Ջրածին - ինչ է դա: Հատկություններ և արժեք. Ջրածին - ինչ է այս նյութը: Ջրածնի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները

Ջրածինը հատուկ տարր է, որը զբաղեցնում է միանգամից երկու բջիջ պարբերական համակարգՄենդելեևը։ Այն գտնվում է հակադիր հատկություններով տարրերի երկու խմբերում, և այս հատկանիշն այն դարձնում է յուրահատուկ։ Ջրածինը է պարզ նյութև շատ բարդ միացությունների անբաժանելի մասն է, այն օրգանածին և կենսագեն տարր է։ Արժե մանրամասն ծանոթանալ դրա հիմնական հատկանիշներին և հատկություններին:

Ջրածինը Մենդելեևի պարբերական համակարգում

Ջրածնի հիմնական հատկանիշները նշված են.

• տարրի սերիական համարը 1 է (կան նույն թվով պրոտոններ և էլեկտրոններ);
• ատոմային զանգվածը 1,00795 է;
• ջրածինը ունի երեք իզոտոպ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի հատուկ հատկություններ.
• միայն մեկ էլեկտրոնի պարունակության շնորհիվ ջրածինը կարող է դրսևորել վերականգնող և օքսիդացնող հատկություններ, իսկ էլեկտրոնի նվիրաբերումից հետո ջրածինը ունի ազատ ուղեծիր, որը մասնակցում է քիմիական կապերի ձևավորմանը՝ ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի.
• ջրածինը ցածր խտությամբ թեթև տարր է.
• ջրածինը ուժեղ վերականգնող նյութ է, այն բացում է խումբը ալկալիական մետաղներհիմնական ենթախմբի առաջին խմբում;
• երբ ջրածինը փոխազդում է մետաղների և այլ ուժեղ վերականգնող նյութերի հետ, այն ընդունում է նրանց էլեկտրոնը և դառնում օքսիդացնող նյութ։ Նման միացությունները կոչվում են հիդրիդներ։ Ըստ նշված հատկանիշի՝ ջրածինը պայմանականորեն պատկանում է հալոգենների խմբին (աղյուսակում վերևում բերված է ֆտորը՝ փակագծերում), որոնց հետ ունի նմանություններ։

Ջրածինը որպես պարզ նյութ

Ջրածինը գազ է, որի մոլեկուլը բաղկացած է երկուսից. Այս նյութը հայտնաբերվել է 1766 թվականին բրիտանացի գիտնական Հենրի Քավենդիշի կողմից։ Նա ապացուցեց, որ ջրածինը գազ է, որը պայթում է, երբ փոխազդում է թթվածնի հետ։ Ջրածինը ուսումնասիրելուց հետո քիմիկոսները պարզեցին, որ այս նյութը ամենաթեթևն է մարդուն հայտնի բոլոր նյութերից:

Մեկ այլ գիտնական՝ Լավուազյեն տարերքին տվել է «hydrogenium» անունը, որը լատիներեն նշանակում է «ջուր ծնել»։ 1781 թվականին Հենրի Քավենդիշը ապացուցեց, որ ջուրը թթվածնի և ջրածնի համակցություն է։ Այլ կերպ ասած՝ ջուրը թթվածնի հետ ջրածնի ռեակցիայի արդյունքն է։ Ջրածնի այրվող հատկությունները հայտնի էին նույնիսկ հին գիտնականներին. համապատասխան գրառումները թողել է Պարասելսուսը, ով ապրել է 16-րդ դարում։

Մոլեկուլային ջրածինը բնական գազային միացություն է, որը տարածված է բնության մեջ, որը բաղկացած է երկու ատոմից և երբ առաջանում է այրվող բեկոր: Ջրածնի մոլեկուլը կարող է քայքայվել ատոմների մեջ, որոնք վերածվում են հելիումի միջուկների, քանի որ դրանք կարող են մասնակցել միջուկային ռեակցիաներ. Նման գործընթացները պարբերաբար տեղի են ունենում տիեզերքում և Արեգակի վրա։

Ջրածինը և նրա ֆիզիկական հատկությունները

Ջրածինը ունի հետևյալ ֆիզիկական պարամետրերը.

• եռում է -252,76 °C;
• հալվում է -259,14 °C-ում; *նշված ջերմաստիճանի սահմաններում ջրածինը անհոտ, անգույն հեղուկ է.
• ջրածինը մի փոքր լուծելի է ջրի մեջ;
• Ջրածինը տեսականորեն կարող է անցնել մետաղական վիճակի, երբ տրամադրվում է հատուկ պայմաններ(ցածր ջերմաստիճան և բարձր ճնշում);
• մաքուր ջրածինը պայթուցիկ և այրվող նյութ է.
• ջրածինը կարողանում է ցրվել մետաղների հաստությամբ, հետևաբար լավ է լուծվում դրանց մեջ.
• ջրածինը 14,5 անգամ ավելի թեթև է, քան օդը.
• բարձր ճնշման դեպքում կարելի է ձեռք բերել պինդ ջրածնի ձյունանման բյուրեղներ։

Ջրածնի քիմիական հատկությունները

Լաբորատոր մեթոդներ.

• նոսր թթուների փոխազդեցություն ակտիվ մետաղների և միջին ակտիվության մետաղների հետ.
• մետաղների հիդրիդների հիդրոլիզ;
• ռեակցիա ալկալային և հողալկալիական մետաղների ջրի հետ:

Ջրածնի միացություններ.

Ջրածնի հալոգենիդներ; ոչ մետաղների ցնդող ջրածնային միացություններ; հիդրիդներ; հիդրօքսիդներ; ջրածնի հիդրօքսիդ (ջուր); ջրածնի պերօքսիդ; օրգանական միացություններ (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր, վիտամիններ, լիպիդներ, եթերային յուղերհորմոններ): Սեղմեք՝ սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի հատկությունների ուսումնասիրության անվտանգ փորձերը տեսնելու համար:

Ստացված ջրածինը հավաքելու համար հարկավոր է փորձանոթը շրջված պահել: Ջրածինը չի կարող հավաքվել ինչպես ածխաթթու գազը, քանի որ այն շատ ավելի թեթեւ է, քան օդը։ Ջրածինը արագ գոլորշիանում է, և օդի հետ խառնվելիս (կամ մեծ կուտակման մեջ) այն պայթում է։ Հետեւաբար, անհրաժեշտ է շրջել խողովակը: Լրացնելուց անմիջապես հետո խողովակը փակվում է ռետինե խցանով։

Ջրածնի մաքրությունը ստուգելու համար պետք է փորձանոթի վզին մի վառված լուցկի բերել։ Եթե ​​խուլ և հանդարտ փոփխություն է տեղի ունենում, գազը մաքուր է, և օդի կեղտը նվազագույն է: Եթե ​​փոփ ձայնը բարձր է և սուլում է, ապա փորձանոթի գազը կեղտոտ է, այն պարունակում է օտար բաղադրիչների մեծ մասնաբաժին:

Ուշադրություն. Մի փորձեք ինքներդ կրկնել այս փորձերը:

16-17-րդ դարերի քիմիկոսների աշխատություններում բազմիցս նշվել է մետաղների վրա թթուների ազդեցության ժամանակ այրվող գազի արտանետումը։ 1766 թվականին Գ.Քավենդիշը հավաքել և ուսումնասիրել է արձակված գազը՝ այն անվանելով «այրվող օդ»։ Լինելով ֆլոգիստոնի տեսության կողմնակից՝ Քավենդիշը կարծում էր, որ այս գազը մաքուր ֆլոգիստոն է։ 1783 թվականին Ա.Լավուազյեն, վերլուծելով և սինթեզելով ջուրը, ապացուցել է դրա բաղադրության բարդությունը, իսկ 1787 թվականին նա սահմանել է «այրվող օդը» որպես նոր. քիմիական տարր(Ջրածին) և տվեց նրան ժամանակակից անունջրածին (հունարեն hydor - ջուր և gennao - ծնել), ինչը նշանակում է «ջուր ծնել»; այս արմատը օգտագործվում է ջրածնի միացությունների և դրա մասնակցությամբ գործընթացների անվանումներում (օրինակ՝ հիդրիդներ, հիդրոգենացում)։ Ժամանակակից ռուսերեն «Ջրածին» անվանումը առաջարկվել է Մ.Ֆ. Սոլովյովի կողմից 1824 թ.

Ջրածնի բաշխումը բնության մեջ.Ջրածինը լայնորեն տարածված է բնության մեջ, նրա պարունակությունը երկրակեղևում (լիթոսֆերա և հիդրոսֆերա) կազմում է զանգվածային 1%, իսկ ատոմների քանակով՝ 16%։ Ջրածինը Երկրի վրա ամենատարածված նյութի մի մասն է՝ ջուրը (11,19% Ջրածին զանգվածով), ածուխ, նավթ, բնական գազեր, կավ կազմող միացություններում, ինչպես նաև կենդանական և բուսական օրգանիզմների (այսինքն՝ բաղադրության մեջ): սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ճարպեր, ածխաջրեր և այլն): Ջրածինը չափազանց հազվադեպ է ազատ վիճակում, այն փոքր քանակությամբ հանդիպում է հրաբխային և այլ բնական գազերում: Մթնոլորտում առկա է ազատ ջրածնի աննշան քանակություն (0,0001% ըստ ատոմների քանակի): Երկրի մերձակայքում ջրածինը պրոտոնների հոսքի տեսքով կազմում է Երկրի ներքին («պրոտոն») ճառագայթային գոտին։ Ջրածինը տիեզերքում ամենաառատ տարրն է: Պլազմայի տեսքով այն կազմում է Արեգակի և աստղերի մեծ մասի զանգվածի մոտ կեսը, միջաստեղային միջավայրի և գազային միգամածությունների գազերի մեծ մասը։ Ջրածինը առկա է մի շարք մոլորակների մթնոլորտում և գիսաստղերում՝ ազատ H 2 , մեթան CH 4 , ամոնիակ NH 3 , ջուր H 2 O, ռադիկալներ՝ CH, NH, OH, SiH, PH և այլն։ Ջրածինը մտնում է պրոտոնային հոսքի տեսքով Արեգակի կորպուսուլյար ճառագայթման և տիեզերական ճառագայթների մեջ։

Ջրածնի իզոտոպներ, ատոմ և մոլեկուլ:Սովորական ջրածինը բաղկացած է 2 կայուն իզոտոպների խառնուրդից՝ թեթև ջրածին կամ պրոտիում (1 H) և ծանր ջրածին կամ դեյտերիում (2 H կամ D): Բնական ջրածնի միացություններում 2 H-ի 1 ատոմում կա միջինում 6800 1 H ատոմ: Ռադիոակտիվ իզոտոպ զանգվածային համարը 3-ը կոչվում է գերծանր ջրածին կամ տրիտում (3 H, կամ T), փափուկ β-ճառագայթմամբ և կիսամյակի T ½ = 12,262 տարի: Բնության մեջ տրիտումը ձևավորվում է, օրինակ, մթնոլորտային ազոտից տիեզերական ճառագայթների նեյտրոնների ազդեցության տակ. մթնոլորտում այն ​​աննշան է (4 10 -15% ընդհանուր թիվըջրածնի ատոմներ): Ստացվել է չափազանց անկայուն իզոտոպ 4 H: 1 H, 2 H, 3 H և 4 H իզոտոպների զանգվածային թվերը, համապատասխանաբար 1, 2, 3 և 4, ցույց են տալիս, որ պրոտիումի ատոմի միջուկը պարունակում է միայն մեկ պրոտոն՝ դեյտերիում։ - մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն, տրիտում - մեկ պրոտոն և 2 նեյտրոն, 4 H - մեկ պրոտոն և 3 նեյտրոն: Ջրածնի իզոտոպների զանգվածների մեծ տարբերությունն առաջացնում է նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների ավելի նկատելի տարբերություն, քան այլ տարրերի իզոտոպների դեպքում։

Ջրածնի ատոմն ունի ամենապարզ կառուցվածքը մնացած բոլոր տարրերի ատոմներից՝ բաղկացած է միջուկից և մեկ էլեկտրոնից։ Միջուկով էլեկտրոնի միացման էներգիան (իոնացման պոտենցիալ) 13,595 էՎ է։ Չեզոք ատոմ Ջրածինը կարող է նաև կցել երկրորդ էլեկտրոնը՝ ձևավորելով բացասական իոն H - այս դեպքում երկրորդ էլեկտրոնի կապակցման էներգիան չեզոք ատոմի հետ (էլեկտրոնի մերձեցում) կազմում է 0,78 էՎ։ Քվանտային մեխանիկան հնարավորություն է տալիս հաշվարկել Ջրածնի ատոմի բոլոր հնարավոր էներգիայի մակարդակները և, հետևաբար, տալ նրա ատոմային սպեկտրի ամբողջական մեկնաբանությունը։ Ջրածնի ատոմն օգտագործվում է որպես մոդելային ատոմ այլ, ավելի բարդ ատոմների էներգիայի մակարդակների քվանտային մեխանիկական հաշվարկներում։

Ջրածնի H 2 մոլեկուլը բաղկացած է երկու ատոմներից, որոնք միացված են կովալենտային քիմիական կապով։ Դիսոցացիայի (այսինքն՝ ատոմների քայքայման) էներգիան 4,776 էՎ է։ Միջատոմային հեռավորությունը միջուկների հավասարակշռության դիրքում 0,7414Å է։ Բարձր ջերմաստիճաններում մոլեկուլային Ջրածինը տարանջատվում է ատոմների (2000°C դիսոցման աստիճանը 0,0013 է, 5000°C՝ 0,95)։ Ատոմային ջրածինը նույնպես ձևավորվում է տարբեր քիմիական ռեակցիաներ(օրինակ՝ Zn-ի ազդեցությունը աղաթթվի վրա)։ Սակայն ատոմային վիճակում Ջրածնի գոյությունը միայն տևում է կարճ ժամանակ, ատոմները վերամիավորվում են H 2 մոլեկուլների մեջ։

Ջրածնի ֆիզիկական հատկությունները.Ջրածինը բոլոր հայտնի նյութերից ամենաթեթևն է (14,4 անգամ ավելի թեթև, քան օդը), խտությունը՝ 0,0899 գ/լ 0°C և 1 ատմ։ Ջրածինը եռում է (հեղուկանում) և հալվում (պինդանում) համապատասխանաբար -252,8°C և -259,1°C ջերմաստիճանում (միայն հելիումն ավելի շատ է ցածր ջերմաստիճաններհալման և եռման): Ջրածնի կրիտիկական ջերմաստիճանը շատ ցածր է (-240°C), ուստի նրա հեղուկացումը կապված է մեծ դժվարությունների հետ. կրիտիկական ճնշում 12,8 կգ/սմ 2 (12,8 ատմ), կրիտիկական խտություն 0,0312 գ/սմ 3: Ջրածինն ունի ամենաբարձր ջերմային հաղորդունակությունը բոլոր գազերից, որը հավասար է 0,174 W/(m·K) 0°С և 1 ատմ, այսինքն՝ 4,16·10 -4 կալ/(s·cm·°С): Հատուկ ջերմությունՋրածին 0 ° C և 1 ատմ C p 14,208 կՋ / (կգ K), այսինքն, 3,394 կկալ / (գ ° C): Ջրածինը փոքր-ինչ լուծելի է ջրի մեջ (0,0182 մլ/գ 20°C և 1 ատմ ջերմաստիճանում), բայց լավ է շատ մետաղներում (Ni, Pt, Pa և այլն), հատկապես պալադիումում (850 ծավալ Pd-ի 1 ծավալի համար): Մետաղներում ջրածնի լուծելիությունը կապված է դրանց միջով ցրվելու ունակության հետ. Դիֆուզիան ածխածնի համաձուլվածքի (օրինակ՝ պողպատի) միջոցով երբեմն ուղեկցվում է համաձուլվածքի քայքայմամբ՝ ջրածնի և ածխածնի փոխազդեցության պատճառով (այսպես կոչված, ածխաթթվացում)։ Հեղուկ ջրածինը շատ թեթև է (խտությունը -253°C-ում 0,0708 գ/սմ3) և հեղուկ (մածուցիկությունը -253°C-ում 13,8 ցենտիպոիզ):

Ջրածնի քիմիական հատկությունները.Միացությունների մեծ մասում ջրածինը ցուցադրում է վալենտություն (ավելի ճիշտ՝ օքսիդացման աստիճան) +1, ինչպես նատրիումը և այլ ալկալիական մետաղները. սովորաբար այն համարվում է որպես Մենդելեևի համակարգի I խմբի վերնագրով այս մետաղների անալոգը: Այնուամենայնիվ, մետաղների հիդրիդներում ջրածնի իոնը բացասական լիցքավորված է (օքսիդացման վիճակ -1), այսինքն, Na + H - հիդրիդը կառուցված է Na + Cl - քլորիդի նման: Այս և մի քանի այլ փաստեր (Ջրածնի և հալոգենների ֆիզիկական հատկությունների սերտությունը, օրգանական միացություններում ջրածինը փոխարինելու հալոգենների կարողությունը) հիմք են տալիս ջրածինը ներառել նաև պարբերական համակարգի VII խմբում։ ժամը նորմալ պայմաններմոլեկուլային Ջրածինը համեմատաբար անգործուն է, ուղղակիորեն զուգակցվում է միայն ամենաակտիվ ոչ մետաղների հետ (ֆտորի հետ, իսկ լույսի ներքո նաև քլորի հետ): Այնուամենայնիվ, երբ տաքացվում է, այն արձագանքում է բազմաթիվ տարրերի հետ: Ատոմային ջրածինը մոլեկուլային ջրածնի համեմատ ավելացել է քիմիական ակտիվություն: Ջրածինը միանում է թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր.

H 2 + 1/2 O 2 \u003d H 2 O

285,937 կՋ/մոլ, այսինքն՝ 68,3174 կկալ/մոլ ջերմություն (25 ° C և 1 ատմ ջերմաստիճանում): Սովորական ջերմաստիճանում ռեակցիան ընթանում է չափազանց դանդաղ՝ 550 ° C-ից բարձր՝ պայթյունով: Ջրածին-թթվածին խառնուրդի պայթյունավտանգ սահմաններն են (ըստ ծավալի) 4-ից մինչև 94% H 2, իսկ ջրածին-օդ խառնուրդը՝ 4-ից 74% H 2 (2 ծավալ H 2 և 1 ծավալ O խառնուրդ. 2-ը կոչվում է պայթուցիկ գազ): Ջրածինը օգտագործվում է շատ մետաղներ նվազեցնելու համար, քանի որ այն խլում է թթվածինը դրանց օքսիդներից.

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O,

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O և այլն:

Հալոգենների հետ Ջրածինը առաջացնում է ջրածնի հալոգենիդներ, օրինակ.

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl:

Ջրածինը պայթում է ֆտորի հետ (նույնիսկ մթության մեջ և -252°C-ում), քլորի և բրոմի հետ արձագանքում է միայն լուսավորության կամ տաքացման դեպքում, իսկ յոդի հետ՝ միայն տաքացման դեպքում։ Ջրածինը փոխազդում է ազոտի հետ՝ առաջացնելով ամոնիակ.

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

միայն կատալիզատորի վրա և բարձր ջերմաստիճանի և ճնշման դեպքում: Ջրածինը տաքացնելիս ակտիվորեն արձագանքում է ծծմբի հետ.

H 2 + S \u003d H 2 S (ջրածնի սուլֆիդ),

շատ ավելի դժվար է սելենի և տելուրիումի հետ: Ջրածինը կարող է մաքուր ածխածնի հետ առանց կատալիզատորի արձագանքել միայն բարձր ջերմաստիճաններում.

2H 2 + C (ամորֆ) = CH 4 (մեթան):

Ջրածինը ուղղակիորեն փոխազդում է որոշ մետաղների հետ (ալկալիներ, ալկալային հող և այլն)՝ առաջացնելով հիդրիդներ.

H 2 + 2Li = 2LiH:

Կարևոր գործնական արժեքունեն ջրածնի ռեակցիաներ ածխածնի երկօքսիդի հետ (II), որոնցում, կախված ջերմաստիճանից, ճնշումից և կատալիզատորից, առաջանում են տարբեր օրգանական միացություններ, օրինակ՝ HCHO, CH 3 OH և այլն։ Չհագեցած ածխաջրածինները փոխազդում են ջրածնի հետ՝ դառնալով հագեցած, օրինակ.

C n H 2n + H 2 \u003d C n H 2n + 2:

Ջրածնի և նրա միացությունների դերը քիմիայում բացառիկ մեծ է։ Ջրածինը որոշում է այսպես կոչված պրոտիկ թթուների թթվային հատկությունները։ Ջրածինը հակված է որոշակի տարրերի հետ այսպես կոչված ջրածնային կապ ձևավորելու, ինչը որոշիչ ազդեցություն ունի բազմաթիվ օրգանական և ոչ օրգանական տարրերի հատկությունների վրա։ օրգանական միացություններ.

Ջրածնի ստացում.Ջրածնի արդյունաբերական արտադրության հումքի հիմնական տեսակներն են բնական այրվող գազերը, կոքսի վառարանի գազը և նավթավերամշակման գազերը։ Ջրածինը ջրից ստանում են նաև էլեկտրոլիզով (էժան էլեկտրաէներգիա ունեցող վայրերում)։ ամենակարևոր ձևերովջրածնի արտադրությունը բնական գազածխաջրածինների, հիմնականում մեթանի, ջրի գոլորշիների կատալիտիկ փոխազդեցությունն են (վերափոխում).

CH 4 + H 2 O \u003d CO + ZH 2,

և ածխաջրածինների թերի օքսիդացում թթվածնով.

CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO + 2H 2

Ստացված ածխածնի երկօքսիդը (II) նույնպես ենթարկվում է փոխակերպման.

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2:

Բնական գազից ստացված ջրածինը ամենաէժանն է։

Ջրածինը մեկուսացվում է կոքսի վառարանի գազից և նավթավերամշակման գազերից՝ հեռացնելով գազային խառնուրդի մնացած բաղադրիչները, որոնք ավելի հեշտությամբ հեղուկացվում են, քան ջրածինը, խորը հովացման ժամանակ: Ջրի էլեկտրոլիզն իրականացվում է ուղիղ հոսանքով՝ այն անցնելով KOH կամ NaOH լուծույթով (թթուներ չեն օգտագործվում պողպատե սարքավորումների կոռոզիայից խուսափելու համար)։ Ջրածինը լաբորատորիաներում արտադրվում է ջրի էլեկտրոլիզի, ինչպես նաև ցինկի և աղաթթվի միջև ռեակցիայի արդյունքում։ Սակայն ավելի հաճախ բալոններում օգտագործում են պատրաստի ջրածին։

Ջրածնի կիրառում. AT արդյունաբերական մասշտաբովՋրածինը սկսեցին ստանալ 18-րդ դարի վերջին՝ լիցքավորման համար փուչիկներ. Ներկայումս ջրածինը լայնորեն կիրառվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ հիմնականում ամոնիակի արտադրության համար։ Ջրածնի մեծ սպառողն է նաև մեթիլ և այլ սպիրտներ, սինթետիկ բենզին և ջրածնից և ածխածնի օքսիդից (II) սինթեզով ստացված այլ ապրանքների արտադրությունը։ Ջրածինը օգտագործվում է պինդ և ծանր հիդրոգենացման համար հեղուկ վառելիքներ, ճարպեր և այլն, HCl-ի սինթեզի, նավթամթերքների հիդրոմշակման, թթվածնային-ջրածնային բոցով մետաղների եռակցման և կտրման համար (ջերմաստիճանը մինչև 2800 ° C) և ատոմային ջրածնային եռակցման համար (մինչև 4000 ° C): Շատ կարևոր հավելված է միջուկային էներգիահայտնաբերվել են ջրածնի իզոտոպներ՝ դեյտերիում և տրիտում։

Պարբերական համակարգում ունի իր սեփական որոշակի տեղդիրքորոշում, որն արտացոլում է այն հատկությունները, որոնք նա ցուցադրում է և խոսում է դրա էլեկտրոնային կառուցվածքի մասին: Այնուամենայնիվ, բոլորի մեջ կա մեկ հատուկ ատոմ, որը զբաղեցնում է միանգամից երկու բջիջ: Այն գտնվում է տարրերի երկու խմբերում, որոնք բոլորովին հակադիր են իրենց դրսևորված հատկություններով։ Սա ջրածին է: Այս հատկանիշները դարձնում են այն եզակի:

Ջրածինը ոչ միայն տարր է, այլև պարզ նյութ, ինչպես նաև շատ բարդ միացությունների անբաժանելի մաս, կենսագեն և օրգանոգեն տարր: Հետևաբար, մենք ավելի մանրամասն դիտարկում ենք դրա բնութագրերն ու հատկությունները:

Ջրածինը որպես քիմիական տարր

Ջրածինը հիմնական ենթախմբի առաջին խմբի տարրն է, ինչպես նաև առաջին փոքր ժամանակաշրջանում հիմնական ենթախմբի յոթերորդ խմբի տարրը։ Այս շրջանը բաղկացած է ընդամենը երկու ատոմից՝ հելիումից և այն տարրից, որը մենք դիտարկում ենք։ Նկարագրենք ջրածնի դիրքի հիմնական հատկանիշները պարբերական համակարգում։

1. Ջրածնի հերթական համարը 1 է, էլեկտրոնների թիվը՝ համապատասխանաբար, պրոտոնների թիվը՝ նույնը։ Ատոմային զանգված- 1,00795. Այս տարրի երեք իզոտոպ կա 1, 2, 3 զանգվածային թվերով: Այնուամենայնիվ, դրանցից յուրաքանչյուրի հատկությունները շատ տարբեր են, քանի որ ջրածնի համար զանգվածի նույնիսկ մեկով ավելացումը անմիջապես կրկնապատկվում է:
2. Այն փաստը, որ այն պարունակում է միայն մեկ էլեկտրոն արտաքինից, թույլ է տալիս նրան հաջողությամբ դրսևորել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ վերականգնող հատկություններ: Բացի այդ, էլեկտրոնի նվիրատվությունից հետո այն ունենում է ազատ ուղեծր, որը մասնակցում է քիմիական կապերի առաջացմանը՝ ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի։
3. Ջրածինը ուժեղ վերականգնող նյութ է: Ուստի հիմնական ենթախմբի առաջին խումբը համարվում է նրա գլխավոր տեղը, որտեղ նա ամենաշատն է գլխավորում ակտիվ մետաղներ- ալկալային.
4. Այնուամենայնիվ, ուժեղ վերականգնող նյութերի հետ փոխազդելիս, ինչպիսիք են, օրինակ, մետաղները, այն կարող է լինել նաև օքսիդացնող նյութ՝ ընդունելով էլեկտրոն։ Այս միացությունները կոչվում են հիդրիդներ: Այս հիման վրա այն գլխավորում է հալոգենների ենթախումբը, որոնց հետ նման է։
5. Իր շատ փոքր ատոմային զանգվածի պատճառով ջրածինը համարվում է ամենաթեթև տարրը։ Բացի այդ, դրա խտությունը նույնպես շատ ցածր է, ուստի այն նաև թեթևության չափանիշ է:

Այսպիսով, ակնհայտ է, որ ջրածնի ատոմը միանգամայն եզակի է՝ ի տարբերություն մյուս բոլոր տարրերի։ Հետեւաբար նրա հատկությունները նույնպես առանձնահատուկ են, իսկ առաջացած պարզ ու բարդ նյութերը՝ շատ կարեւոր։ Դիտարկենք դրանք հետագա:

պարզ նյութ

Եթե ​​խոսենք այս տարրի մասին որպես մոլեկուլ, ապա պետք է ասենք, որ այն երկատոմիկ է։ Այսինքն՝ ջրածինը (պարզ նյութ) գազ է։ Դրա էմպիրիկ բանաձևը կգրվի որպես H 2, իսկ գրաֆիկականը` մեկ սիգմա կապի H-H միջոցով: Ատոմների միջև կապի ձևավորման մեխանիզմը կովալենտային ոչ բևեռային է։

1. Մեթանի գոլորշու բարեփոխում.
2. Ածխի գազաֆիկացում - գործընթացը ներառում է ածուխի տաքացում մինչև 1000 0 C, որի արդյունքում առաջանում է ջրածնի և բարձր ածխածնի ածխի ձևավորում:
3. Էլեկտրոլիզ. Այս մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն տարբեր աղերի ջրային լուծույթների համար, քանի որ հալվածքները չեն հանգեցնում կաթոդում ջրի արտահոսքի:

Ջրածնի արտադրության լաբորատոր մեթոդներ.

1. Մետաղների հիդրիդների հիդրոլիզ.
2. Նոսրացած թթուների ազդեցությունը ակտիվ մետաղների և միջին ակտիվության վրա:
3. Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ:

Ստացված ջրածինը հավաքելու համար անհրաժեշտ է փորձանոթը շրջված պահել։ Ի վերջո, այս գազը չի կարող հավաքվել այնպես, ինչպես, օրինակ, ածխաթթու գազը։ Սա ջրածին է, այն շատ ավելի թեթև է, քան օդը: Այն արագորեն ցնդում է և մեծ քանակությամբ օդի հետ խառնվելիս պայթում է։ Հետեւաբար, խողովակը պետք է շրջված լինի: Լցնելուց հետո այն պետք է փակել ռետինե խցանով։

Հավաքված ջրածնի մաքրությունը ստուգելու համար պետք է վզին վառված լուցկի բերել։ Եթե ​​բամբակը խուլ է և անաղմուկ, ապա գազը մաքուր է՝ նվազագույն օդային կեղտերով։ Եթե ​​այն բարձր է և սուլում է, ապա այն կեղտոտ է, օտար բաղադրիչների մեծ քանակով:

Օգտագործման ոլորտները

Երբ ջրածինը այրվում է, այն ազատվում է մեծ թվովէներգիա (ջերմություն), որ այս գազը համարվում է ամենաեկամտաբեր վառելիքը։ Բացի այդ, այն էկոլոգիապես մաքուր է: Այնուամենայնիվ, դրա օգտագործումը այս ոլորտում ներկայումս սահմանափակ է: Դա պայմանավորված է մաքուր ջրածնի սինթեզման վատ մտածված և չլուծված խնդիրներով, որը հարմար կլինի օգտագործել որպես վառելիք ռեակտորներում, շարժիչներում և շարժական սարքերում, ինչպես նաև բնակելի ջեռուցման կաթսաներում:

Ի վերջո, այս գազի ստացման մեթոդները բավականին թանկ են, ուստի նախ պետք է մշակել սինթեզի հատուկ մեթոդ։ Մեկը, որը թույլ կտա ապրանքը ձեռք բերել մեծ ծավալով և նվազագույն գնով:

Կան մի քանի հիմնական ոլորտներ, որոնցում օգտագործվում է մեր դիտարկվող գազը:

1. Քիմիական սինթեզներ. Հիդրոգենացման հիման վրա ստացվում են օճառներ, մարգարիններ, պլաստմասսա։ Ջրածնի մասնակցությամբ սինթեզվում են մեթանոլը և ամոնիակը, ինչպես նաև այլ միացություններ։
2. Սննդի արդյունաբերությունում՝ որպես հավելում E949:
3. Ավիացիոն արդյունաբերություն (հրթիռային շենք, ավիաշինություն):
4. Էներգետիկ արդյունաբերություն.
5. Օդերեւութաբանություն.
6. Էկոլոգիապես մաքուր տեսակի վառելիք։

Ակնհայտ է, որ ջրածինը նույնքան կարևոր է, որքան այն առատ է բնության մեջ: Էլ ավելի մեծ դեր են խաղում նրա կողմից առաջացած տարբեր միացությունները։

Ջրածնի միացություններ

Սրանք ջրածնի ատոմներ պարունակող բարդ նյութեր են։ Նման նյութերի մի քանի հիմնական տեսակներ կան.

1. Ջրածնի հալոգենիդներ. Ընդհանուր բանաձեւը HHal է: Նրանց թվում առանձնահատուկ նշանակություն ունի քլորաջրածինը։ Այն գազ է, որը լուծվում է ջրի մեջ՝ առաջացնելով լուծույթ աղաթթվի. Այս թթուն հայտնաբերվել է լայն կիրառությունգրեթե բոլոր քիմիական սինթեզներում։ Եվ և՛ օրգանական, և՛ անօրգանական: Ջրածնի քլորիդը միացություն է, որն ունի HCL էմպիրիկ բանաձևը և ամենամեծերից է մեր երկրում տարեկան արտադրության առումով: Ջրածնի հալոգենիդները ներառում են նաև ջրածնի յոդ, ջրածնի ֆտորիդ և ջրածնի բրոմիդ։ Դրանք բոլորը կազմում են համապատասխան թթուներ։
2. Ցնդող Գրեթե բոլորը բավականին թունավոր գազեր են։ Օրինակ՝ ջրածնի սուլֆիդը, մեթանը, սիլանը, ֆոսֆինը և այլն։ Այնուամենայնիվ, դրանք շատ դյուրավառ են:
3. Հիդրիդները մետաղների հետ միացություններ են։ Պատկանում են աղերի դասին։
4. Հիդրօքսիդներ՝ հիմքեր, թթուներ և ամֆոտերային միացություններ: Նրանց բաղադրությունը պարտադիր կերպով ներառում է ջրածնի ատոմներ, մեկ կամ ավելի: Օրինակ՝ NaOH, K 2, H 2 SO 4 և այլն:
5. Ջրածնի հիդրօքսիդ. Այս միացությունն ավելի հայտնի է որպես ջուր: Ջրածնի օքսիդի մեկ այլ անուն: Էմպիրիկ բանաձեւն այսպիսի տեսք ունի՝ H 2 O.
6. Ջրածնի պերօքսիդ. Սա ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն է, որի բանաձևը H 2 O 2 է:
7. Բազմաթիվ օրգանական միացություններ՝ ածխաջրածիններ, սպիտակուցներ, ճարպեր, լիպիդներ, վիտամիններ, հորմոններ, եթերայուղեր և այլն։

Ակնհայտ է, որ մեր դիտարկած տարրի միացությունների բազմազանությունը շատ մեծ է։ Սա ևս մեկ անգամ հաստատում է նրա բարձր կարևորությունը բնության և մարդու, ինչպես նաև բոլոր կենդանի էակների համար։

լավագույն լուծիչն է

Ինչպես նշվեց վերևում, այս նյութի ընդհանուր անվանումը ջուր է: Բաղկացած է ջրածնի երկու ատոմից և մեկ թթվածնից՝ փոխկապակցված կովալենտային բևեռային կապերով։ Ջրի մոլեկուլը դիպոլ է, որը բացատրում է նրա շատ հատկություններ։ Մասնավորապես այն, որ այն ունիվերսալ լուծիչ է։

Ճիշտ ժամը ջրային միջավայրգրեթե ամեն ինչ տեղի է ունենում քիմիական գործընթացներ. Կենդանի օրգանիզմներում պլաստիկ և էներգետիկ նյութափոխանակության ներքին ռեակցիաները կատարվում են նաև ջրածնի օքսիդի օգնությամբ։

Ջուրը համարվում է մոլորակի ամենակարևոր նյութը։ Հայտնի է, որ ոչ մի կենդանի օրգանիզմ չի կարող ապրել առանց դրա։ Երկրի վրա այն ի վիճակի է գոյություն ունենալ ագրեգացման երեք վիճակներում.

• հեղուկ;
• գազ (գոլորշու);
• պինդ (սառույց):

Կախված ջրածնի իզոտոպից, որը մոլեկուլի մաս է կազմում, կան երեք տեսակի ջուր.

1. Թեթև կամ պրոտիում: 1 զանգվածային թվով իզոտոպ: Բանաձևը H 2 O է: Սա սովորական ձևն է, որն օգտագործում են բոլոր օրգանիզմները:
2. Դեյտերիում կամ ծանր, դրա բանաձևը D 2 O է: Պարունակում է 2 H իզոտոպը:
3. Սուպեր ծանր կամ տրիտիում: Բանաձևը կարծես T 3 O է, իզոտոպը 3 H է:

Մոլորակի վրա թարմ պրոտիումային ջրի պաշարները շատ կարևոր են։ Այն արդեն շատ երկրներում պակասում է։ Խմելու ջուր ստանալու համար աղի ջրի մշակման մեթոդներ են մշակվում։

Ջրածնի պերօքսիդը ունիվերսալ միջոց է

Այս միացությունը, ինչպես նշվեց վերևում, հիանալի օքսիդացնող նյութ է: Այնուամենայնիվ, ուժեղ ներկայացուցիչների դեպքում այն ​​կարող է նաև վարվել որպես կրճատող: Բացի այդ, այն ունի ընդգծված մանրէասպան ազդեցություն։

Այս միացության մեկ այլ անուն է պերօքսիդ: Հենց այս տեսքով է այն օգտագործվում բժշկության մեջ։ Քննարկվող միացության բյուրեղային հիդրատի 3%-անոց լուծույթը բժշկական դեղամիջոց է, որն օգտագործվում է փոքր վերքերի բուժման համար՝ դրանք ախտահանելու համար: Սակայն ապացուցված է, որ այս դեպքում ժամանակի ընթացքում վերքերի լավացումը մեծանում է։

Նաև ջրածնի պերօքսիդն օգտագործվում է հրթիռային վառելիքի մեջ, արդյունաբերության մեջ՝ ախտահանման և սպիտակեցման համար, որպես փրփրացնող նյութ՝ համապատասխան նյութերի արտադրության համար (օրինակ՝ փրփուր): Բացի այդ, պերօքսիդը օգնում է մաքրել ակվարիումները, սպիտակեցնել մազերը և սպիտակեցնել ատամները: Սակայն միևնույն ժամանակ այն վնասում է հյուսվածքներին, հետևաբար այն խորհուրդ չի տրվում մասնագետների կողմից այդ նպատակով։

ՄԻՆՍԿԻ ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱՅԻ ԵՎ ԹԵԹԵՅՍ ԱՐԴՅՈՒՆԱԲԵՐՈՒԹՅԱՆ ԴԻԶԱՅՆԻ ՔՈԼԵՋ

վերացական

մասնագիտություն՝ քիմիա

Թեմա՝ «Ջրածինը և նրա միացությունները».

Պատրաստված է * կողմից: 1-ին կուրսի ուսանող343 խումբ

Viskup Ելենա

Ստուգվում:Ալյաբիևա Ն.Վ.

Մինսկ 2009թ

Ջրածնի ատոմի կառուցվածքը պարբերական համակարգում

Օքսիդացման վիճակներ

Բնության մեջ տարածվածություն

Ջրածինը որպես պարզ նյութ

Ջրածնի միացություններ

Մատենագիտություն

Ջրածնի ատոմի կառուցվածքը պարբերական համակարգում

Պարբերական համակարգի առաջին տարրը (1-ին շրջան, սերիական համար 1): Այն չունի ամբողջական անալոգիա այլ քիմիական տարրերի հետ և չի պատկանում որևէ խմբի, հետևաբար, աղյուսակներում այն ​​պայմանականորեն տեղադրվում է IA խմբում և (կամ) VIIA խմբում:

Ջրածնի ատոմը բոլոր տարրերի ատոմներից ամենափոքրն ու թեթևն է։ Ատոմի էլեկտրոնային բանաձևը 1s 1 է։ Ազատ վիճակում տարրի գոյության սովորական ձևը երկատոմային մոլեկուլն է։

Օքսիդացման վիճակներ

Ավելի շատ էլեկտրաբացասական տարրեր ունեցող միացություններում ջրածնի ատոմը դրսևորում է +1 օքսիդացման աստիճան, օրինակ՝ HF, H 2 O և այլն։ Իսկ մետաղների հիդրիդներով միացություններում ջրածնի ատոմի օքսիդացման աստիճանը -1 է, օրինակ՝ NaH։ , CaH 2 և այլն: Այն ունի էլեկտրաբացասական արժեքի միջին արժեք բնորոշ մետաղների և ոչ մետաղների միջև: Կատալիզիկորեն նվազեցնելու ունակություն օրգանական լուծիչներՕրինակ՝ քացախաթթուն կամ ալկոհոլը, շատ օրգանական միացություններ՝ չհագեցած միացություններ՝ հագեցած, որոշ նատրիումի միացություններ՝ ամոնիակ կամ ամիններ:

Բնության մեջ տարածվածություն

Բնական ջրածինը բաղկացած է երկու կայուն իզոտոպներից՝ պրոտիում 1 H, դեյտերիում 2 H և տրիտում 3 H: Մեկ այլ կերպ, դեյտերիումը նշվում է որպես D, իսկ տրիտիումը որպես T: Հնարավոր է: տարբեր համակցություններօրինակ՝ HT, HD, TD, H 2, D 2, T 2: Ջրածինը բնության մեջ ավելի տարածված է ծծմբի (H 2 S), թթվածնի (ջրի տեսքով), ածխածնի, ազոտի և քլորի հետ տարբեր միացությունների տեսքով։ Ավելի քիչ հաճախ ֆոսֆորի, յոդի, բրոմի և այլ տարրերով միացությունների տեսքով: Այն բոլոր բուսական և կենդանական օրգանիզմների, նավթի, հանածո ածուխների, բնական գազի, մի շարք օգտակար հանածոների և ապարների մի մասն է։ Ազատ վիճակում այն ​​շատ հազվադեպ է հանդիպում փոքր քանակությամբ՝ հրաբխային գազերում և օրգանական մնացորդների քայքայման արգասիքներում։ Ջրածինը տիեզերքի ամենաառատ տարրն է (մոտ 75%)։ Այն գտնվում է Արեգակի և աստղերի մեծ մասում, ինչպես նաև Յուպիտեր և Սատուրն մոլորակներում, որոնք հիմնականում ջրածին են: Որոշ մոլորակների վրա ջրածինը կարող է գոյություն ունենալ պինդ տեսքով:

Ջրածինը որպես պարզ նյութ

Ջրածնի մոլեկուլը բաղկացած է երկու ատոմներից, որոնք կապված են ոչ բևեռային կովալենտային կապով։ Ֆիզիկական հատկություններ- անգույն և առանց հոտի գազ. Այն տարածվում է ավելի արագ, քան մյուս գազերը տիեզերքում, անցնում է փոքր ծակոտիներով, իսկ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում համեմատաբար հեշտությամբ թափանցում է պողպատ և այլ նյութեր։ Այն ունի բարձր ջերմահաղորդականություն։

Քիմիական հատկություններ. Իր նորմալ վիճակում ցածր ջերմաստիճաններում այն ​​անգործուն է, առանց տաքացման փոխազդում է ֆտորի և քլորի հետ (լույսի առկայության դեպքում)։

H 2 + F 2 2HF H 2 + Cl 2 hv 2HCl

Այն ավելի ակտիվ է փոխազդում ոչ մետաղների, քան մետաղների հետ։

Տարբեր նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ այն կարող է դրսևորել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ նվազեցնող հատկություններ:

Ջրածնի միացություններ

Ջրածնի միացություններից են հալոգենները։ Դրանք առաջանում են, երբ ջրածինը միավորվում է VIIA խմբի տարրերի հետ։ HF, HCl, HBr և HI անգույն գազեր են, որոնք շատ լուծելի են ջրում:

Cl 2 + H 2 OHClO + HCl; HClO-քլոր ջուր

Քանի որ HBr-ը և HI-ն տիպիկ վերականգնող նյութեր են, դրանք չեն կարող ստացվել փոխանակման ռեակցիայի միջոցով, ինչպես HCl-ը:

CaF 2 + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 + 2HF

Ջուրը բնության մեջ ամենատարածված ջրածնային միացությունն է:

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

Այն չունի գույն, համ, հոտ: Շատ թույլ էլեկտրոլիտ է, բայց ակտիվորեն փոխազդում է բազմաթիվ մետաղների և ոչ մետաղների, հիմնային և թթվային օքսիդների հետ։

2H 2 O + 2Na \u003d 2NaOH + H 2

H 2 O + BaO \u003d Ba (OH) 2

3H 2 O + P 2 O 5 \u003d 2H 3 PO 4

Ծանր ջուրը (D 2 O) ջրի իզոտոպային բազմազանություն է: Նյութերի լուծելիությունը ծանր ջրում շատ ավելի քիչ է, քան սովորական ջրում։ Ծանր ջուրը թունավոր է, քանի որ այն դանդաղեցնում է կենդանի օրգանիզմների կենսաբանական գործընթացները։ Կուտակվում է էլեկտրոլիզի մնացորդում ջրի կրկնակի էլեկտրոլիզի ժամանակ: Այն օգտագործվում է որպես հովացուցիչ նյութ և նեյտրոնային մոդերատոր միջուկային ռեակտորներում:

Հիդրիդներ - ջրածնի փոխազդեցությունը մետաղների հետ (at բարձր ջերմաստիճանի) կամ ոչ մետաղները ավելի քիչ էլեկտրաբացասական են, քան ջրածինը:

Si + 2H 2 \u003d SiH 4

Ինքը՝ ջրածինը, հայտնաբերվել է 16-րդ դարի առաջին կեսին։ Պարացելսուս. 1776 թվականին Գ. Քավենդիշը առաջին անգամ ուսումնասիրեց դրա հատկությունները, 1783-1787 թվականներին Ա.Լավուազեն ցույց տվեց, որ ջրածինը ջրի մաս է, ներառեց այն քիմիական տարրերի ցանկում և առաջարկեց «ջրածին» անվանումը։

Մատենագիտություն

1. Մ.Բ. Վոլովիչ, Օ.Ֆ. Կաբարդին, Ռ.Ա. Լիդին, Լ.Յու. Ալիկբերովա, Վ.Ս. Ռոխլովը, Վ.Բ. Պյատունին, Յու.Ա. Սիմագին, Ս.Վ.Սիմոնովիչ / Դպրոցական ձեռնարկ / Մոսկվա «ԱՍՏ-ՄԱՄՈՒԼԻ ԳԻՐՔ» 2003 թ.

2. Ի.Լ. Կնունյաց / Քիմիական հանրագիտարան / Մոսկվա «Սովետական ​​հանրագիտարան» 1988 թ.

3. Ի.Է. Շիմանովիչ / Քիմիա 11 / Մինսկ «Ժողովրդական Ասվետա» 2008 թ.

4. F. Cotton, J. Wilkinson / Ժամանակակից անօրգանական քիմիա / Մոսկվա «Միր» 1969 թ.

ՋՐԱԾԻՆ
Հ (լատ. hydrogenium),
ամենաթեթև գազային քիմիական տարրը տարրերի պարբերական համակարգի IA ենթախմբի անդամ է, երբեմն այն վերաբերում է VIIA ենթախմբին: AT երկրագնդի մթնոլորտըՋրածինը չկապված վիճակում գոյություն ունի միայն րոպեի մասնաբաժիններով, դրա քանակը կազմում է 1-2 մաս օդի 1500000 մասի համար: Այն սովորաբար արտազատվում է այլ գազերի հետ հրաբխային ժայթքման ժամանակ, նավթահորերից և այն վայրերում, որտեղ մեծ քանակությամբ օրգանական նյութեր քայքայվում են։ Ջրածինը միանում է ածխածնի և/կամ թթվածնի հետ օրգանական նյութերում, ինչպիսիք են ածխաջրերը, ածխաջրածինները, ճարպերը և կենդանական սպիտակուցները: Հիդրոսֆերայում ջրածինը ջրի մի մասն է՝ Երկրի վրա ամենատարածված միացությունը։ Ժայռերում, հողերում, հողերում և այլ մասերում երկրի ընդերքըՋրածինը միանում է թթվածնի հետ՝ առաջացնելով ջուր և հիդրօքսիդ իոն OH-: Ջրածինը կազմում է երկրակեղևի բոլոր ատոմների 16%-ը, բայց զանգվածի մոտ 1%-ը, քանի որ այն 16 անգամ ավելի թեթև է, քան թթվածինը: Արեգակի և աստղերի զանգվածը կազմում է 70% ջրածնի պլազմա. տիեզերքում սա ամենատարածված տարրն է: Ջրածնի կոնցենտրացիան Երկրի մթնոլորտում աճում է բարձրության հետ՝ շնորհիվ նրա ցածր խտության և բարձրանալու ունակության. մեծ բարձունքներ. Երկրի մակերեսին հայտնաբերված երկնաքարերը պարունակում են 6-10 ջրածնի ատոմ 100 սիլիցիումի ատոմում։
Պատմության տեղեկանք.Մեկ այլ գերմանացի բժիշկ և բնագետ Պարասելսուս 16-րդ դարում։ որոշեց ջրածնի այրվողությունը: 1700 թվականին Ն.Լեմերին հայտնաբերեց, որ երկաթի վրա ծծմբաթթվի ազդեցությամբ արձակված գազը պայթում է օդում։ Ջրածինը որպես տարր ճանաչվել է Գ.Քավենդիշի կողմից 1766 թվականին և այն անվանել «այրվող օդ», իսկ 1781 թվականին նա ապացուցել է, որ ջուրը թթվածնի հետ իր փոխազդեցության արդյունք է։ Լատինական հիդրոգենիումը, որը ծագում է հունարեն «ջուր ծնել» համակցությունից, այս տարրին վերագրել է Ա.Լավուազյեն։
Ջրածնի ընդհանուր բնութագրերը.Ջրածինը տարրերի պարբերական աղյուսակի առաջին տարրն է. նրա ատոմը բաղկացած է մեկ պրոտոնից և մեկ էլեկտրոնից, որոնք պտտվում են նրա շուրջը
(տե՛ս նաև ՏԱՐՐԵՐԻ ՊԱՐԶՎԱԾՔՆԵՐԻ ՍԵՂԱՆԱԿԸ)։
Ջրածնի 5000 ատոմներից մեկն առանձնանում է միջուկում մեկ նեյտրոնի առկայությամբ, որը միջուկի զանգվածը մեծացնում է 1-ից 2-ի։ Ջրածնի այս իզոտոպը կոչվում է դեյտերիում 21H կամ 21D։ Ջրածնի մեկ այլ, ավելի հազվադեպ իզոտոպը միջուկում պարունակում է երկու նեյտրոն և կոչվում է տրիտիում 31H կամ 31T: Տրիտիումը ռադիոակտիվ է և քայքայվում է հելիումի և էլեկտրոնների արտազատմամբ։ Ջրածնի տարբեր իզոտոպների միջուկները տարբերվում են պրոտոնային սպիններով։ Ջրածին կարելի է ստանալ ա) ջրի վրա ակտիվ մետաղի ազդեցությամբ, բ) որոշակի մետաղների վրա թթուների ազդեցությամբ, գ) սիլիցիումի և որոշ ամֆոտերային մետաղների վրա հիմքերի ազդեցությամբ, դ) գերտաքացած գոլորշու ազդեցությամբ. ածուխ և մեթան, ինչպես նաև երկաթի վրա, ե) էլեկտրոլիտիկ տարրալուծման ջրի և ածխաջրածինների ջերմային տարրալուծման միջոցով. Ջրածնի քիմիական ակտիվությունը որոշվում է նրա ունակությամբ՝ էլեկտրոն նվիրաբերելու մեկ այլ ատոմի կամ այն ​​գրեթե հավասարապես կիսելու այլ տարրերի հետ քիմիական կապի ձևավորման ժամանակ, կամ էլեկտրոնը կցելու քիմիական միացության մեկ այլ տարրին, որը կոչվում է հիդրիդ: Արդյունաբերության կողմից արտադրված ջրածինը մեծ քանակությամբ օգտագործվում է ամոնիակի սինթեզի համար, ազոտական ​​թթու, մետաղների հիդրիդներ։ Սննդի արդյունաբերությունն օգտագործում է ջրածինը հեղուկ բուսական յուղերը պինդ ճարպերի (օրինակ՝ մարգարին) ջրածինացնելու (հիդրոգենացնելու) համար։ Հիդրոգենացումը ածխածնի ատոմների միջև կրկնակի կապ պարունակող հագեցած օրգանական յուղերը վերածում է ածխածին-ածխածին կապեր ունեցող հագեցածների: Բարձր մաքրության (99,9998%) հեղուկ ջրածինը օգտագործվում է տիեզերական հրթիռներում որպես բարձր արդյունավետ վառելիք:
ֆիզիկական հատկություններ.Ջրածնի հեղուկացման և պնդացման համար պահանջվում են շատ ցածր ջերմաստիճաններ և բարձր ճնշումներ (տես հատկությունների աղյուսակը): AT նորմալ պայմաններջրածինը անգույն գազ է, անհոտ և անհամ, շատ թեթև. 1 լիտր ջրածին 0°C և մթնոլորտային ճնշումունի 0,08987 գ զանգված (համեմատեք օդի և հելիումի խտությունը՝ համապատասխանաբար 1,2929 և 0,1785 գ/լ, հետևաբար փուչիկլցված հելիումով և ունենալով նույնը բարձրացնող ուժջրածնային օդապարիկի նման պետք է ունենա 8%-ով ավելի ծավալ)։ Աղյուսակում ներկայացված են ջրածնի ֆիզիկական և թերմոդինամիկական որոշ հատկություններ: ՍՈՎՈՐԱԿԱՆ ՋՐԱԾՆԻ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ
(273.16 K կամ 0°C ջերմաստիճանում)
Ատոմային թիվ 1 Ատոմային զանգված 11H 1.00797 Խտություն, գ/լ

ժամը նորմալ ճնշում 0.08987 2.5*10 5 ատմ 0.66 2.7*10 18 ատմ 1.12*10 7

Կովալենտային շառավիղ, 0,74 Հալման կետ, ° С -259,14 Եռման կետ, ° С -252,5 Կրիտիկական ջերմաստիճան, ° С -239,92 (33,24 Կ) Կրիտիկական ճնշում, ատմ 12,8 (12,80 Կ) Ջերմային հզորություն, J/(molChK) (H2) 28։ Լուծելիություն

ջրի մեջ, ծավալ/100 ծավալ H2O (ստանդարտ պայմաններում) 2.148 բենզոլում, մլ/գ (35.2°C, 150.2 ատմ) 11.77 ամոնիակում, մլ/գ (25°C) 50 ատմ 4 .47 1000 ատմ. 79.25

Օքսիդացման վիճակներ -1, +1
Ատոմի կառուցվածքը.Սովորական ջրածնի ատոմը (պրոտիումը) բաղկացած է երկու հիմնարար մասնիկներից (պրոտոն և էլեկտրոն) և ունի 1 ատոմային զանգված: Էլեկտրոնի հսկայական արագության (2,25 կմ/վ կամ 7*1015 պտտ/վրկ) և նրա երկակի կորպուսկուլյար ալիքային բնույթ, անհնար է ճշգրիտ որոշել էլեկտրոնի կոորդինատը (դիրքը) որևէ մեկում այս պահինժամանակ, բայց կան որոշ տարածքներ, որոնցում էլեկտրոն գտնելու մեծ հավանականություն կա, և դրանք որոշում են ատոմի չափը: Ջրածնի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների մեծ մասը, հատկապես նրանք, որոնք կապված են գրգռման (էներգիայի կլանման) հետ, մաթեմատիկորեն ճշգրիտ կանխատեսված են (տես ՍՊԵԿՏՐՈՍԿՈՊԻԱ): Ջրածինը նման է ալկալային մետաղներին, քանի որ այս բոլոր տարրերը կարող են էլեկտրոն նվիրաբերել ընդունող ատոմին՝ ձևավորելու քիմիական կապ, որը կարող է տատանվել մասամբ իոնայինից (էլեկտրոնի փոխանցում) մինչև կովալենտ (ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ): Ուժեղ էլեկտրոն ընդունիչով ջրածինը ձևավորում է դրական H+ իոն; պրոտոն։ Ջրածնի ատոմի էլեկտրոնային ուղեծրում կարող է լինել 2 էլեկտրոն, ուստի ջրածինը կարող է նաև ընդունել էլեկտրոն՝ ձևավորելով բացասական իոն H-՝ հիդրիդ իոն, և դա ջրածինը կապում է հալոգենների հետ, որոնք բնութագրվում են էլեկտրոն ընդունելով։ Cl- տիպի բացասական հալոգեն իոնի առաջացմամբ։ Ջրածնի երկակիությունն արտահայտվում է նրանով, որ տարրերի պարբերական համակարգում այն ​​տեղավորվում է IA (ալկալիական մետաղներ), իսկ երբեմն էլ՝ VIIA (հալոգեններ) ենթախմբում (տես նաև ՔԻՄԻԱ)։
Քիմիական հատկություններ.Ջրածնի քիմիական հատկությունները որոշվում են նրա մեկ էլեկտրոնով։ Այս էլեկտրոնի հեռացման համար պահանջվող էներգիայի քանակն ավելի մեծ է, քան ցանկացած հայտնի քիմիական օքսիդացնող նյութ կարող է ապահովել: Այսպիսով քիմիական կապՋրածինը այլ ատոմների հետ ավելի մոտ է կովալենտին, քան իոնային: Զուտ կովալենտային կապ է առաջանում, երբ ձևավորվում է ջրածնի մոլեկուլ՝ H + H H2
H2-ի մեկ մոլի (այսինքն՝ 2 գ) գոյացումից ազատվում է 434 կՋ։ Նույնիսկ 3000 Կ-ում ջրածնի դիսոցման աստիճանը շատ ցածր է և հավասար է 9,03%-ի, 5000 Կ-ում այն ​​հասնում է 94%-ի և միայն 10000 Կ-ում է դիսոցումը դառնում ամբողջական։ Երբ ատոմային ջրածնից և թթվածնից առաջանում են երկու մոլ (36 գ) ջուր (4H + O2 -> 2H2O), ազատվում է ավելի քան 1250 կՋ և ջերմաստիճանը հասնում է 3000-4000 ° C, մինչդեռ մոլեկուլային ջրածնի այրումը (2H2 +): O2 -> 2H2O) արձակում է ընդամենը 285,8 կՋ, իսկ բոցի ջերմաստիճանը հասնում է ընդամենը 2500 ° C-ի: Սենյակային ջերմաստիճանում ջրածինը ավելի քիչ ռեակտիվ է: Շատ ռեակցիաներ սկսելու համար անհրաժեշտ է կոտրել կամ թուլացնել ամուր կապ H-H, սպառելով շատ էներգիա: Ջրածնի ռեակցիաների արագությունը մեծանում է կատալիզատորի (պլատինե խմբի մետաղներ, անցումային օքսիդներ կամ ծանր մետաղներ) և մոլեկուլի գրգռման եղանակները (լույս, էլեկտրական լիցքաթափում, էլեկտրական աղեղ, բարձր ջերմաստիճան)։ Նման պայմաններում ջրածինը փոխազդում է գրեթե ցանկացած տարրի հետ, բացառությամբ ազնիվ գազեր. Ակտիվ ալկալային և հողալկալիական տարրերը (օրինակ՝ լիթիումը և կալցիումը) փոխազդում են ջրածնի հետ՝ լինելով էլեկտրոնների դոնորներ և առաջացնելով միացություններ, որոնք կոչվում են աղի հիդրիդներ (2Li + H2 -> 2LiH; Ca + H2 -> CaH2):
Ընդհանուր առմամբ, ջրածին պարունակող միացությունները կոչվում են հիդրիդներ։ Նման միացությունների հատկությունների լայն տեսականի (կախված ջրածնի հետ կապված ատոմից) բացատրվում է ջրածնի լիցք ցույց տալու -1-ից մինչև +1-ի ունակությամբ։ Սա ակնհայտորեն դրսևորվում է LiH-ի և CaH2-ի և NaCl-ի և CaCl2-ի նման աղերի նմանությամբ: Ենթադրվում է, որ հիդրիդներում ջրածինը բացասական լիցքավորված է (H-); նման իոնը վերականգնող նյութ է թթվային ջրային միջավայրում՝ 2H- H2 + 2e- + 2,25B: H- իոնը կարողանում է ջրի H+ պրոտոնը վերածել ջրածնի գազի՝ H- + H2O (r) H2 + OH-:
Բորի հետ ջրածնի միացությունները՝ բորոհիդրիդները (բորոհիդրիդները) ներկայացնում են նյութերի անսովոր դաս, որը կոչվում է բորաններ: Նրանց ամենապարզ ներկայացուցիչը BH3-ն է, որը գոյություն ունի միայն դիբորանի B2H6-ի կայուն ձևով։ հետ կապեր մեծ քանակությամբբորի ատոմները ստանում են տարբեր ճանապարհներ. Օրինակ՝ հայտնի են տետրաբորան B4H10, կայուն պենտաբորան B5H9 և անկայուն պենտաբորան B5H11, հեքսաբորան B6H10, դեկաբորան B10H14: Դիբորանը կարելի է ստանալ H2-ից և BCl3-ից՝ միջանկյալ B2H5Cl-ի միջոցով, որը անհամաչափ է B2H6-ին 0°C-ում, ինչպես նաև LiH-ի կամ լիթիումի ալյումինի հիդրիդի LiAlH4-ի հետ BCl3-ի հետ փոխազդելու միջոցով: Լիթիումի ալյումինի հիդրիդում (բարդ միացություն՝ աղի հիդրիդ), ջրածնի չորս ատոմները կովալենտային կապեր են կազմում Al-ի հետ, բայց կա Li + իոնային կապ [] -ի հետ։ Ջրածին պարունակող իոնի մեկ այլ օրինակ է բորոհիդրիդ իոնը BH4-: Ստորև բերված է հիդրիդների մոտավոր դասակարգում՝ ըստ դրանց հատկությունների՝ ըստ տարրերի պարբերական աղյուսակի տարրերի դիրքի։ Անցումային մետաղների հիդրիդները կոչվում են մետաղական կամ միջանկյալ հիդրիդներ և հաճախ չեն կազմում ստոիխիոմետրիկ միացություններ, այսինքն. ջրածնի ատոմների և մետաղի հարաբերակցությունը չի արտահայտվում որպես ամբողջ թիվ, օրինակ՝ վանադիումի հիդրիդ VH0.6 և թորիումի հիդրիդ ThH3.1։ Պլատինի խմբի մետաղները (Ru, Rh, Pd, Os, Ir և Pt) ակտիվորեն կլանում են ջրածինը և ծառայում են որպես արդյունավետ կատալիզատորներ հիդրոգենացման ռեակցիաների համար (օրինակ՝ հեղուկ յուղերի հիդրոգենացում՝ ճարպեր առաջացնելու համար, ազոտի վերածում ամոնիակի, մեթանոլի CH3OH սինթեզ։ CO-ից): Be, Mg, Al հիդրիդները և Cu, Zn, Ga ենթախմբերը բևեռային են, ջերմային առումով անկայուն։

Ոչ մետաղները առաջացնում են ցնդող հիդրիդներ ընդհանուր բանաձեւ MHx (x-ը ամբողջ թիվ է) համեմատաբար ցածր եռման կետով և բարձր ճնշումգոլորշիներ. Այս հիդրիդները զգալիորեն տարբերվում են աղի հիդրիդներից, որոնցում ջրածինը ավելի բացասական լիցք ունի։ Ցնդող հիդրիդներում (օրինակ՝ ածխաջրածինները) գերակշռում է ոչ մետաղների և ջրածնի միջև կովալենտային կապը։ Քանի որ ոչ մետաղական նիշը մեծանում է, առաջանում են մասնակի իոնային կապով միացություններ, օրինակ՝ H + Cl-, (H2) 2 + O2-, N3- (H3) 3 +։ Ստորև բերված են տարբեր հիդրիդների ձևավորման առանձին օրինակներ (փակագծերում նշված է հիդրիդի ձևավորման ջերմությունը).

Ջրածնի իզոմերիզմը և իզոտոպները:Ջրածնի իզոտոպների ատոմները նման չեն: Սովորական ջրածինը` պրոտիումը, միշտ պրոտոն է, որի շուրջ մեկ էլեկտրոն է պտտվում, որը գտնվում է պրոտոնից մեծ հեռավորության վրա (պրոտոնի չափի համեմատ): Երկու մասնիկներն էլ ունեն սպին, ուստի ջրածնի ատոմները կարող են տարբերվել կա՛մ էլեկտրոնի սպինով, կա՛մ պրոտոնի սպինով, կա՛մ երկուսով: Ջրածնի ատոմները, որոնք տարբերվում են պրոտոնի կամ էլեկտրոնի սպինով, կոչվում են իզոմերներ։ Երկու ատոմների համակցումը զուգահեռ սպիններով հանգեցնում է «օրթոհրածին» մոլեկուլի առաջացմանը, իսկ պրոտոնների հակադիր սպինների դեպքում՝ «պարաջրածին» մոլեկուլին։ Քիմիապես երկու մոլեկուլներն էլ նույնական են։ Օրթաջրածինը շատ թույլ մագնիսական մոմենտ ունի։ Սենյակում կամ բարձր ջերմաստիճաներկու իզոմերներն էլ՝ ուղղաջրածինը և պարահիդրածինը, սովորաբար հավասարակշռության մեջ են՝ 3:1 հարաբերակցությամբ: Երբ սառչում է մինչև 20 K (-253 ° C), պարահրոգենի պարունակությունը աճում է մինչև 99%, քանի որ այն ավելի կայուն է: Արդյունաբերական մաքրման մեթոդներով հեղուկանալիս օրթո ձևը ջերմության արտազատմամբ անցնում է պարա ձևի, որն առաջացնում է ջրածնի կորուստ գոլորշիացումից: Օրթո ձևի պարա ձևի փոխակերպման արագությունը մեծանում է այնպիսի կատալիզատորի առկայության դեպքում, ինչպիսին է փայտածուխը, նիկելի օքսիդը, քրոմի օքսիդը, որոնք հենվում են ալյումինի վրա: Պրոտիումը անսովոր տարր է, քանի որ իր միջուկում նեյտրոններ չկան: Եթե ​​միջուկում նեյտրոն է հայտնվում, ապա այդպիսի ջրածինը կոչվում է դեյտերիում 21D։ Նույն թվով պրոտոններով և էլեկտրոններով տարրեր և տարբեր քանակությամբնեյտրոնները կոչվում են իզոտոպներ: Բնական ջրածինը պարունակում է HD և D2-ի փոքր մասնաբաժին: Նմանապես, բնական ջուրը պարունակում է DOH-ի և D2O-ի ցածր կոնցենտրացիաներ (0,1%-ից պակաս): Ծանր ջուր D2O, որն ունի H2O-ից ավելի զանգված, տարբերվում է ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով, օրինակ՝ սովորական ջրի խտությունը 0,9982 գ/մլ է (20 °C), իսկ ծանրը՝ 1,105 գ/մլ, հալման կետը։ սովորական ջուրը 0, 0 ° C է, իսկ ծանրը՝ 3,82 ° C, եռման ջերմաստիճանը համապատասխանաբար 100 ° C և 101,42 ° C է: D2O-ի հետ կապված ռեակցիաները ընթանում են ավելի ցածր արագությամբ (օրինակ, էլեկտրոլիզը բնական ջուրպարունակում է D2O-ի խառնուրդ՝ ալկալային NaOH-ի ավելացմամբ): Պրոտիումի օքսիդի H2O էլեկտրոլիտիկ տարրալուծման արագությունը բարձր է D2O-ից (հաշվի առնելով էլեկտրոլիզի ենթարկվող D2O-ի մասնաբաժնի մշտական ​​աճը)։ Պրոտիումի և դեյտերիումի հատկությունների մոտիկության շնորհիվ հնարավոր է պրոտիումը փոխարինել դեյտերիումով։ Նման կապերը կոչվում են պիտակներ: Դեյտերիումի միացությունները սովորական ջրածին պարունակող նյութի հետ խառնելով՝ հնարավոր է ուսումնասիրել բազմաթիվ ռեակցիաների եղանակները, բնույթն ու մեխանիզմը։ Այս մեթոդը օգտագործվում է կենսաբանական և կենսաքիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրության համար, օրինակ՝ մարսողության գործընթացները։ Ջրածնի երրորդ իզոտոպը՝ տրիտիումը (31T), բնության մեջ առկա է հետքի քանակով։ Ի տարբերություն կայուն դեյտերիումի՝ տրիտիումը ռադիոակտիվ է և ունի 12,26 տարի կիսադադար։ Տրիտիումը քայքայվում է հելիումի (32He) b-մասնիկի (էլեկտրոն) արտազատմամբ։ Տրիտիումի և մետաղների տրիտիդներն օգտագործվում են միջուկային էներգիա արտադրելու համար. օրինակ, մեջ ջրածնային ռումբտեղի է ունենում հետևյալ միաձուլման ռեակցիան՝ 21H + 31H -> 42He + 10n + 17,6 MeV
Ջրածնի ստացում.Հաճախ ջրածնի հետագա օգտագործումը որոշվում է հենց արտադրության բնույթով: Որոշ դեպքերում, օրինակ, ամոնիակի սինթեզում, սկզբնական ջրածնի մեջ փոքր քանակությամբ ազոտը, իհարկե, վնասակար կեղտ չէ: Ածխածնի երկօքսիդի (II) խառնուրդը նույնպես չի խանգարի, եթե ջրածինը օգտագործվի որպես վերականգնող նյութ: 1. Ջրածնի ամենամեծ արտադրությունը հիմնված է ածխաջրածինների գոլորշիով կատալիտիկ փոխակերպման վրա՝ համաձայն CnH2n + 2 + nH2O (r) nCO + (2n + 1)H2 և CnH2n + 2 + 2nH2O (r) nCO2 + (3n +) սխեմայի։ 1) H2. Գործընթացի ջերմաստիճանը կախված է կատալիզատորի բաղադրությունից: Հայտնի է, որ պրոպանի հետ ռեակցիայի ջերմաստիճանը կարելի է իջեցնել մինչև 370°C՝ օգտագործելով բոքսիտը որպես կատալիզատոր։ Արտադրված CO-ի մինչև 95%-ը սպառվում է ջրային գոլորշու հետ հետագա ռեակցիայի ժամանակ՝ H2O + CO -> CO2 + H2.
2. Ջրային գազի մեթոդը ապահովում է ջրածնի ընդհանուր արտադրության զգալի մասը: Մեթոդի էությունը ջրի գոլորշու ռեակցիան է կոքսի հետ՝ CO-ի և H2-ի խառնուրդ առաջացնելու համար։ Ռեակցիան էնդոթերմիկ է (DH° = 121,8 կՋ/մոլ) և իրականացվում է 1000°C ջերմաստիճանում։Տաքացվող կոքսը մշակվում է գոլորշով. ազատված մաքրված գազային խառնուրդը պարունակում է ջրածին, CO-ի մեծ տոկոս և CO2-ի փոքր խառնուրդ: H2-ի ելքը մեծացնելու համար CO մոնօքսիդը հեռացվում է 370°C-ում հետագա գոլորշու մշակման միջոցով՝ արտադրելով ավելի շատ CO2: Ածխածնի երկօքսիդը բավականին հեշտ է հեռացվում՝ գազային խառնուրդն անցկացնելով հակահոսանքի ջրով ոռոգված մաքրիչով: 3. Էլեկտրոլիզ. Էլեկտրոլիտիկ գործընթացում ջրածինը իրականում հիմնական արտադրանքի՝ քլորի և ալկալիի (NaOH) արտադրության կողմնակի արտադրանք է: Էլեկտրոլիզն իրականացվում է թեթևակի ալկալային ջրային միջավայրում 80°C ջերմաստիճանում և մոտ 2 Վ լարման պայմաններում՝ օգտագործելով երկաթի կաթոդ և նիկելի անոդ.

4. Երկաթ-գոլորշու մեթոդ, ըստ որի 500-1000 ° C-ում գոլորշին անցնում է երկաթի վրայով՝ 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 + 160,67 կՋ։ Այս մեթոդով արտադրվող ջրածինը սովորաբար օգտագործվում է ճարպերի և յուղերի հիդրոգենացման համար: Երկաթի օքսիդի բաղադրությունը կախված է գործընթացի ջերմաստիճանից. nC + (n + 1)H2-ի համար
6. Արտադրության առումով հաջորդը մեթանոլ-գոլորշու մեթոդն է՝ CH3OH + H2O -> 3H2 + CO2: Ռեակցիան էնդոթերմիկ է և իրականացվում է 260°C ՋՐԱԾՈՒՆԻ պայմաններում սովորական պողպատե ռեակտորներում մինչև 20 ատմ ճնշման տակ: 7. Ամոնիակի կատալիտիկ տարրալուծում` 2NH3 -> Ռեակցիան շրջելի է։Ջրածնի փոքր պահանջների դեպքում այս գործընթացը ոչ տնտեսական է: Այնտեղ կան նաեւ տարբեր ուղիներջրածնի արտադրությունը, որը թեև արդյունաբերական մեծ նշանակություն չունի, բայց որոշ դեպքերում տնտեսապես առավել շահավետ կարող է դառնալ։ Շատ մաքուր ջրածինը ստացվում է մաքրված ալկալի մետաղների հիդրիդների հիդրոլիզից. այս դեպքում փոքր քանակությամբ հիդրիդից առաջանում է շատ ջրածին` LiH + H2O -> LiOH + H2:
(Այս մեթոդը հարմար է ստացված ջրածինն ուղղակիորեն օգտագործելու դեպքում:) Երբ թթուները փոխազդում են ակտիվ մետաղների հետ, ջրածինը նույնպես արտազատվում է, բայց սովորաբար այն աղտոտվում է թթվային գոլորշիով կամ այլ գազային արտադրանքով, ինչպիսիք են ֆոսֆին PH3, ջրածնի սուլֆիդ H2S, arsine AsH3: Ամենաակտիվ մետաղները, արձագանքելով ջրի հետ, տեղաշարժում են ջրածինը և առաջացնում ալկալային լուծույթ՝ 2H2O + 2Na -> H2 + 2NaOH Ընդհանուր լաբորատոր մեթոդ H2 ստանալը Kipp ապարատում ցինկի աղաթթվի կամ ծծմբաթթվի ռեակցիայի միջոցով.
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2: Հողալկալիական մետաղների հիդրիդները (օրինակ՝ CaH2), բարդ աղի հիդրիդները (օրինակ՝ LiAlH4 կամ NaBH4) և որոշ բորոհիդրիդներ (օրինակ՝ B2H6) ջրի հետ փոխազդելու կամ ջերմային տարանջատման ժամանակ ազատում են ջրածին։ Շագանակագույն ածուխը և գոլորշին բարձր ջերմաստիճանում նույնպես փոխազդում են ջրածնի արտազատման հետ։
Ջրածնի մաքրում.Ջրածնի պահանջվող մաքրության աստիճանը որոշվում է դրա ծավալով: Ածխածնի երկօքսիդի խառնուրդը հեռացվում է սառեցման կամ հեղուկացման միջոցով (օրինակ՝ գազային խառնուրդը հեղուկ ազոտի միջով անցկացնելով)։ Նույն կեղտը կարելի է ամբողջությամբ հեռացնել ջրի միջով փրփրելով: CO-ն կարող է հեռացվել կատալիտիկ փոխակերպմամբ CH4 կամ CO2 կամ հեղուկացման միջոցով հեղուկ ազոտով մշակման միջոցով: Էլեկտրոլիզի գործընթացում առաջացած թթվածնային աղտոտումը ջրի տեսքով հեռացվում է կայծի արտանետումից հետո։
Ջրածնի օգտագործումը.Ջրածինը հիմնականում օգտագործվում է քիմիական արդյունաբերության մեջ՝ քլորաջրածնի, ամոնիակի, մեթանոլի և այլ օրգանական միացությունների արտադրության համար։ Օգտագործվում է յուղերի, ինչպես նաև ածխի և նավթի հիդրոգենացման մեջ (ցածր վառելիքը բարձրորակի վերածելու համար)։ Մետաղագործության մեջ ջրածինը օգտագործվում է որոշ գունավոր մետաղներ դրանց օքսիդներից վերացնելու համար։ Ջրածինը օգտագործվում է հզոր էլեկտրական գեներատորների սառեցման համար: Ջրածնի իզոտոպները օգտագործվում են միջուկային էներգետիկայում: Ջրածին-թթվածնային բոցը օգտագործվում է մետաղների կտրման և եռակցման համար։
ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ
Նեկրասով Բ.Վ. Ընդհանուր քիմիայի հիմունքներ. Մ., 1973 Հեղուկ ջրածին։ Մ., 1980 Ջրածինը մետաղներում. Մ., 1981

Collier հանրագիտարան. -Բաց հասարակություն. 2000 .

Հոմանիշներ:

Տեսեք, թե ինչ է «ՋՐԱԾԻՆ»-ը այլ բառարաններում.

Նուկլիդների աղյուսակ Ընդհանուր տեղեկությունԱնունը, նշանը Ջրածին 4, 4H Նեյտրոններ 3 Պրոտոններ 1 Նուկլիդի հատկություններ Ատոմային զանգված 4.027810 (110) ... Վիքիպեդիա

Նուկլիդների աղյուսակ Ընդհանուր տեղեկություններ Անուն, նշան Ջրածին 5, 5H Նեյտրոններ 4 Պրոտոններ 1 Նուկլիդի հատկություններ Ատոմային զանգված 5.035310 (110) ... Վիքիպեդիա

Նուկլիդների աղյուսակ Ընդհանուր տեղեկություններ Անուն, խորհրդանիշ Ջրածին 6, 6H Նեյտրոններ 5 Պրոտոններ 1 Նուկլիդի հատկություններ Ատոմային զանգված 6.044940 (280) ... Վիքիպեդիա

Նուկլիդների աղյուսակ Ընդհանուր տեղեկություններ Անունը, նշանը Ջրածին 7, 7H Նեյտրոններ 6 Պրոտոններ 1 Նուկլիդի հատկություններ Ատոմային զանգված 7.052750 (1080) ... Վիքիպեդիա