Les propietats físiques d'hidrogen. Propietats i ús d'hidrogen

L'hidrogen H - element químic, un dels més comuns en el nostre univers. massa d'hidrogen com un element en la composició de matèria és de 75% del contingut total d'àtoms d'un altre tipus. Ell entra en la connexió més crucial i vital per al planeta - aigua. Una característica distintiva d'hidrogen és també un fet que és el primer element en la taula periòdica dels elements químics D. I. Mendeleeva.

Descobriment i la investigació

El primer esment d'hidrogen en els escrits de data Paracels al segle XVI. No obstant això, el seu aïllament a partir d'una barreja gasosa d'aire i la investigació propietats inflamables s'ha fet en els científics del segle XVII Lemaire. L'hidrogen estudiat a fons el químic anglès i científic físic Henry Cavendish, que va demostrar empíricament que la massa d'hidrogen més baix en comparació amb altres gasos. En etapes posteriors del desenvolupament de la ciència, molts científics van treballar amb ell, com Lavoisier, qui el va anomenar "aigua generada."

Característica de la situació PSKHE

Element, l'obertura de la taula periòdica D. I. Mendeleeva - és hidrogen. Les propietats físiques i químiques de l'àtom exhibeixen certa dualitat perquè l'hidrogen pertanyen simultàniament al primer grup, el subgrup principal, si es comporta com un metall i dóna sol electró en el procés de reacció química i la setena - en el cas de capa de valència està completament ple, és a dir, la recepció partícules negatives, el que la caracteritza com similar a un halogen.

Característiques de l'estructura electrònica de l'element

Les propietats de l' àtom d'hidrogen de substàncies complexes a la qual està inclòs, i una substància simple de N ₂ està determinada principalment per la configuració electrònica d'hidrogen. La partícula té un electró amb Z = (-1), que gira en la seva òrbita al voltant del nucli que conté un protó amb una unitat de massa i càrrega positiva (1). Els seus 1s configuració electrònica registren com ^1, el que indica la presència d'una partícula negativa en si mateix per a la primera i única d'hidrogen s-orbitals.

Quan aïllament o d'electrons d'entrada i un àtom de l'element té la propietat que s'uneix amb metalls catió obtingut. Essencialment ió hidrogen - és partícula elemental positiva. Per tant, l'electró sense d'hidrogen anomenat simplement un protó.

propietats físiques

Quan es descriuen les propietats físiques de hidrogen breument, és un gas incolor, poc soluble amb una massa relativa atòmica de 2, 14,5 vegades més lleuger que l'aire, la temperatura de liqüefacció de -252.8 graus centígrads.

En l'experiment, es pot veure fàcilment que el H ₂ és la més fàcil. És suficient per omplir les tres boles diferents materials - hidrogen, diòxid de carboni, típicament aire - i simultàniament alliberar-los de la mà. El més ràpid que arriba a terra, que s'omple amb _CO2 després de gotes bufades barreja d'aire que comprèn H ₂ i tot lloc al sostre.

Un petit pes i la mida de l'hidrogen partícules justifiquen la seva capacitat de penetrar a través de diversos materials. En l'exemple de la mateixa pilota en aquest fàcil de fer un parell de dies després que es desinfla com simplement el gas passarà a través del cautxú. A més, l'hidrogen pot acumular-se en l'estructura de certs metalls (pal·ladi o platí), i quan s'eleva la temperatura per evaporar d'ell.

hidrogen Propietat d'utilitzar amb moderació en el laboratori per a la seva desplaçar mètode d'aïllament d'aigua. Propietats físiques d'hidrogen (taula il·lustra a continuació conté els paràmetres bàsics) defineixen el seu àmbit d'aplicació i mètodes de preparació.

La composició isotòpica

Igual que molts altres membres del sistema periòdic dels elements químics, hidrogen té diversos isòtops naturals, àtoms és a dir, amb el mateix nombre de protons en el nucli, però diferent nombre de neutrons - partícules amb massa càrrega zero i la unitat. Exemples d'àtoms que tenen propietat similar - oxigen, carboni, clor, brom i similars, incloent radioactius.

Les propietats físiques d'hidrogen ¹ H, el més estès dels representants d'aquest grup són significativament diferents de les de les característiques dels seus companys. En particular, les diferents característiques de les substàncies a què pertanyen. Per tant, hi ha una aigua normal i deuterat que conté en la seva composició en lloc d'un àtom d'hidrogen amb només un protó deuteri ² H - isòtop amb dues partícules elementals: positiva i no carregats. Aquest isòtop és dues vegades més pesada del normal d'hidrogen, el que explica la diferència fonamental en les propietats dels compostos que formen. La naturalesa del deuteri va trobar en 3200 vegades més rar que l'hidrogen. Tercer Representant - triti, ³ H, en el nucli que té dos protons i un neutró.

Els mètodes per preparar i aïllar

Laboratory i mètodes industrials de producció d'hidrogen són força diferents. D'aquesta manera, petites quantitats de gas és produït principalment per les reaccions que impliquen minerals, i la producció a gran escala de cada vegada més l'ús de la síntesi orgànica.

Les següents reaccions químiques s'utilitzen al laboratori:

1. Les reaccions de metalls alcalins i alcalinoterris amb aigua per formar alcalí i el gas desitjat.
2. L'electròlisi d'una solució aquosa d'electròlit a l'ànode s'allibera H ₂ ↑, i el càtode - oxigen.
3. hidrurs de descomposició de metalls alcalins amb aigua, àlcali i els productes són, respectivament, el gas H ₂ ↑.
4. Reaccionant àcid diluït amb metalls per formar sals i H ₂ ↑.
5. L'acció d'un àlcali en silici, alumini i zinc també contribueix a l'alliberament d'hidrogen en paral·lel per formar sals complexes.

En benefici gas industrial obtinguda per tècniques com ara:

1. La descomposició tèrmica del metà en presència d'un catalitzador amb les seves substàncies elementals constitutius (350 graus arriba al valor d'aquests paràmetres com la temperatura) - hidrogen H ₂ i C. ↑ carboni
2. La transmissió de vapor d'aigua a través del coc a 1000 ° C per formar diòxid de carboni CO ₂ i H ₂ ↑ (el mètode més comú).
3. La conversió de gas metà en el catalitzador de níquel a temperatures de fins a 800 graus.
4. L'hidrogen és un subproducte durant l'electròlisi de solucions aquoses de clorur de potassi o sodi.

interaccions químiques: disposicions generals

Les propietats físiques d'hidrogen expliquen en gran mesura el seu comportament en els processos de resposta amb un compost particular. València de l'hidrogen és 1, ja que es troba a la taula periòdica en el primer grup, i exhibeix un estat d'oxidació diferent. En tots els compostos, excepte hidrurs, sd hidrogen = (1+) en molècules de tipus CNS, CN _2, CN _març - (1).

Una molècula de gas hidrogen, forma proporcionant parell d'electrons generalitzada, compost de dos àtoms i bastant estable energèticament, per aquesta raó, en condicions normals més inerts en la reacció i entra en el canvi de condicions normals. Depenent del grau d'oxidació de l'hidrogen com altres substàncies, pot servir tant com un oxidant i un reductor.

Les substàncies que reaccionen per formar hidrogen i

interacció Elemental per formar un complex substàncies (sovint a temperatures elevades):

1. El metall alcalí i alcalinoterri + H = hidrur.
2. Halogen + H ₂ = halur d'hidrogen.
3. Sofre + = sulfur d'hidrogen.
4. Oxygen + _H2O = aigua.
5. Carbon + H = metà.
6. Nitrogen + H ₂ = amoníac.

Interacció amb substàncies complexes:

1. Preparació de gas de síntesi a partir de monòxid de carboni i hidrogen.
2. La recuperació de metalls a partir dels seus òxids amb H _2.
3. saturació d'hidrogen d'hidrocarburs alifàtics insaturats.

enllaç d'hidrogen

Les propietats físiques d'hidrogen són tals que permeti que, en estar en connexió amb un element electronegatiu, per formar un tipus especial de connexió amb el mateix àtom de les molècules adjacents que tenen parells d'electrons no compartits (per exemple, oxigen, nitrogen i fluor). L'exemple més clar d'això és una millor visió d'aquest fenomen - és aigua. Es pot dir enllaços d'hidrogen cosides són més febles que covalent o iònic, però a causa del fet que molts d'ells tenen una influència significativa en les propietats de les substàncies. De fet, enllaç d'hidrogen - és la interacció electrostàtica, que s'uneix molècules d'aigua en dímers i polímers, el que demostra el seu alt punt d'ebullició.

L'hidrogen en la composició de compostos minerals

La composició d'àcids inorgànics inclouen protó - àtom de catió tal com hidrogen. residu d'àcid substància que té un grau d'oxidació més gran que (-1) és aquest compost polibásico. En l'actualitat hi ha diversos àtoms d'hidrogen, el que fa la dissociació de diverses etapes en solucions aquoses. Cada residu d'àcid de protons posterior separa de més difícil. Per quantificar el contingut d'hidrogen en el medi ambient està determinada per la seva acidesa.

L'hidrogen conté grups hidroxil i bases. Estan connectats a l'àtom d'hidrogen de l'oxigen, el que resulta en el grau d'oxidació dels residus d'àlcali sempre igual a (-1). En el contingut de grups hidroxil en un entorn definit per la seva basicitat.

L'ús de l'activitat humana

Els cilindres amb una substància, així com recipients amb altres gasos liquats tals com l'oxigen, tenen un aspecte específic. Van pintar un color fosc-verd amb un vermell lletres "hidrogen" brillant. El gas s'injecta en el globus a una pressió d'al voltant de 150 atmosferes. Les propietats físiques d'hidrogen, en particular la facilitat d'estat d'agregació gasós i s'utilitza per a l'ompliment amb una barreja de globus d'heli, sonant globus, etc.

Hidrogen, les propietats físiques i químiques que les persones han après a utilitzar fa molts anys, en el moment involucrat en moltes indústries. La seva massa principal va a la producció d'amoníac. També hidrogen està implicat en la producció de metalls (hafni, germani, gal·li, silici, molibdè, tungstè, zirconi, i altres) dels òxids, parlant en la reacció com un agent reductor i una sal de l'àcid cianhídric, alcohol metílic, i el combustible líquid també sintètic. La indústria alimentària utilitza per convertir olis vegetals en greixos sòlids.

propietats químiques definides, i la utilització d'hidrogen en diversos processos d'hidrogenació i la hidrogenació de greixos, carbó, hidrocarburs, olis i oli combustible pesat. Amb ell produir gemmes, incandescent, passar la forja i la soldadura de productes metàl·lics sota la influència de la flama d'oxigen-hidrogen.