalay bilan o'zaro ta'sirlashganda xlorid kislotasi vodorod ajralib chiqdi, 12,8 g metall mis olish uchun etarli miqdorda, hosil bo'lgan birikmada qalayning oksidlanish darajasini aniqlang.
Yechim	Asoslangan elektron tuzilma qalay atomi (...5s 2 5p 2) qalay ikki oksidlanish darajasi - +2, +4 bilan xarakterlanadi degan xulosaga kelishimiz mumkin. Bunga asoslanib, biz mumkin bo'lgan reaktsiyalar tenglamalarini tuzamiz: Sn + 2HCl = H 2 + SnCl 2 (1); Sn + 4HCl = 2H 2 + SnCl 4 (2); CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (3). Mis moddasining miqdorini toping: v (Cu) \u003d m (Cu) / M (Cu) \u003d 12,8 / 64 \u003d 0,2 mol. 3-tenglamaga ko'ra, vodorod moddasining miqdori: v (H 2) \u003d v (Cu) \u003d 0,2 mol. Qalayning massasini bilib, biz uning miqdorini topamiz: v (Sn) \u003d m (Sn) / M (Sn) \u003d 23,8 / 119 \u003d 0,2 mol. Qalay va vodorod moddalarining miqdorini 1 va 2 tenglamalar va masala shartiga ko'ra solishtiramiz: v 1 (Sn): v 1 (H 2) = 1: 1 (1- tenglama); v 2 (Sn): v 2 (H 2) = 1: 2 (tenglama 2); v (Sn): v (H 2) = 0,2: 0,2 = 1: 1 (muammo holati). Shuning uchun qalay xlorid kislota bilan 1- tenglamaga muvofiq reaksiyaga kirishadi va qalayning oksidlanish darajasi +2 ga teng.
Javob	Qalayning oksidlanish darajasi +2.

2-MISA

Vazifa	18,7 ml 14,6% li xlorid kislotaga (eritma zichligi 1,07 g/ml) 2,0 g rux ta’sirida ajralib chiqqan gaz 4,0 g mis (II) oksidi qizdirilganda o‘tkazildi. Olingan qattiq aralashmaning massasi qancha?
Yechim	Rux xlorid kislotasi bilan reaksiyaga kirishganda vodorod ajralib chiqadi: Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 (1), u qizdirilganda mis (II) oksidini misga (2) kamaytiradi: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. Birinchi reaksiyadagi moddalar miqdorini toping: m (p-ra Hcl) = 18,7. 1,07 = 20,0 g; m(HCl) = 20,0. 0,146 = 2,92 g; v (HCl) \u003d 2,92 / 36,5 \u003d 0,08 mol; v (Zn) = 2,0/65 = 0,031 mol. Rux yetishmaydi, shuning uchun ajralib chiqadigan vodorod miqdori: v (H 2) \u003d v (Zn) \u003d 0,031 mol. Ikkinchi reaksiyada vodorod yetishmaydi, chunki: v (CuO) \u003d 4,0 / 80 \u003d 0,05 mol. Reaktsiya natijasida 0,031 mol CuO 0,031 mol Cu ga aylanadi va massa yo'qolishi: m (SuO) - m (Su) \u003d 0,031 × 80 - 0,031 × 64 \u003d 0,50 g. Vodorod o'tgandan keyin CuO ning Cu bilan qattiq aralashmasining massasi: 4,0-0,5 = 3,5 g
Javob	CuO ning Cu bilan qattiq aralashmasining massasi 3,5 g.

Vodorod oddiy modda H 2 (dihidrogen, diprotiy, engil vodorod).

Qisqacha vodorodning xarakteristikasi:

• Metall bo'lmagan.
• Rangsiz gaz, uni suyultirish qiyin.
• Suvda yomon eriydi.
• Organik erituvchilarda yaxshi eriydi.
• Metallar bilan kimyoviy so'riladi: temir, nikel, platina, palladiy.
• Kuchli kamaytiruvchi vosita.
• Metall bo'lmaganlar, metallar, metall oksidlari bilan o'zaro ta'sir qiladi (yuqori haroratda).
• H 2 ning termal parchalanishi natijasida olingan atomik vodorod H 0 eng yuqori kamaytirish qobiliyatiga ega.
• Vodorod izotoplari:
  • 1 H - protium
  • 2 H - deyteriy (D)
  • 3 H - tritiy (T)
• Nisbiy molekulyar og'irlik = 2,016
• Qattiq vodorodning nisbiy zichligi (t=-260°C) = 0,08667
• Suyuq vodorodning nisbiy zichligi (t=-253°C) = 0,07108
• Haddan tashqari bosim (n.o.) = 0,08988 g / l
• erish nuqtasi = -259,19 ° S
• qaynash nuqtasi = -252,87 ° S
• Vodorodning hajmli eruvchanlik koeffitsienti:
  • (t=0°C) = 2,15;
  • (t=20°C) = 1,82;
  • (t=60°C) = 1,60;

1. Vodorodning termik parchalanishi(t=2000-3500°C):
H 2 ↔ 2H 0

2. Vodorodning o'zaro ta'siri metall bo'lmaganlar:

• H 2 +F 2 = 2HF (t=-250..+20°C)
• H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl (yoqilganda yoki xona haroratida yorug'lik ta'sirida):
  • Cl 2 \u003d 2Cl 0
  • Cl 0 + H 2 \u003d HCl + H 0
  • H 0 + Cl 2 \u003d HCl + Cl 0
• H 2 +Br 2 \u003d 2HBr (t \u003d 350-500 ° C, platina katalizatori)
• H 2 + I 2 \u003d 2HI (t \u003d 350-500 ° C, platina katalizatori)
• H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O:
  • H 2 + O 2 \u003d 2OH 0
  • OH 0 + H 2 \u003d H 2 O + H 0
  • H 0 + O 2 \u003d OH 0 + O 0
  • O 0 + H 2 \u003d OH 0 + H 0
• H 2 +S = H 2 S (t=150..200°C)
• 3H 2 +N 2 \u003d 2NH 3 (t \u003d 500 ° C, temir katalizatori)
• 2H 2 + C (koks) \u003d CH 4 (t \u003d 600 ° C, platina katalizatori)
• H 2 +2C (koks) = C 2 H 2 (t=1500..2000°C)
• H 2 + 2C (koks) + N 2 \u003d 2HCN (t 1800 ° C dan yuqori)

3. Vodorodning o'zaro ta'siri murakkab moddalar:

• 4H 2 + (Fe II Fe 2 III) O 4 \u003d 3Fe + 4H 2 O (t 570 ° C dan yuqori)
• H 2 + Ag 2 SO 4 \u003d 2Ag + H 2 SO 4 (t 200 ° C dan yuqori)
• 4H 2 + 2Na 2 SO 4 \u003d Na 2 S + 4H 2 O (t \u003d 550-600 ° C, Fe 2 O 3 katalizatori)
• 3H 2 + 2BCl 3 \u003d 2B + 6HCl (t \u003d 800-1200 ° C)
• H 2 + 2EuCl 3 \u003d 2EuCl 2 + 2HCl (t \u003d 270 ° C)
• 4H 2 +CO 2 \u003d CH 4 + 2H 2 O (t \u003d 200 ° C, CuO 2 katalizatori)
• H 2 + CaC 2 \u003d Ca + C 2 H 2 (t 2200 ° C dan yuqori)
• H 2 + BaH 2 \u003d Ba (H 2) 2 (t 0 ° C gacha, eritma)

4. Vodorodning ishtiroki redoks reaktsiyalari:

• 2H 0 (Zn, dil. HCl) + KNO 3 \u003d KNO 2 + H 2 O
• 8H 0 (Al, kons. KOH) + KNO 3 = NH 3 +KOH + 2H 2 O
• 2H 0 (Zn, dil. HCl) + EuCl 3 \u003d 2EuCl 2 + 2HCl
• 2H 0 (Al) + NaOH (konk.) + Ag 2 S \u003d 2Ag ↓ + H 2 O + NaHS
• 2H 0 (Zn, xira. H 2 SO 4) + C 2 N 2 \u003d 2HCN

Vodorod birikmalari

D 2 - dideyteriy:

• Og'ir vodorod.
• Rangsiz gaz, uni suyultirish qiyin.
• Dideuterium tabiiy vodorod tarkibida 0,012-0,016% (massa bo'yicha) mavjud.
• Diduteriy va protiyning gaz aralashmasida yuqori haroratlarda izotop almashinuvi sodir bo'ladi.
• Oddiy va og'ir suvda yomon eriydi.
• Oddiy suv bilan izotop almashinuvi ahamiyatsiz.
• Kimyoviy xossalari engil vodorodga o'xshaydi, ammo dideyteriy kamroq reaktivdir.
• Nisbiy molekulyar og'irlik = 4,028
• Suyuq dideyteriyning nisbiy zichligi (t=-253°C) = 0,17
• erish nuqtasi = -254,5 ° S
• qaynash nuqtasi = -249,49 ° S

T 2 - ditriy:

• O'ta og'ir vodorod.
• Rangsiz radioaktiv gaz.
• Yarim yemirilish davri 12,34 yil.
• Tabiatda ditriy 14 N yadrolarini neytronlar tomonidan kosmik nurlanishdan bombardimon qilish natijasida hosil bo'ladi, ditriyning izlari tabiiy suvlarda topilgan.
• Ditritiy yadro reaktorida litiyni sekin neytronlar bilan bombardimon qilish orqali hosil bo'ladi.
• Nisbiy molekulyar og'irlik = 6,032
• erish nuqtasi = -252,52 ° S
• qaynash nuqtasi = -248,12 ° S

HD - deyterivodorod:

• rangsiz gaz.
• Suvda erimaydi.
• Kimyoviy xossalari H 2 ga o'xshaydi.
• Nisbiy molekulyar og'irlik = 3,022
• Qattiq deyterivodorodning nisbiy zichligi (t=-257°C) = 0,146
• Haddan tashqari bosim (n.o.) = 0,135 g / l
• erish nuqtasi = -256,5 ° S
• qaynash nuqtasi = -251,02 ° S

Vodorod oksidlari

H 2 O - suv:

• Rangsiz suyuqlik.
• Kislorodning izotopik tarkibiga ko'ra, suv H 2 16 O dan iborat bo'lib, aralashmalari H 2 18 O va H 2 17 O bo'ladi.
• Vodorodning izotopik tarkibiga ko'ra, suv HDO aralashmasi bilan 1 H 2 O dan iborat.
• Suyuq suv protolizga uchraydi (H 3 O + va OH -):
  • H 3 O + (oksonium kationi) suvli eritmadagi eng kuchli kislotadir;
  • OH - (gidroksid ioni) suvli eritmadagi eng kuchli asosdir;
  • Suv eng zaif konjugatsiyalangan protolitdir.
• Ko'p moddalar bilan suv kristalli gidratlarni hosil qiladi.
• Suv kimyoviy faol moddadir.
• Suv noorganik birikmalarning universal suyuq erituvchisidir.
• Suvning nisbiy molekulyar og'irligi = 18.02
• Qattiq suvning (muz) nisbiy zichligi (t=0°C) = 0,917
• Suyuq suvning nisbiy zichligi:
  • (t=0°C) = 0,999841
  • (t=20°C) = 0,998203
  • (t=25°C) = 0,997044
  • (t=50°C) = 0,97180
  • (t=100°C) = 0,95835
• zichlik (n.o.) = 0,8652 g / l
• erish nuqtasi = 0 ° C
• qaynash nuqtasi = 100 ° C
• Suvning ion mahsuloti (25 ° C) = 1,008 10 -14

1. Suvning termik parchalanishi:
2H 2 O ↔ 2H 2 +O 2 (1000°C dan yuqori)

D 2 O - deyteriy oksidi:

• Og'ir suv.
• Rangsiz gigroskopik suyuqlik.
• Yopishqoqlik suvnikidan yuqori.
• Oddiy suv bilan cheksiz miqdorda aralashtiriladi.
• Izotopik almashinuv yarim og'ir suv HDO hosil qiladi.
• Eritma kuchi oddiy suvnikiga qaraganda past.
• Deyteriy oksidining kimyoviy xossalari suvnikiga o'xshaydi, ammo barcha reaktsiyalar sekinroq.
• Og'ir suv tabiiy suvda mavjud (oddiy suvga massa nisbati 1:5500).
• Deyteriy oksidi tabiiy suvni takroriy elektroliz qilish natijasida olinadi, unda og'ir suv elektrolitlar qoldig'ida to'planadi.
• Og'ir suvning nisbiy molekulyar og'irligi = 20,03
• Suyuq og'ir suvning nisbiy zichligi (t=11,6°C) = 1,1071
• Suyuq og'ir suvning nisbiy zichligi (t=25°C) = 1,1042
• erish nuqtasi = 3,813 ° S
• qaynash nuqtasi = 101,43 ° S

T 2 O - tritiy oksidi:

• Super og'ir suv.
• Rangsiz suyuqlik.
• Oddiy va og'ir suvdan ko'ra, yopishqoqlik yuqori va eritish kuchi past.
• Oddiy va og'ir suv bilan cheksiz miqdorda aralashadi.
• Oddiy va og'ir suv bilan izotopik almashinuv HTO, DTO hosil bo'lishiga olib keladi.
• O'ta og'ir suvning kimyoviy xossalari suvnikiga o'xshaydi, ammo barcha reaktsiyalar og'ir suvga qaraganda sekinroq boradi.
• Tritiy oksidi izlari tabiiy suvda va atmosferada uchraydi.
• O'ta og'ir suv tritiyni issiq mis oksidi CuO ustidan o'tkazish orqali olinadi.
• O'ta og'ir suvning nisbiy molekulyar og'irligi = 22,03
• erish harorati = 4,5 ° S

Vodorod - bu gaz, u birinchi o'rinda turadi Davriy tizim. Tabiatda keng tarqalgan ushbu elementning nomi lotin tilidan tarjima qilingan bo'lib, "suvni tug'ish" degan ma'noni anglatadi. Xo'sh, qanday jismoniy va Kimyoviy xossalari biz vodorodni bilamizmi?

Vodorod: umumiy ma'lumot

Oddiy sharoitlarda vodorodning ta'mi, hidi va rangi yo'q.

Guruch. 1. Vodorodning formulasi.

Atom maksimal ikkita elektronni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan bitta energiya elektron darajasiga ega bo'lganligi sababli, barqaror holat uchun atom bitta elektronni (oksidlanish darajasi -1) qabul qilishi yoki bitta elektronni (oksidlanish darajasi +1) berishi mumkin. doimiy valentlik I Shuning uchun vodorod elementining belgisi ishqoriy metallar bilan birga faqat IA guruhiga (I guruhning asosiy kichik guruhi) emas, balki galogenlar bilan birga VIIA guruhiga (VII guruhning asosiy kichik guruhi) ham joylashtirilgan. Galogen atomlari tashqi sathni to'ldirish uchun bitta elektronga ega emas va ular vodorod kabi metall bo'lmaganlardir. Vodorod namoyon bo'ladi ijobiy daraja birikmalarda oksidlanish, bu erda u ko'proq elektron manfiy metall bo'lmagan elementlar bilan bog'liq va metallar bilan birikmalarda salbiy oksidlanish darajasi.

Guruch. 2. Vodorodning davriy sistemada joylashishi.

Vodorod uchta izotopga ega, ularning har biri o'z nomiga ega: protiy, deyteriy, tritiy. Ikkinchisining Yerdagi miqdori ahamiyatsiz.

Vodorodning kimyoviy xossalari

Oddiy H 2 moddasida atomlar orasidagi bog'lanish kuchli (bog'lanish energiyasi 436 kJ / mol), shuning uchun molekulyar vodorodning faolligi past bo'ladi. Oddiy sharoitlarda u faqat juda faol metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi va vodorod bilan reaksiyaga kirishadigan yagona metall bo'lmagan ftordir:

F 2 + H 2 \u003d 2HF (vodorod ftorid)

Vodorod boshqa oddiy (metalllar va metall bo'lmaganlar) va murakkab (oksidlar, noaniq organik birikmalar) moddalar bilan nurlanish va haroratni oshirish yoki katalizator ishtirokida reaksiyaga kirishadi.

Vodorod kislorodda katta miqdorda issiqlik chiqishi bilan yonadi:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Vodorod va kislorod aralashmasi (2 hajm vodorod va 1 hajm kislorod) alangalanganda kuchli portlaydi va shuning uchun portlovchi gaz deb ataladi. Vodorod bilan ishlashda xavfsizlik qoidalariga rioya qilish kerak.

Guruch. 3. Portlovchi gaz.

Katalizatorlar ishtirokida gaz azot bilan reaksiyaga kirishishi mumkin:

3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3

- yuqori harorat va bosimdagi bu reaksiya natijasida sanoatda ammiak olinadi.

Yuqori haroratlarda vodorod oltingugurt, selen va tellur bilan reaksiyaga kirisha oladi. ishqoriy va ishqoriy tuproq metallari bilan o'zaro ta'sirlashganda gidridlar hosil bo'ladi: 4.3. Qabul qilingan umumiy baholar: 186.

Vodorod 18-asrning ikkinchi yarmida fizika va kimyo sohasidagi ingliz olimi G.Kavendish tomonidan kashf etilgan. U moddani sof holatda ajratib olishga muvaffaq bo'ldi, uni o'rganishni boshladi va uning xususiyatlarini tasvirlab berdi.

Vodorodning kashf etilishi tarixi shunday. Tajribalar davomida tadqiqotchi bu yonuvchan gaz ekanligini aniqladi, uning havoda yonishi suv beradi. Bu suvning sifat tarkibini aniqlashga olib keldi.

Vodorod nima

Vodorod oddiy modda sifatida birinchi marta 1784 yilda frantsuz kimyogari A. Lavuazye tomonidan e'lon qilingan, chunki u uning molekulasida bir xil turdagi atomlar borligini aniqlagan.

Kimyoviy elementning nomi lotin tilida gidrogeniyga o'xshaydi ("hydrogenium" o'qing), bu "suvni tug'ish" degan ma'noni anglatadi. Bu nom suv hosil qiluvchi yonish reaktsiyasiga ishora qiladi.

Vodorodning xarakteristikasi

Vodorodning belgilanishi N. Mendeleev buni tayinladi kimyoviy element birinchi seriya raqami, uni birinchi guruhning asosiy kichik guruhiga va birinchi davrga va shartli ravishda ettinchi guruhning asosiy kichik guruhiga joylashtirish.

Vodorodning atom og'irligi (atom massasi) 1,00797 ga teng. H 2 ning molekulyar og'irligi 2 a ga teng. e) Molyar massa son jihatdan unga teng.

U maxsus nomga ega uchta izotop bilan ifodalanadi: eng keng tarqalgan protium (H), og'ir deyteriy (D) va radioaktiv tritiy (T).

Bu izotoplarga butunlay ajraladigan birinchi element. oddiy tarzda. Bu izotoplarning yuqori massa farqiga asoslangan. Jarayon birinchi marta 1933 yilda amalga oshirilgan. Bu faqat 1932 yilda 2 massali izotop topilganligi bilan izohlanadi.

Jismoniy xususiyatlar

Oddiy sharoitlarda ikki atomli molekulalar ko'rinishidagi oddiy vodorod moddasi rangsiz, ta'mi va hidiga ega bo'lmagan gazdir. Suvda va boshqa erituvchilarda ozgina eriydi.

Kristallanish harorati - 259,2 o S, qaynash nuqtasi - 252,8 o S. Vodorod molekulalarining diametri shunchalik kichikki, ular bir qator materiallar (rezina, shisha, metallar) orqali asta-sekin tarqalish qobiliyatiga ega. Bu xususiyat vodorodni gazsimon aralashmalardan tozalash zarur bo'lganda ishlatiladi. n da. y. vodorod 0,09 kg/m3 zichlikka ega.

Birinchi guruhda joylashgan elementlarga o'xshash vodorodni metallga aylantirish mumkinmi? Olimlar vodorod, bosim 2 million atmosferaga yaqinlashganda, infraqizil nurlarni o'zlashtira boshlaganini aniqladilar, bu moddaning molekulalarining qutblanishini ko'rsatadi. Balki undan ham ko'proq yuqori bosimlar, vodorod metallga aylanadi.

Bu qiziq: gigant sayyoralar, Yupiter va Saturnda vodorod metall shaklida bo'ladi, degan taxmin mavjud. Er mantiyasi tomonidan yaratilgan o'ta yuqori bosim tufayli er yadrosi tarkibida metall qattiq vodorod ham mavjud deb taxmin qilinadi.

Kimyoviy xossalari

Oddiy va murakkab moddalar vodorod bilan kimyoviy o'zaro ta'sirga kirishadi. Ammo vodorodning past faolligini tegishli sharoitlarni yaratish orqali oshirish kerak - haroratni oshirish, katalizatorlardan foydalanish va hokazo.

Qizdirilganda kislorod (O 2), xlor (Cl 2), azot (N 2), oltingugurt (S) kabi oddiy moddalar vodorod bilan reaksiyaga kirishadi.

Agar siz havodagi gaz trubkasi uchida sof vodorodga o't qo'ysangiz, u bir tekis yonadi, lekin deyarli sezilmaydi. Agar gaz chiqarish trubkasi sof kislorodli atmosferaga joylashtirilsa, yonish reaktsiya natijasida idishning devorlarida suv tomchilari paydo bo'lishi bilan davom etadi:

Suvning yonishi chiqishi bilan birga keladi katta raqam issiqlik. Bu ekzotermik birikma reaktsiyasi bo'lib, unda vodorod kislorod bilan oksidlanib, H 2 O oksidi hosil bo'ladi. Shuningdek, vodorod oksidlanib, kislorod kamayadi.

Xuddi shunday, Cl 2 bilan reaksiya vodorod xlorid hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi.

Azotning vodorod bilan o'zaro ta'siri yuqori harorat va yuqori bosimni, shuningdek, katalizator mavjudligini talab qiladi. Natijada ammiak hosil bo'ladi.

Oltingugurt bilan reaktsiya natijasida vodorod sulfidi hosil bo'ladi, uning tan olinishi chirigan tuxumlarning xarakterli hidini osonlashtiradi.

Bu reaksiyalarda vodorodning oksidlanish darajasi +1 ga, quyida tavsiflangan gidridlarda esa 1 ga teng.

Ba'zi metallar bilan reaksiyaga kirishganda, gidridlar hosil bo'ladi, masalan, natriy gidrid - NaH. Ushbu murakkab birikmalarning ba'zilari raketalar uchun yoqilg'i sifatida, shuningdek termoyadroviy quvvatda ishlatiladi.

Vodorod murakkab toifadagi moddalar bilan ham reaksiyaga kirishadi. Masalan, mis (II) oksidi bilan CuO formulasi. Reaksiyani amalga oshirish uchun mis vodorod qizdirilgan kukunli mis (II) oksidi ustidan o'tkaziladi. O'zaro ta'sir jarayonida reaktiv o'z rangini o'zgartiradi va qizil-jigarrang bo'ladi va suv tomchilari probirkaning sovuq devorlariga joylashadi.

Reaksiya jarayonida vodorod oksidlanib, suv hosil qiladi, mis esa oksiddan oddiy moddaga (Cu) qaytariladi.

Foydalanish sohalari

Vodorod bor katta ahamiyatga ega odamlar uchun va turli sohalarda qo'llanilishini topadi:

1. Kimyo sanoatida xomashyo, boshqa tarmoqlarda yoqilg'i hisoblanadi. Vodorodsiz va neft-kimyo va neftni qayta ishlash korxonalarisiz ishlamang.
2. Elektr energetika sanoatida bu oddiy modda sovutuvchi vosita vazifasini bajaradi.
3. Qora va rangli metallurgiyada vodorod qaytaruvchi rol o'ynaydi.
4. Ushbu yordam bilan mahsulotlarni qadoqlashda inert muhit yaratiladi.
5. Farmatsevtika sanoati vodorod peroksid ishlab chiqarishda reagent sifatida vodoroddan foydalanadi.
6. Meteorologik zondlar bu engil gaz bilan to'ldirilgan.
7. Ushbu element raketa dvigatellari uchun yoqilg'ini kamaytiradigan vosita sifatida ham tanilgan.

Olimlar bir ovozdan vodorod yoqilg'isi energetika sohasida yetakchi bo'lishini taxmin qilmoqdalar.

Sanoatda kvitansiya

Sanoatda vodorod suvda erigan ishqoriy metallarning xloridlari yoki gidroksidlari ta'sirida elektroliz yo'li bilan ishlab chiqariladi. Shu tarzda vodorodni bevosita suvdan olish ham mumkin.

Shu maqsadda koks yoki metanning bug 'bilan konversiyasi qo'llaniladi. Metanning yuqori haroratda parchalanishi ham vodorod hosil qiladi. Koks gazini fraksiyonel usulda suyultirish vodorodni sanoat ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi.

Laboratoriyada olish

Laboratoriyada vodorod ishlab chiqarish uchun Kipp apparati qo'llaniladi.

Reaktivlar xlorid yoki sulfat kislota va sink. Reaksiya natijasida vodorod hosil bo'ladi.

Tabiatda vodorodni topish

Vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan elementdir. Yulduzlarning, shu jumladan Quyosh va boshqa kosmik jismlarning asosiy qismini vodorod tashkil qiladi.

IN er qobig'i bu faqat 0,15% ni tashkil qiladi. U ko'plab minerallarda mavjud, barchasida organik moddalar, shuningdek, sayyoramiz yuzasining 3/4 qismini qoplagan suvda.

IN yuqori qatlamlar atmosfera, sof vodorod izlarini aniqlash mumkin. U bir qator yonuvchi tabiiy gazlarda ham uchraydi.

Gazsimon vodorod eng yupqasi, suyuq vodorod esa sayyoramizdagi eng zich moddadir. Vodorod yordamida, agar siz nafas olsangiz, ovozning tembrini o'zgartirishingiz va nafas olayotganda gapirishingiz mumkin.

Eng kuchli vodorod bombasi eng engil atomning bo'linishiga asoslangan.

Vodorodning kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda molekulyar vodorod nisbatan faol emas, to'g'ridan-to'g'ri faqat eng faol nometallar bilan (ftor bilan, yorug'likda ham xlor bilan) birlashadi. Biroq, qizdirilganda, u ko'plab elementlar bilan reaksiyaga kirishadi.

Vodorod oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi:

- vodorodning metallar bilan o'zaro ta'siri shakllanishiga olib keladi murakkab moddalar- gidridlar, ularning kimyoviy formulalarida metall atomi doimo birinchi o'rinda turadi:

Yuqori haroratda vodorod bevosita reaksiyaga kirishadi ba'zi metallar bilan(ishqoriy, ishqoriy er va boshqalar), oq kristall moddalarni hosil qiluvchi metall gidridlari (Li H, Na H, KH, CaH 2 va boshqalar):

H 2 + 2Li = 2LiH

Metall gidridlar mos keladigan gidroksidi va vodorod hosil bo'lishi bilan suvda oson parchalanadi:

Sa H 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

- vodorod metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sir qilganda uchuvchi vodorod birikmalari hosil bo'ladi. IN kimyoviy formula uchuvchi vodorod birikmasi, vodorod atomi PSCEdagi joylashuviga qarab birinchi yoki ikkinchi o'rinda bo'lishi mumkin (slayddagi plastinkaga qarang):

1). Kislorod bilan Vodorod suv hosil qiladi:

Video "Vodorodning yonishi"

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q

Oddiy haroratlarda reaktsiya juda sekin, 550 ° C dan yuqori - portlash bilan davom etadi. (2 hajm H 2 va 1 hajm O 2 aralashmasi deyiladi portlovchi gaz) .

Video "Portlovchi gazning portlashi"

Video "Portlovchi aralashmani tayyorlash va portlatish"

2). Galogenlar bilan Vodorod vodorod galogenidlarini hosil qiladi, masalan:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

Vodorod ftor bilan (qorong'u va -252°C da ham) portlaydi, xlor va brom bilan faqat yoritilganda yoki qizdirilganda, yod bilan esa qizdirilganda reaksiyaga kirishadi.

3). Azot bilan Vodorod ammiak hosil bo'lishi bilan reaksiyaga kirishadi:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

faqat katalizatorda va yuqori harorat va bosimlarda.

4). Qizdirilganda vodorod kuchli reaksiyaga kirishadi oltingugurt bilan:

H 2 + S \u003d H 2 S (vodorod sulfidi),

selen va tellur bilan ancha qiyin.

5). toza uglerod bilan Vodorod katalizatorsiz faqat yuqori haroratlarda reaksiyaga kirisha oladi:

2H 2 + C (amorf) = CH 4 (metan)

- Vodorod metall oksidlari bilan almashtirish reaksiyasiga kiradi , mahsulotlarda suv hosil bo'lganda va metall kamayadi. Vodorod - qaytaruvchi moddaning xususiyatlarini ko'rsatadi:

Vodorod ishlatiladi ko'plab metallarni qayta tiklash uchun, chunki u ularning oksidlaridan kislorodni oladi:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O va boshqalar.

Vodorodni qo'llash

Video "Vodoroddan foydalanish"

Hozirgi vaqtda vodorod juda katta miqdorda ishlab chiqarilmoqda. Uning juda katta qismi ammiak sintezida, yog'larni gidrogenlashda va ko'mir, yog'lar va uglevodorodlarni gidrogenlashda ishlatiladi. Bundan tashqari, vodorod xlorid kislotasi, metil spirti, siyan kislotasi sintezida, metalllarni payvandlash va zarb qilishda, shuningdek, cho'g'lanma lampalar va qimmatbaho toshlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Vodorod 150 atm dan yuqori bosim ostida silindrlarda sotiladi. Ular quyuq yashil rangga bo'yalgan va qizil rangli "Vodorod" yozuvi bilan ta'minlangan.

Vodorod suyuq yog'larni qattiq yog'larga aylantirish (gidrogenlash), ko'mir va mazutni gidrogenlash orqali suyuq yoqilg'i ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Metallurgiyada vodorod oksidlar yoki xloridlarni qaytaruvchi vosita sifatida metallar va nometalllarni (germaniy, kremniy, galiy, sirkoniy, gafniy, molibden, volfram va boshqalar) olish uchun ishlatiladi.

Vodorodning amaliy qo'llanilishi xilma-xildir: u odatda sharlar bilan to'ldiriladi, kimyo sanoatida u juda ko'p ishlab chiqarish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi. muhim mahsulotlar(ammiak va boshqalar), oziq-ovqatda - o'simlik yog'laridan qattiq yog'lar ishlab chiqarish uchun va hokazo. Kislorodda vodorodning yonishi natijasida hosil bo'lgan yuqori harorat (2600 ° S gacha), o'tga chidamli metallarni, kvartsni eritish uchun ishlatiladi. , va hokazo. Suyuq vodorod eng samarali reaktiv yoqilg'ilardan biridir. Yillik dunyoda vodorod iste'moli 1 million tonnadan oshadi.

SIMULYATORLAR

№ 2. Vodorod

MUSTAHKAMLASH UCHUN VAZIFALAR

Vazifa raqami 1
Vodorodning quyidagi moddalar bilan oʻzaro taʼsir qilish reaksiyalari tenglamalarini tuzing: F 2, Ca, Al 2 O 3, simob oksidi (II), volfram oksidi (VI). Reaksiya mahsulotlarini nomlang, reaksiya turlarini ko'rsating.

Vazifa raqami 2
O'zgartirishlarni sxema bo'yicha bajaring:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Vazifa raqami 3.
8 g vodorodni yondirish orqali olinadigan suvning massasini hisoblang?