Vodorod - bu nima? Xususiyatlari va qiymati. Vodorod - bu nima modda? Vodorodning kimyoviy va fizik xossalari

Vodorod bir vaqtning o'zida ikkita hujayrani egallagan maxsus elementdir davriy tizim Mendeleev. U qarama-qarshi xususiyatlarga ega bo'lgan elementlarning ikkita guruhida joylashgan va bu xususiyat uni noyob qiladi. Vodorod hisoblanadi oddiy modda va ko'plab murakkab birikmalarning ajralmas qismi bo'lib, u organogen va biogen element hisoblanadi. Uning asosiy xususiyatlari va xususiyatlari bilan batafsil tanishib chiqishga arziydi.

Mendeleyev davriy sistemasidagi vodorod

Vodorodning asosiy xususiyatlari quyidagilarda ko'rsatilgan:

• elementning seriya raqami 1 (bir xil miqdordagi proton va elektronlar mavjud);
• atom massasi 1,00795;
• vodorod uchta izotopga ega, ularning har biri maxsus xususiyatlarga ega;
• faqat bitta elektronning tarkibi tufayli vodorod qaytaruvchi va oksidlovchi xususiyatlarni namoyon qila oladi va elektron berilgandan so'ng vodorod donor-akseptor mexanizmiga muvofiq kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etadigan erkin orbitalga ega;
• vodorod - past zichlikdagi engil element;
• vodorod kuchli qaytaruvchi vosita bo'lib, u guruhni ochadi ishqoriy metallar asosiy kichik guruhning birinchi guruhida;
• vodorod metallar va boshqa kuchli qaytaruvchi moddalar bilan reaksiyaga kirishganda, u ularning elektronini qabul qiladi va oksidlovchi moddaga aylanadi. Bunday birikmalar gidridlar deb ataladi. Ko'rsatilgan xususiyatga ko'ra, vodorod shartli ravishda galogenlar guruhiga kiradi (jadvalda u yuqorida qavs ichida ftor keltirilgan), u bilan o'xshashliklarga ega.

Vodorod oddiy modda sifatida

Vodorod - molekulasi ikkitadan iborat gaz. Ushbu modda 1766 yilda ingliz olimi Genri Kavendish tomonidan kashf etilgan. U vodorodning kislorod bilan oʻzaro taʼsirlashganda portlovchi gaz ekanligini isbotladi. Vodorodni o'rganib chiqqandan so'ng, kimyogarlar bu moddaning insonga ma'lum bo'lgan eng engil ekanligini aniqladilar.

Yana bir olim Lavuazye elementga “hidrogeniy” nomini bergan, bu lotincha “suv tug‘diruvchi” degan ma’noni anglatadi. 1781 yilda Genri Kavendish suvning kislorod va vodorod birikmasi ekanligini isbotladi. Boshqacha qilib aytganda, suv vodorodning kislorod bilan reaktsiyasi mahsulotidir. Vodorodning yonuvchan xususiyatlari hatto qadimgi olimlarga ham ma'lum edi: tegishli yozuvlarni 16-asrda yashagan Paracelsus qoldirgan.

Molekulyar vodorod tabiatda keng tarqalgan tabiiy gazsimon birikma bo'lib, u ikki atomdan iborat bo'lib, yonib turgan parcha paydo bo'lganda. Vodorod molekulasi geliy yadrolariga aylanadigan atomlarga aylanishi mumkin, chunki ular ishtirok etishi mumkin. yadro reaksiyalari. Bunday jarayonlar muntazam ravishda kosmosda va Quyoshda sodir bo'ladi.

Vodorod va uning fizik xossalari

Vodorod quyidagi fizik parametrlarga ega:

• -252,76 ° S da qaynatiladi;
• -259,14 ° S da eriydi; *ko'rsatilgan harorat chegaralarida vodorod hidsiz, rangsiz suyuqlikdir;
• vodorod suvda ozgina eriydi;
• vodorod taqdim etilganda nazariy jihatdan metall holatga o'tishi mumkin maxsus shartlar(past harorat va yuqori bosim);
• sof vodorod portlovchi va yonuvchan moddadir;
• vodorod metallarning qalinligi bo'ylab tarqalishga qodir, shuning uchun u ularda yaxshi eriydi;
• vodorod havodan 14,5 marta engilroq;
• yuqori bosimda qattiq vodorodning qorga o'xshash kristallarini olish mumkin.

Vodorodning kimyoviy xossalari

Laboratoriya usullari:

• suyultirilgan kislotalarning faol metallar va o'rta faollikdagi metallar bilan o'zaro ta'siri;
• metall gidridlarning gidrolizi;
• gidroksidi va gidroksidi tuproqli metallarning suvlari bilan reaksiya.

Vodorod birikmalari:

vodorod galogenidlari; metall bo'lmaganlarning uchuvchi vodorod birikmalari; gidridlar; gidroksidlar; vodorod gidroksidi (suv); vodorod peroksid; organik birikmalar (oqsillar, yog'lar, uglevodlar, vitaminlar, lipidlar, efir moylari, gormonlar). Oqsillar, yog'lar va uglevodlar xususiyatlarini o'rganish bo'yicha xavfsiz tajribalarni ko'rish uchun bosing.

Olingan vodorodni yig'ish uchun probirkani teskari burab turish kerak. Vodorodni karbonat angidrid kabi yig'ib bo'lmaydi, chunki u havodan ancha engilroq. Vodorod tezda bug'lanadi va havo bilan aralashtirilganda (yoki katta to'plangan holda) portlaydi. Shuning uchun trubkani teskari aylantirish kerak. To'ldirilgandan so'ng darhol trubka rezina tiqin bilan yopiladi.

Vodorodning tozaligini tekshirish uchun probirkaning bo'yniga yoqilgan gugurt olib kelish kerak. Agar kar va sokin pop paydo bo'lsa, gaz toza va havo aralashmalari minimaldir. Agar pop baland va hushtak chalsa, probirkadagi gaz iflos bo'lsa, unda begona komponentlarning katta qismi mavjud.

Diqqat! Ushbu tajribalarni o'zingiz takrorlashga urinmang!

16-17-asrlar kimyogarlarining ishlarida kislotalarning metallarga ta'sirida yonuvchi gazning ajralib chiqishi bir necha bor eslatib o'tilgan. 1766-yilda G.Kavendish ajralib chiqqan gazni yig‘ib, tekshirib, uni “yonuvchi havo” deb atadi. Flogiston nazariyasi tarafdori bo'lgan Kavendish bu gazni sof flogiston deb hisoblagan. 1783 yilda A. Lavuazye suvni tahlil qilish va sintez qilish orqali uning tarkibi murakkabligini isbotladi va 1787 yilda "yonuvchi havo" ni yangi, deb ta'rifladi. kimyoviy element(Vodorod) va unga berdi zamonaviy ism vodorod (yunoncha hydor — suv va gennao — tugʻadi), bu «suv tugʻdiruvchi» degan maʼnoni anglatadi; bu ildiz vodorod birikmalari va uning ishtirokidagi jarayonlar (masalan, gidridlar, gidrogenlash) nomlarida ishlatiladi. Zamonaviy ruscha "Vodorod" nomi 1824 yilda M.F.Solovyov tomonidan taklif qilingan.

Vodorodning tabiatda tarqalishi. Vodorod tabiatda keng tarqalgan, uning er qobig'idagi (litosfera va gidrosfera) miqdori massa bo'yicha 1%, atomlar soni bo'yicha 16% ni tashkil qiladi. Vodorod Yerdagi eng keng tarqalgan moddaning bir qismi - suv (massa bo'yicha 11,19% vodorod), ko'mir, neft, tabiiy gazlar, gillar, shuningdek hayvon va o'simlik organizmlarini (ya'ni tarkibida oqsillar, nuklein kislotalar, yog'lar, uglevodlar va boshqalar). Vodorod erkin holatda juda kam uchraydi, u vulqon va boshqa tabiiy gazlarda oz miqdorda uchraydi. Atmosferada arzimas miqdordagi erkin vodorod (atomlar soni bo'yicha 0,0001%) mavjud. Erga yaqin fazoda protonlar oqimi ko'rinishidagi vodorod Yerning ichki ("proton") radiatsiya kamarini hosil qiladi. Vodorod kosmosdagi eng keng tarqalgan elementdir. Plazma shaklida u Quyosh va aksariyat yulduzlar massasining yarmini, yulduzlararo muhit va gazsimon tumanlik gazlarining asosiy qismini tashkil qiladi. Vodorod bir qator sayyoralar atmosferasida va kometalarda erkin H 2 , metan CH 4 , ammiak NH 3 , suv H 2 O, CH, NH, OH, SiH, PH kabi radikallar va boshqalar shaklida mavjud. Vodorod Quyosh va kosmik nurlarning korpuskulyar nurlanishida proton oqimi shaklida kiradi.

Vodorodning izotoplari, atomi va molekulasi. Oddiy vodorod 2 ta barqaror izotop aralashmasidan iborat: engil vodorod yoki protiy (1 H) va og'ir vodorod yoki deyteriy (2 H yoki D). Tabiiy vodorod birikmalarida 2 H ning 1 atomiga oʻrtacha 6800 ta 1 H atomi toʻgʻri keladi. Radioaktiv izotop. massa raqami 3 o'ta og'ir vodorod yoki tritiy (3 H yoki T) deb ataladi, yumshoq b-nurlanish va yarim yemirilish davri T ½ = 12,262 yil. Tabiatda tritiy, masalan, kosmik nurlarning neytronlari ta'sirida atmosfera azotidan hosil bo'ladi; atmosferada u ahamiyatsiz (4 10 -15% dan umumiy soni vodorod atomlari). O'ta beqaror 4 H izotopi olindi.1 H, 2 H, 3 H va 4 H izotoplarining massa raqamlari mos ravishda 1, 2, 3 va 4 protiy atomining yadrosida faqat bitta proton, deyteriy borligini ko'rsatadi. - bitta proton va bitta neytron, tritiy - bitta proton va 2 neytron, 4 H - bitta proton va 3 neytron. Vodorod izotoplari massalaridagi katta farq ularning fizik va kimyoviy xossalarida boshqa elementlarning izotoplariga qaraganda sezilarli farqni keltirib chiqaradi.

Vodorod atomi boshqa barcha elementlarning atomlari orasida eng oddiy tuzilishga ega: u yadro va bitta elektrondan iborat. Yadroga ega bo'lgan elektronning bog'lanish energiyasi (ionlanish potentsiali) 13,595 eV ga teng. Neytral atom Vodorod ham manfiy ion H hosil qilib, ikkinchi elektronni biriktirishi mumkin - bu holda ikkinchi elektronning neytral atom bilan bog'lanish energiyasi (elektron yaqinligi) 0,78 eV ni tashkil qiladi. Kvant mexanikasi vodorod atomining barcha mumkin bo'lgan energiya darajalarini hisoblash va shuning uchun uning atom spektrini to'liq talqin qilish imkonini beradi. Vodorod atomi boshqa, murakkabroq atomlarning energiya darajalarining kvant mexanik hisoblarida namunaviy atom sifatida ishlatiladi.

Vodorod H 2 molekulasi kovalent kimyoviy bog' bilan bog'langan ikkita atomdan iborat. Dissotsilanish energiyasi (ya'ni atomlarga parchalanish) 4,776 eV ni tashkil qiladi. Yadrolarning muvozanat holatidagi atomlararo masofa 0,7414Å ga teng. Yuqori haroratlarda molekulyar vodorod atomlarga ajraladi (2000 ° S da dissotsilanish darajasi 0,0013; 5000 ° S da 0,95 ga teng). Atom vodorodi ham turlicha shakllanadi kimyoviy reaksiyalar(masalan, Zn ning xlorid kislotaga ta'siri). Biroq, vodorodning atom holatida mavjudligi faqat davom etadi qisqa vaqt, atomlar H 2 molekulalariga qayta birlashadi.

Vodorodning fizik xossalari. Vodorod barcha maʼlum boʻlgan moddalarning eng yengili (havodan 14,4 marta engil), zichligi 0°C va 1 atm da 0,0899 g/l. Vodorod mos ravishda -252,8 ° C va -259,1 ° S da qaynaydi (suyuqlanadi) va eriydi (qattiqlashadi) (faqat geliyda ko'proq bo'ladi). past haroratlar erish va qaynatish). Vodorodning kritik harorati juda past (-240 ° C), shuning uchun uning suyuqlanishi katta qiyinchiliklar bilan bog'liq; tanqidiy bosim 12,8 kgf / sm 2 (12,8 atm), tanqidiy zichlik 0,0312 g / sm 3. Vodorod barcha gazlar ichida eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, 0°S va 1 atm da 0,174 Vt/(m·K) ga teng, ya'ni 4,16·10 -4 kal/(s·sm·°S). Maxsus issiqlik Vodorod 0 ° C va 1 atm C p 14,208 kJ / (kg K), ya'ni 3,394 kal / (g ° C). Vodorod suvda ozgina eriydi (20 ° C va 1 atm da 0,0182 ml / g), lekin yaxshi - ko'plab metallarda (Ni, Pt, Pa va boshqalar), ayniqsa palladiyda (1 hajm Pd uchun 850 hajm). Vodorodning metallarda eruvchanligi ular orqali tarqalish qobiliyati bilan bog'liq; uglerod qotishmasi (masalan, po'lat) orqali diffuziya ba'zan Vodorodning uglerod bilan o'zaro ta'siri (dekarbonizatsiya deb ataladigan) tufayli qotishmaning yo'q qilinishi bilan birga keladi. Suyuq vodorod juda yengil (zichligi -253°C 0,0708 g/sm3) va suyuq (qovushqoqligi -253°C da 13,8 sentipoaz).

Vodorodning kimyoviy xossalari. Ko'pgina birikmalarda vodorod natriy va boshqa gidroksidi metallar kabi valentlikni (aniqrog'i, oksidlanish darajasi) +1 ko'rsatadi; Odatda bu metallarning analogi sifatida qabul qilinadi, Mendeleyev tizimining I guruhi sarlavhasi. Biroq, metall gidridlarda Vodorod ioni manfiy zaryadlangan (oksidlanish darajasi -1), ya'ni Na + H - gidrid Na + Cl - xlorid kabi qurilgan. Bu va boshqa ba'zi faktlar (vodorod va galogenlarning fizik xossalarining yaqinligi, galogenlarning organik birikmalardagi Vodorod o'rnini bosish qobiliyati) vodorodni ham davriy tizimning VII guruhiga kiritishga asos bo'ladi. Da normal sharoitlar molekulyar vodorod nisbatan faol emas, to'g'ridan-to'g'ri faqat eng faol metall bo'lmaganlar bilan (ftor bilan, yorug'likda ham xlor bilan) birlashadi. Biroq, qizdirilganda, u ko'plab elementlar bilan reaksiyaga kirishadi. Atom vodorodi molekulyar vodorodga nisbatan yuqori kimyoviy faollikka ega. Vodorod kislorod bilan birikib suv hosil qiladi:

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

285,937 kJ / mol, ya'ni 68,3174 kkal / mol issiqlik chiqishi bilan (25 ° C va 1 atm). Oddiy haroratlarda reaktsiya juda sekin, 550 ° C dan yuqori - portlash bilan davom etadi. Vodorod-kislorod aralashmasining portlash chegaralari (hajmi bo'yicha) 4 dan 94% H 2 gacha va vodorod-havo aralashmasi - 4 dan 74% gacha H 2 (2 hajm H 2 va 1 hajm O ning aralashmasi) 2 portlovchi gaz deb ataladi). Vodorod ko'plab metallarni kamaytirish uchun ishlatiladi, chunki u kislorodni oksidlaridan olib tashlaydi:

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

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

Galogenlar bilan vodorod galogen vodorod 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. Vodorod azot bilan reaksiyaga kirishib, ammiak hosil qiladi:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

faqat katalizatorda va yuqori harorat va bosimlarda. Vodorod qizdirilganda oltingugurt bilan kuchli reaksiyaga kirishadi:

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

selen va tellur bilan ancha qiyin. Vodorod katalizatorsiz sof uglerod bilan faqat yuqori haroratlarda reaksiyaga kirisha oladi:

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

Vodorod ba'zi metallar (ishqoriy, ishqoriy tuproq va boshqalar) bilan bevosita reaksiyaga kirishib, gidridlarni hosil qiladi:

H 2 + 2Li = 2LiH.

Muhim amaliy qiymat vodorodning uglerod oksidi (II) bilan reaktsiyalariga ega bo'lib, ularda harorat, bosim va katalizatorga qarab, turli xil organik birikmalar, masalan, HCHO, CH 3 OH va boshqalar hosil bo'ladi. Toʻyinmagan uglevodorodlar vodorod bilan reaksiyaga kirishib toʻyingan holga keladi, masalan:

C n H 2n + H 2 \u003d C n H 2n + 2.

Vodorod va uning birikmalarining kimyodagi roli nihoyatda katta. Vodorod protik kislotalar deb ataladigan kislotalilik xususiyatlarini aniqlaydi. Vodorod ko'plab organik va noorganik elementlarning xususiyatlariga hal qiluvchi ta'sir ko'rsatadigan ma'lum elementlar bilan vodorod aloqasini hosil qiladi. organik birikmalar.

Vodorod olish. Vodorodni sanoat ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo turlari tabiiy yonuvchi gazlar, koks gazlari va neftni qayta ishlash gazlaridir. Vodorod suvdan elektroliz yo'li bilan ham olinadi (arzon elektr energiyasi bo'lgan joylarda). eng muhim yo'llar bilan dan vodorod ishlab chiqarish tabiiy gaz uglevodorodlarning, asosan metanning suv bug'lari bilan katalitik o'zaro ta'siri (konversiya):

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

va uglevodorodlarning kislorod bilan to'liq oksidlanishi:

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

Olingan uglerod oksidi (II) ham konversiyaga uchraydi:

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.

Tabiiy gazdan ishlab chiqarilgan vodorod eng arzon hisoblanadi.

Vodorod chuqur sovutilganda vodorodga qaraganda osonroq suyultiriladigan gaz aralashmasining qolgan komponentlarini olib tashlash orqali koks gazi va neftni qayta ishlash gazlaridan ajratib olinadi. Suvni elektroliz qilish to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan amalga oshiriladi, uni KOH yoki NaOH eritmasidan o'tkazadi (kislotalar po'lat uskunaning korroziyasini oldini olish uchun ishlatilmaydi). Vodorod laboratoriyalarda suvni elektroliz qilish, shuningdek, rux va xlorid kislota o'rtasidagi reaktsiya natijasida hosil bo'ladi. Biroq, ko'pincha ular silindrlarda tayyor vodoroddan foydalanadilar.

Vodorodni qo'llash. DA sanoat miqyosi To'ldirish uchun 18-asr oxirida vodorod olina boshladi sharlar. Hozirgi vaqtda vodorod kimyo sanoatida, asosan, ammiak ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi. Vodorodning yirik iste'molchisi, shuningdek, metil va boshqa spirtlar, sintetik benzin va vodorod va uglerod oksidi (II) dan sintez qilingan boshqa mahsulotlar ishlab chiqarishdir. Vodorod qattiq va og'ir gidrogenlash uchun ishlatiladi suyuq yoqilg'ilar, yog'lar va boshqalar, HCl sintezi uchun, neft mahsulotlarini gidrotozalash uchun, kislorod-vodorod olovi bilan metalllarni payvandlash va kesishda (harorat 2800 ° C gacha) va atomik vodorodli payvandlashda (4000 ° S gacha). Juda muhim dastur atom energiyasi vodorodning izotoplari - deyteriy va tritiy topildi.

Davriy tizimda o'ziga xos xususiyat mavjud ma'lum joy u ko'rsatadigan xususiyatlarni aks ettiruvchi va uning elektron tuzilishi haqida gapiradigan pozitsiya. Biroq, barchasi orasida bir vaqtning o'zida ikkita hujayrani egallagan bitta maxsus atom mavjud. U o'zining namoyon bo'ladigan xususiyatlarida mutlaqo qarama-qarshi bo'lgan ikkita elementlar guruhida joylashgan. Bu vodorod. Bu xususiyatlar uni o'ziga xos qiladi.

Vodorod nafaqat element, balki oddiy modda, shuningdek, ko'plab murakkab birikmalarning tarkibiy qismi, biogen va organogen elementdir. Shuning uchun biz uning xususiyatlarini va xususiyatlarini batafsil ko'rib chiqamiz.

Vodorod kimyoviy element sifatida

Vodorod - asosiy kichik guruhning birinchi guruhining elementi, shuningdek, birinchi kichik davrda asosiy kichik guruhning ettinchi guruhi. Bu davr faqat ikkita atomdan iborat: geliy va biz ko'rib chiqayotgan element. Vodorodning davriy sistemadagi joylashuvining asosiy xususiyatlarini tasvirlab beraylik.

1. Vodorodning seriya raqami 1, elektronlar soni bir xil, protonlar soni bir xil. Atom massasi- 1,00795. Ushbu elementning massa raqamlari 1, 2, 3 bo'lgan uchta izotopi mavjud. Biroq, ularning har birining xossalari juda farq qiladi, chunki vodorod uchun massaning bir marta ortishi darhol ikki baravar ko'payadi.
2. Uning tashqi tomonida faqat bitta elektron borligi uning oksidlovchi va qaytaruvchi xususiyatlarini muvaffaqiyatli namoyon etishiga imkon beradi. Bundan tashqari, elektron berilgandan so'ng, u donor-akseptor mexanizmiga ko'ra kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etadigan erkin orbital bo'lib qoladi.
3. Vodorod kuchli qaytaruvchi vositadir. Shuning uchun asosiy kichik guruhning birinchi guruhi uning eng ko'p etakchilik qiladigan asosiy joyi hisoblanadi faol metallar- ishqoriy.
4. Biroq, masalan, metallar kabi kuchli qaytaruvchi moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, u elektronni qabul qiladigan oksidlovchi vosita ham bo'lishi mumkin. Bu birikmalar gidridlar deyiladi. Shu asosda, u o'xshash bo'lgan halogenlarning kichik guruhini boshqaradi.
5. Juda kichik atom massasi tufayli vodorod eng engil element hisoblanadi. Bundan tashqari, uning zichligi ham juda past, shuning uchun u ham engillik uchun mezondir.

Shunday qilib, vodorod atomi boshqa barcha elementlardan farqli o'laroq, butunlay noyob ekanligi aniq. Binobarin, uning xossalari ham alohida bo'lib, hosil bo'lgan oddiy va murakkab moddalar juda muhimdir. Keling, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.

oddiy modda

Agar biz ushbu element haqida molekula sifatida gapiradigan bo'lsak, unda biz uni diatomik deb aytishimiz kerak. Ya'ni, vodorod (oddiy modda) gazdir. Uning empirik formulasi H 2, grafiki esa bitta sigma aloqasi H-H orqali yoziladi. Atomlar orasidagi bog'lanish mexanizmi kovalent qutbsizdir.

1. Metanning bug 'riformatsiyasi.
2. Ko'mirni gazlashtirish - jarayon ko'mirni 1000 0 S ga qadar qizdirishni o'z ichiga oladi, natijada vodorod va yuqori uglerodli ko'mir hosil bo'ladi.
3. Elektroliz. Bu usul faqat turli xil tuzlarning suvli eritmalari uchun ishlatilishi mumkin, chunki eritmalar katodda suv oqishiga olib kelmaydi.

Vodorod olishning laboratoriya usullari:

1. Metall gidridlarning gidrolizi.
2. Suyultirilgan kislotalarning faol metallarga ta'siri va o'rta faollik.
3. Ishqoriy va ishqoriy tuproq metallarning suv bilan o'zaro ta'siri.

Hosil bo'lgan vodorodni yig'ish uchun probirkani teskari burab turish kerak. Axir, bu gazni, masalan, karbonat angidrid bilan bir xil tarzda yig'ib bo'lmaydi. Bu vodorod, u havodan ancha engilroq. U tez uchib ketadi va havo bilan ko'p miqdorda aralashganda portlaydi. Shuning uchun trubka teskari bo'lishi kerak. Uni to'ldirgandan so'ng, uni rezina tiqin bilan yopish kerak.

Yig'ilgan vodorodning tozaligini tekshirish uchun bo'yniga yoqilgan gugurtni olib kelish kerak. Agar paxta kar va jim bo'lsa, u holda gaz toza, minimal havo aralashmalari bilan. Agar u baland ovozda va hushtak chalayotgan bo'lsa, u iflos, begona komponentlarning katta qismi bilan.

Foydalanish sohalari

Vodorod yondirilganda u ajralib chiqadi ko'p miqdorda energiya (issiqlik), bu gaz eng foydali yoqilg'i hisoblanadi. Bundan tashqari, u ekologik jihatdan qulay. Biroq, hozirgi vaqtda ushbu sohada foydalanish cheklangan. Bu reaktorlarda, dvigatellarda va portativ qurilmalarda, shuningdek, turar-joy isitish qozonlarida yoqilg'i sifatida foydalanish uchun mos bo'lgan sof vodorodni sintez qilishning noto'g'ri o'ylangan va hal qilinmagan muammolari bilan bog'liq.

Axir, bu gazni olish usullari ancha qimmat, shuning uchun birinchi navbatda sintezning maxsus usulini ishlab chiqish kerak. Bu sizga mahsulotni katta hajmda va minimal narxda olish imkonini beradi.

Biz ko'rib chiqayotgan gazning bir nechta asosiy yo'nalishlari mavjud.

1. Kimyoviy sintezlar. Gidrogenlash asosida sovun, margarin va plastmassa olinadi. Vodorod ishtirokida metanol va ammiak, shuningdek, boshqa birikmalar sintezlanadi.
2. Oziq-ovqat sanoatida - E949 qo'shimchasi sifatida.
3. Aviatsiya sanoati (raketasozlik, samolyotsozlik).
4. Energiya sanoati.
5. Meteorologiya.
6. Ekologik toza turdagi yoqilg'i.

Shubhasiz, vodorod tabiatda qanchalik ko'p bo'lsa, shunchalik muhimdir. Undan hosil bo'lgan turli birikmalar yanada katta rol o'ynaydi.

Vodorod birikmalari

Bu vodorod atomlarini o'z ichiga olgan murakkab moddalardir. Bunday moddalarning bir nechta asosiy turlari mavjud.

1. Vodorod galogenidlari. Umumiy formula HHal. Ular orasida vodorod xlorid alohida ahamiyatga ega. Bu eritma hosil qilish uchun suvda eriydigan gaz xlorid kislotasi. Bu kislota topilgan keng qo'llanilishi deyarli barcha kimyoviy sintezlarda. Va organik va noorganik. Vodorod xlorid - HCL empirik formulasiga ega bo'lgan va mamlakatimizda yillik ishlab chiqarish bo'yicha eng yiriklaridan biri bo'lgan birikma. Vodorod galogenidlariga vodorod yodidi, vodorod ftorid va vodorod bromidi ham kiradi. Ularning barchasi tegishli kislotalarni hosil qiladi.
2. Uchuvchi Ularning deyarli barchasi juda zaharli gazlardir. Masalan, vodorod sulfidi, metan, silan, fosfin va boshqalar. Biroq, ular juda yonuvchan.
3. Gidridlar metallar bilan birikmalardir. Ular tuzlar sinfiga kiradi.
4. Gidroksidlar: asoslar, kislotalar va amfoter birikmalar. Ularning tarkibi, albatta, bir yoki bir nechta vodorod atomlarini o'z ichiga oladi. Misol: NaOH, K 2, H 2 SO 4 va boshqalar.
5. Vodorod gidroksidi. Ushbu birikma ko'proq suv sifatida tanilgan. Vodorod oksidining boshqa nomi. Empirik formula shunday ko'rinadi - H 2 O.
6. Vodorod peroksid. Bu eng kuchli oksidlovchi moddadir, uning formulasi H 2 O 2.
7. Ko'p sonli organik birikmalar: uglevodorodlar, oqsillar, yog'lar, lipidlar, vitaminlar, gormonlar, efir moylari va boshqalar.

Shubhasiz, biz ko'rib chiqayotgan elementning birikmalarining xilma-xilligi juda katta. Bu uning tabiat va inson uchun, barcha tirik mavjudotlar uchun yuksak ahamiyatini yana bir bor tasdiqlaydi.

eng yaxshi erituvchi hisoblanadi

Yuqorida aytib o'tilganidek, bu moddaning umumiy nomi suvdir. Kovalent qutbli aloqalar bilan o'zaro bog'langan ikkita vodorod atomi va bitta kisloroddan iborat. Suv molekulasi dipol bo'lib, uning ko'pgina xususiyatlarini tushuntiradi. Xususan, uning universal hal qiluvchi ekanligi.

Aynan da suv muhiti deyarli hamma narsa sodir bo'ladi kimyoviy jarayonlar. Tirik organizmlarda plastik va energiya almashinuvining ichki reaksiyalari ham vodorod oksidi yordamida amalga oshiriladi.

Suv sayyoradagi eng muhim modda hisoblanadi. Ma'lumki, usiz hech bir tirik organizm yashay olmaydi. Yerda u uchta agregatsiya holatida mavjud bo'lishi mumkin:

• suyuqlik;
• gaz (bug ');
• qattiq (muz).

Molekulaning bir qismi bo'lgan vodorodning izotopiga qarab, suvning uch turi mavjud.

1. Yengil yoki protium. Massa soni 1 bo'lgan izotop. Formula H 2 O. Bu barcha organizmlar foydalanadigan odatiy shakl.
2. Deyteriy yoki ogʻir, formulasi D 2 O. Tarkibida 2 H izotopi mavjud.
3. Juda og'ir yoki tritiy. Formula T 3 O ga o'xshaydi, izotop 3 H.

Sayyoradagi toza protiumli suv zahiralari juda muhimdir. Ko'pgina mamlakatlarda allaqachon etishmayapti. Ichimlik suvini olish uchun sho'r suvni tozalash usullari ishlab chiqilmoqda.

Vodorod periks - universal vositadir

Ushbu birikma, yuqorida aytib o'tilganidek, ajoyib oksidlovchi vositadir. Biroq, kuchli vakillar bilan u reduktor sifatida ham harakat qilishi mumkin. Bundan tashqari, u aniq bakteritsid ta'sirga ega.

Ushbu birikmaning yana bir nomi peroksiddir. Aynan shu shaklda u tibbiyotda qo'llaniladi. Ko'rib chiqilayotgan birikmaning kristalli gidratining 3% eritmasi kichik yaralarni zararsizlantirish uchun davolash uchun ishlatiladigan tibbiy preparatdir. Biroq, bu holda, vaqt o'tishi bilan jarohatni davolash kuchayishi isbotlangan.

Vodorod periks, shuningdek, raketa yoqilg'isida, sanoatda dezinfektsiyalash va oqartirish uchun, tegishli materiallarni (masalan, ko'pik) ishlab chiqarish uchun ko'pikli vosita sifatida ishlatiladi. Bundan tashqari, peroksid akvariumlarni tozalashga, sochlarni oqartirishga va tishlarni oqartirishga yordam beradi. Biroq, ayni paytda u to'qimalarga zarar etkazadi, shuning uchun bu maqsadda mutaxassislar tomonidan tavsiya etilmaydi.

MINSK TEXNOLOGIYA VA YENIL SANOAT DIZAYNASI KOLLEJI

mavhum

fan: kimyo

Mavzu: “Vodorod va uning birikmalari”

Tayyorlagan shaxs: 1-kurs talabasi 343 ta guruh

Viskup Elena

Tekshirildi: Alyabyeva N.V.

Minsk 2009 yil

Vodorod atomining davriy sistemasidagi tuzilishi

Oksidlanish holatlari

Tabiatda tarqalishi

Vodorod oddiy modda sifatida

Vodorod birikmalari

Adabiyotlar ro'yxati

Vodorod atomining davriy sistemasidagi tuzilishi

Davriy tizimning birinchi elementi (1-davr, seriya raqami 1). U boshqa kimyoviy elementlar bilan to'liq o'xshashlikka ega emas va hech qanday guruhga tegishli emas, shuning uchun jadvallarda u shartli ravishda IA ​​guruhiga va / yoki VIIA guruhiga joylashtirilgan.

Vodorod atomi barcha elementlarning atomlari ichida eng kichiki va eng yengilidir. Atomning elektron formulasi 1s 1 dir. Elementning erkin holatda mavjudligining odatiy shakli diatomik molekuladir.

Oksidlanish holatlari

Elektromanfiy elementlar ko'proq bo'lgan birikmalardagi vodorod atomi +1 oksidlanish darajasini ko'rsatadi, masalan, HF, H 2 O va boshqalar. Metall gidridli birikmalarda esa vodorod atomining oksidlanish darajasi -1 ga teng, masalan, NaH. , CaH 2, va hokazo. U tipik metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasida o'rtacha elektronegativlik qiymatiga ega. Katalitik kamaytirishga qodir organik erituvchilar, masalan, sirka kislotasi yoki spirt, ko'plab organik birikmalar: to'yinmagan birikmalar to'yingan, ba'zi natriy birikmalari ammiak yoki aminlar.

Tabiatda tarqalishi

Tabiiy vodorod ikkita barqaror izotopdan iborat - protiy 1 H, deyteriy 2 H va tritiy 3 H. Boshqacha qilib aytganda, deyteriy D, tritiy esa T. Mumkin. turli xil kombinatsiyalar masalan, HT, HD, TD, H 2, D 2, T 2. Vodorod tabiatda koʻproq oltingugurt (H 2 S), kislorod (suv holida), uglerod, azot va xlor bilan har xil birikmalar holida uchraydi. Kamdan-kam hollarda fosfor, yod, brom va boshqa elementlar bilan birikmalar shaklida. U barcha o'simlik va hayvon organizmlari, neft, qazilma ko'mir, tabiiy gaz, bir qator minerallar va jinslarning bir qismidir. Erkin holatda u juda kam miqdorda - vulqon gazlarida va organik qoldiqlarning parchalanish mahsulotlarida topiladi. Vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan element (taxminan 75%). U Quyoshda va aksariyat yulduzlarda, shuningdek, asosan vodorod bo'lgan Yupiter va Saturn sayyoralarida uchraydi. Ba'zi sayyoralarda vodorod qattiq holatda bo'lishi mumkin.

Vodorod oddiy modda sifatida

Vodorod molekulasi qutbsiz kovalent aloqa bilan bog'langan ikkita atomdan iborat. Jismoniy xususiyatlar- rangsiz va hidsiz gaz. U kosmosdagi boshqa gazlarga qaraganda tezroq tarqaladi, kichik teshiklardan o'tadi va yuqori haroratlarda po'lat va boshqa materiallarga nisbatan osonlik bilan kiradi. U yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega.

Kimyoviy xossalari. Oddiy holatda past haroratlarda u faol emas, qizdirmasdan ftor va xlor bilan reaksiyaga kirishadi (yorug'lik borligida).

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

Metalllarga qaraganda metall bo'lmaganlar bilan faolroq o'zaro ta'sir qiladi.

Turli moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, u ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi xususiyatlarni namoyon qilishi mumkin.

Vodorod birikmalari

Vodorodning birikmalaridan biri galogenlardir. Ular vodorod VIIA guruh elementlari bilan birlashganda hosil bo'ladi. HF, HCl, HBr va HI suvda yaxshi eriydigan rangsiz gazlardir.

Cl 2 + H 2 OHClO + HCl; HClO-xlorli suv

HBr va HI odatiy qaytaruvchi moddalar bo'lgani uchun ularni HCl kabi almashinuv reaktsiyasi orqali olish mumkin emas.

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

Suv tabiatda eng keng tarqalgan vodorod birikmasidir.

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

Uning rangi, ta'mi, hidi yo'q. Juda zaif elektrolit, lekin ko'plab metallar va metall bo'lmaganlar, asosiy va kislotali oksidlar bilan faol reaksiyaga kirishadi.

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

Og'ir suv (D 2 O) suvning izotopik navidir. Og'ir suvda moddalarning eruvchanligi oddiy suvga qaraganda ancha past. Og'ir suv zaharli hisoblanadi, chunki u tirik organizmlardagi biologik jarayonlarni sekinlashtiradi. Suvni takroriy elektroliz qilish jarayonida elektroliz qoldig'ida to'planadi. U yadro reaktorlarida sovutuvchi va neytron moderatori sifatida ishlatiladi.

Gidridlar - vodorodning metallar bilan o'zaro ta'siri (at yuqori harorat) yoki vodoroddan kamroq elektromanfiy bo'lgan metall bo'lmaganlar.

Si + 2H 2 \u003d SiH 4

Vodorodning o'zi XVI asrning birinchi yarmida kashf etilgan. Paracelsus. 1776-yilda G.Kavendish birinchi marta uning xossalarini oʻrganib chiqdi, 1783-1787-yillarda A.Lavuazye vodorodning suv tarkibiga kirishini koʻrsatib, uni kimyoviy elementlar roʻyxatiga kiritdi va “vodorod” nomini taklif qildi.

Adabiyotlar ro'yxati

1. M.B. Volovich, O.F. Kabardin, R.A. Lidin, L.Yu. Alikberova, V.S. Roxlov, V.B. Pyatunin, Yu.A. Simagin, S.V. Simonovich / Maktab o'quvchilari uchun qo'llanma / Moskva "AST-PRESS BOOK" 2003 yil.

2. I.L. Knunyats / Kimyoviy entsiklopediya / Moskva "Sovet entsiklopediyasi" 1988 yil

3. I.E. Shimanovich / Kimyo 11 / Minsk "Xalq Asvetasi" 2008 yil

4. F. Cotton, J. Wilkinson / Zamonaviy noorganik kimyo / Moskva "Mir" 1969 y.

vodorod
H (lot. hydrogenium),
eng yengil gazsimon kimyoviy element elementlar davriy tizimining IA kichik guruhiga kiradi, ba'zida u VIIA kichik guruhiga kiradi. DA yer atmosferasi vodorod bog'lanmagan holatda faqat bir daqiqaning fraktsiyalarida mavjud bo'lib, uning miqdori havoning 1500000 qismiga 1-2 qismni tashkil qiladi. Odatda vulqon otilishi paytida, neft quduqlaridan va ko'p miqdorda organik moddalar parchalanadigan joylarda boshqa gazlar bilan ajralib chiqadi. Vodorod uglevodlar, uglevodorodlar, yog'lar va hayvon oqsillari kabi organik moddalarda uglerod va / yoki kislorod bilan birlashadi. Gidrosferada vodorod suvning bir qismi bo'lib, Yerdagi eng keng tarqalgan birikma. Toshlarda, tuproqlarda, tuproqlarda va boshqa qismlarda er qobig'i Vodorod kislorod bilan birikib suv va OH- gidroksid ionini hosil qiladi. Vodorod er qobig'idagi barcha atomlarning 16% ni tashkil qiladi, ammo massa bo'yicha atigi 1% ni tashkil qiladi, chunki u kisloroddan 16 marta engilroq. Quyosh va yulduzlarning massasi 70% vodorod plazmasi: kosmosda bu eng keng tarqalgan element. Yer atmosferasidagi vodorod kontsentratsiyasi uning past zichligi va ko'tarilish qobiliyati tufayli balandlik bilan ortadi. katta balandliklar. Yer yuzasida topilgan meteoritlarda 100 ta kremniy atomiga 6-10 vodorod atomi to‘g‘ri keladi.
Tarix ma'lumotnomasi. 16-asrda yana bir nemis shifokori va tabiatshunos Paracelsus. vodorodning yonuvchanligini aniqladi. 1700 yilda N. Lemeri sulfat kislotaning temirga ta'sirida ajralib chiqadigan gaz havoda portlashini aniqladi. Vodorodni element sifatida 1766 yilda G. Kavendish aniqlagan va uni "yonuvchi havo" deb atagan va 1781 yilda u suvning kislorod bilan o'zaro ta'siri mahsuloti ekanligini isbotlagan. Yunoncha "suvni tug'diruvchi" birikmasidan kelib chiqqan lotin gidrogeniyasi bu elementga A. Lavoisier tomonidan tayinlangan.
Vodorodning umumiy xarakteristikasi. Vodorod elementlar davriy sistemasidagi birinchi element; uning atomi atrofida aylanadigan bitta proton va bitta elektrondan iborat
(shuningdek qarang: ELEMENTLAR DAVRIY JADVALI).
5000 ta vodorod atomidan biri yadroda bitta neytron mavjudligi bilan ajralib turadi, bu yadro massasini 1 dan 2 gacha oshiradi. Bu vodorod izotopi deyteriy 21H yoki 21D deb ataladi. Vodorodning yana bir noyob izotopi yadroda ikkita neytronni o'z ichiga oladi va tritiy 31H yoki 31T deb ataladi. Tritiy radioaktiv bo'lib, geliy va elektronlar ajralib chiqishi bilan parchalanadi. Turli vodorod izotoplarining yadrolari proton spinlarida farqlanadi. Vodorodni a) faol metalning suvga ta'sirida, b) kislotalarning ma'lum metallarga ta'sirida, c) asoslarning kremniy va ba'zi amfoter metallarga ta'sirida, d) o'ta qizib ketgan bug'ning ta'sirida olinishi mumkin. ko'mir va metan, shuningdek, temir ustida, e) suvning elektrolitik parchalanishi va uglevodorodlarning termal parchalanishi. Vodorodning kimyoviy faolligi uning elektronni boshqa atomga berish yoki kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida uni boshqa elementlar bilan deyarli teng taqsimlash yoki gidrid deb ataladigan kimyoviy birikmadagi boshqa elementga elektron biriktirish qobiliyati bilan belgilanadi. Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan vodorod ko'p miqdorda ammiak sintezi uchun ishlatiladi, azot kislotasi, metall gidridlari. Oziq-ovqat sanoati suyuq o'simlik moylarini qattiq yog'larga (masalan, margarin) gidrogenlash (gidrogenlash) uchun vodoroddan foydalanadi. Gidrogenatsiya uglerod atomlari orasidagi qo'sh aloqalarni o'z ichiga olgan to'yingan organik yog'larni bitta uglerod-uglerod bog'lari bo'lgan to'yinganlarga aylantiradi. Yuqori toza (99,9998%) suyuq vodorod yuqori samarali yoqilg'i sifatida kosmik raketalarda qo'llaniladi.
jismoniy xususiyatlar. Vodorodni suyultirish va qotish uchun juda past harorat va yuqori bosim talab qilinadi (xususiyatlar jadvaliga qarang). DA normal sharoitlar vodorod rangsiz, hidsiz va ta'msiz, juda engil gaz: 0 ° C da 1 litr vodorod va atmosfera bosimi 0,08987 g massaga ega (havo va geliyning zichligini mos ravishda 1,2929 va 0,1785 g / l bilan solishtiring; shuning uchun havo shari geliy bilan to'ldirilgan va bir xil bo'lgan ko'tarish kuchi, vodorod baloni kabi, 8% ko'proq hajmga ega bo'lishi kerak). Jadvalda vodorodning ba'zi fizik va termodinamik xususiyatlari ko'rsatilgan. ODDIY vodorodning XUSUSIYATLARI
(273,16 K yoki 0 ° C da)
Atom raqami 1 Atom massasi 11H 1,00797 Zichlik, g/l

da normal bosim 0,08987 da 2,5*10 5 atm 0,66 da 2,7*10 18 atm 1,12*10 7

Kovalent radius, 0,74 erish nuqtasi, ° S -259,14 Qaynash nuqtasi, ° S -252,5 Kritik harorat, ° S -239,92 (33,24 K) Kritik bosim, atm 12,8 (12,80 K) Issiqlik sig'imi, J/(molChK) 28,8 (H2) Eruvchanlik

suvda, hajmi/100 hajm H2O (standart sharoitda) 2,148 benzolda, ml/g (35,2°C, 150,2 atm) 11,77 ammiakda, ml/g (25°C) 50 atm 4 ,47 1000 atm. 79.25

Oksidlanish darajasi -1, +1
Atomning tuzilishi. Oddiy vodorod atomi (protium) ikkita asosiy zarrachadan (proton va elektron) iborat va atom massasi 1. Elektronning ulkan tezligi (2,25 km / s yoki 7 * 1015 rev / s) tufayli va uning dualistik korpuskulyar to'lqin tabiatiga ko'ra, elektronning koordinatasini (joylashuvini) biron bir joyda aniq aniqlash mumkin emas. bu daqiqa vaqt, lekin elektronni topish ehtimoli yuqori bo'lgan ba'zi joylar mavjud va ular atomning hajmini aniqlaydi. Vodorodning kimyoviy va fizik xususiyatlarining aksariyati, ayniqsa qo'zg'alish (energiya yutilishi) bilan bog'liq bo'lganlar aniq matematik tarzda bashorat qilinadi (SPEKTROSKOPYAga qarang). Vodorod gidroksidi metallarga o'xshaydi, chunki bu elementlarning barchasi qisman ion (elektron o'tkazish) dan kovalent (umumiy elektronlar jufti)gacha o'zgarishi mumkin bo'lgan kimyoviy bog'lanish hosil qilish uchun elektronni qabul qiluvchi atomga berishga qodir. Kuchli elektron qabul qiluvchi bilan vodorod musbat H+ ionini hosil qiladi; proton. Vodorod atomining elektron orbitasida 2 ta elektron bo'lishi mumkin, shuning uchun vodorod ham elektronni qabul qila oladi, manfiy ion H-, gidrid ionini hosil qiladi va bu vodorodni elektronni qabul qilish bilan tavsiflangan galogenlar bilan bog'laydi. Cl- tipidagi manfiy galoid ionining hosil bo'lishi bilan. Vodorodning dualizmi elementlarning davriy sistemasida IA ​​kichik guruhiga (ishqoriy metallar), baʼzan esa VIIA kichik guruhiga (galogenlar) joylashtirilishida namoyon boʻladi (yana q. KIMYO).
Kimyoviy xossalari. Vodorodning kimyoviy xossalari uning yagona elektroni bilan belgilanadi. Ushbu elektronni olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya miqdori har qanday ma'lum kimyoviy oksidlovchi moddalar ta'minlay oladigan energiyadan kattaroqdir. Shunday qilib kimyoviy bog'lanish boshqa atomlar bilan vodorod ionga qaraganda kovalentga yaqinroqdir. Vodorod molekulasi hosil bo'lganda sof kovalent bog'lanish paydo bo'ladi: H + H H2
Bir mol (ya'ni 2 g) H2 hosil bo'lishi 434 kJ ni chiqaradi. Hatto 3000 K da vodorod dissotsilanish darajasi juda past va 9,03% ga teng, 5000 K da u 94% ga etadi va faqat 10000 K da dissotsilanish tugallanadi. Atom vodorod va kisloroddan (4H + O2 -> 2H2O) ikki mol (36 g) suv hosil bo'lganda, 1250 kJ dan ko'proq chiqariladi va harorat 3000-4000 ° C ga etadi, molekulyar vodorodning yonishi (2H2 +) O2 -> 2H2O) faqat 285,8 kJ chiqaradi va olov harorati faqat 2500 ° S ga etadi. Xona haroratida vodorod kamroq reaktivdir. Aksariyat reaktsiyalarni boshlash uchun sindirish yoki bo'shatish kerak kuchli aloqa H-H, juda ko'p energiya sarflaydi. Vodorod reaktsiyalarining tezligi katalizator (platina guruhi metallari, o'tish oksidi yoki og'ir metallar) va molekulani qo'zg'atish usullari (yorug'lik, elektr razryad, elektr yoyi, yuqori haroratlar). Bunday sharoitda vodorod deyarli har qanday element bilan reaksiyaga kirishadi asil gazlar. Faol ishqoriy va ishqoriy tuproq elementlari (masalan, litiy va kaltsiy) elektron donor sifatida vodorod bilan reaksiyaga kirishib, tuz gidridlari deb ataladigan birikmalar hosil qiladi (2Li + H2 -> 2LiH; Ca + H2 -> CaH2).
Umuman olganda, tarkibida vodorod bo'lgan birikmalar gidridlar deyiladi. Bunday birikmalarning xossalarining xilma-xilligi (vodorod bilan bog'langan atomga qarab) vodorodning -1 dan deyarli +1 gacha zaryad ko'rsatish qobiliyati bilan izohlanadi. Bu LiH va CaH2 va NaCl va CaCl2 kabi tuzlar o'rtasidagi o'xshashlikda aniq namoyon bo'ladi. Gidridlarda vodorod manfiy zaryadlangan (H-); bunday ion kislotali suvli muhitda qaytaruvchi vositadir: 2H- H2 + 2e- + 2,25B. H-ioni H+ suv protonini vodorod gaziga kamaytirishga qodir: H- + H2O (r) H2 + OH-.
Bor bilan vodorod birikmalari - borgidridlar (borgidridlar) - borlar deb ataladigan g'ayrioddiy moddalar sinfini ifodalaydi. Ularning eng oddiy vakili BH3 bo'lib, u faqat diboran B2H6 ning barqaror shaklida mavjud. Bilan ulanishlar katta miqdor bor atomlari olinadi turli yo'llar bilan. Masalan, tetraboran B4H10, barqaror pentaborane B5H9 va beqaror pentaborane B5H11, geksaboran B6H10, dekaboran B10H14 ma'lum. Diborani H2 va BCl3 dan oraliq B2H5Cl orqali olish mumkin, bu esa 0 ° C da B2H6 ga nomutanosiblik qiladi, shuningdek, LiH yoki lityum alyuminiy gidridi LiAlH4 ni BCl3 bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi. Litiy alyuminiy gidridida (murakkab birikma - tuz gidrid) to'rtta vodorod atomi Al bilan kovalent bog'lanish hosil qiladi, lekin [] - bilan Li + ionli aloqa mavjud. Vodorodli ionning yana bir misoli BH4- borgidrid ionidir. Quyida elementlarning davriy sistemasidagi elementlarning joylashuviga ko‘ra gidridlarning xossalariga ko‘ra taxminiy tasnifi keltirilgan. O'tish metall gidridlari metall yoki oraliq hidridlar deb ataladi va ko'pincha stokiometrik birikmalar hosil qilmaydi, ya'ni. vodorod atomlarining metallga nisbati butun son sifatida ifodalanmaydi, masalan, vanadiy gidrid VH0,6 va toriy gidrid ThH3,1. Platina guruhi metallari (Ru, Rh, Pd, Os, Ir va Pt) vodorodni faol ravishda singdiradi va gidrogenlanish reaktsiyalari uchun samarali katalizator bo'lib xizmat qiladi (masalan, suyuq yog'larni yog'larni hosil qilish uchun gidrogenlash, azotni ammiakga aylantirish, metanol CH3OH sintezi). CO dan). Be, Mg, Al gidridlari va Cu, Zn, Ga ning kichik guruhlari qutbli, termik jihatdan beqaror.

Metall bo'lmaganlar uchuvchi gidridlarni hosil qiladi umumiy formula MHx (x - butun son) nisbatan past qaynash nuqtasi va Yuqori bosim bug'lar. Bu gidridlar vodorod ko'proq manfiy zaryadga ega bo'lgan tuz gidridlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Uchuvchi gidridlarda (masalan, uglevodorodlar) nometall va vodorod oʻrtasidagi kovalent bogʻlanish ustunlik qiladi. Metall bo'lmagan xarakterning ortishi bilan qisman ionli bog'langan birikmalar hosil bo'ladi, masalan, H + Cl-, (H2) 2 + O2-, N3- (H3) 3 +. Quyida turli xil gidridlarning hosil bo'lishining alohida misollari keltirilgan (gidridning hosil bo'lish issiqligi qavs ichida ko'rsatilgan):

Vodorodning izomeriyasi va izotoplari. Vodorod izotoplari atomlari o'xshash emas. Oddiy vodorod, protiy, har doim proton bo'lib, uning atrofida bir elektron aylanadi, u protondan katta masofada joylashgan (proton hajmiga nisbatan). Ikkala zarrachaning spini bor, shuning uchun vodorod atomlari elektronning spinida yoki protonning spinida yoki ikkalasida farq qilishi mumkin. Proton yoki elektronning spinida farq qiluvchi vodorod atomlari izomerlar deyiladi. Ikki atomning parallel spinli birikmasi “ortovodorod” molekulasini, protonlarning qarama-qarshi spinlari bilan esa “paravodorod” molekulasini hosil qiladi. Kimyoviy jihatdan ikkala molekula ham bir xil. Ortohidrogen juda zaif magnit momentga ega. Xonada yoki ko'tarilgan harorat ikkala izomer, ortohidrogen va parahidrogen odatda 3:1 nisbatda muvozanatda bo'ladi. 20 K (-253 ° C) ga qadar sovutilganda, parahidrogen miqdori 99% gacha ko'tariladi, chunki u barqarorroqdir. Sanoat tozalash usullari bilan suyultirilganda, orto shakli bug'lanishdan vodorodning yo'qolishiga olib keladigan issiqlik chiqishi bilan para formaga o'tadi. Orto shaklning para formaga o'tish tezligi alumina ustida quvvatlangan ko'mir, nikel oksidi, xrom oksidi kabi katalizator ishtirokida ortadi. Protium g'ayrioddiy elementdir, chunki uning yadrosida neytronlar yo'q. Agar yadroda neytron paydo bo'lsa, unda bunday vodorod deyteriy 21D deb ataladi. Proton va elektronlar soni bir xil bo'lgan elementlar va turli miqdor neytronlarga izotoplar deyiladi. Tabiiy vodorod HD va D2 ning kichik qismini o'z ichiga oladi. Xuddi shunday, tabiiy suv DOH va D2O ning past konsentratsiyasini (0,1% dan kam) o'z ichiga oladi. Og'ir suv D2O, massasi H2O dan kattaroq bo'lib, fizik va kimyoviy xossalari bilan farqlanadi, masalan, oddiy suvning zichligi 0,9982 g / ml (20 ° C) va og'ir - 1,105 g / ml, erish nuqtasi. oddiy suvning harorati 0, 0 ° C va og'ir - 3,82 ° C, qaynash nuqtasi mos ravishda 100 ° C va 101,42 ° S. D2O ishtirokidagi reaktsiyalar pastroq tezlikda boradi (masalan, elektroliz tabiiy suv D2O aralashmasini o'z ichiga olgan, ishqoriy NaOH qo'shilishi bilan). H2O protiy oksidining elektrolitik parchalanish tezligi D2O dan yuqori (elektrolizga duchor bo'lgan D2O ulushining doimiy o'sishini hisobga olgan holda). Protiy va deyteriy xossalarining yaqinligi tufayli protiyni deyteriy bilan almashtirish mumkin. Bunday ulanishlar teglar deb ataladi. Deyteriy birikmalarini oddiy vodorod saqlovchi modda bilan aralashtirish orqali koʻpgina reaksiyalarning borishi yoʻllari, tabiati va mexanizmini oʻrganish mumkin. Bu usul biologik va biokimyoviy reaktsiyalarni, masalan, ovqat hazm qilish jarayonlarini o'rganish uchun ishlatiladi. Vodorodning uchinchi izotopi tritiy (31T) tabiatda iz miqdorida mavjud. Turg'un deyteriydan farqli o'laroq, tritiy radioaktivdir va yarim yemirilish davri 12,26 yil. Tritiy b-zarracha (elektron) chiqishi bilan geliyga (32He) parchalanadi. Tritiy va metall tritidlari yadro energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi; masalan, ichida vodorod bombasi quyidagi sintez reaktsiyasi sodir bo'ladi: 21H + 31H -> 42He + 10n + 17,6 MeV
Vodorod olish. Ko'pincha vodoroddan keyingi foydalanish ishlab chiqarishning o'ziga xos xususiyati bilan belgilanadi. Ba'zi hollarda, masalan, ammiak sintezida, asl vodorodda oz miqdordagi azot, albatta, zararli nopoklik emas. Agar vodorod qaytaruvchi vosita sifatida ishlatilsa, uglerod oksidi (II) aralashmasi ham aralashmaydi. 1. Vodorodning eng katta ishlab chiqarilishi uglevodorodlarni CnH2n + 2 + nH2O (r) nCO + (2n + 1)H2 va CnH2n + 2 + 2nH2O (r) nCO2 + (3n +) sxema boʻyicha bugʻ bilan katalitik aylantirishga asoslangan. 1) H2. Jarayonning harorati katalizator tarkibiga bog'liq. Ma'lumki, propan bilan reaksiya harorati katalizator sifatida boksit yordamida 370 ° S ga tushirilishi mumkin. Ishlab chiqarilgan CO ning 95% gacha suv bug'lari bilan keyingi reaksiyaga sarflanadi: H2O + CO -> CO2 + H2
2. Suv gazi usuli umumiy vodorod ishlab chiqarishning muhim qismini ta'minlaydi. Usulning mohiyati CO va H2 aralashmasini hosil qilish uchun suv bug'ining koks bilan reaksiyaga kirishishidir. Reaksiya endotermik (DH° = 121,8 kJ/mol) va 1000°C da amalga oshiriladi.Isitilgan koks bug 'bilan ishlanadi; chiqarilgan tozalangan gaz aralashmasida bir oz vodorod, CO ning katta foizi va CO2 ning kichik aralashmasi mavjud. H2 hosildorligini oshirish uchun CO monoksidi 370 ° C da bug' bilan ishlov berish orqali chiqariladi va ko'proq CO2 hosil qiladi. Karbonat angidridni gaz aralashmasini qarshi oqim bilan sug'oriladigan skrubberdan o'tkazish orqali olib tashlash juda oson. 3. Elektroliz. Elektrolitik jarayonda vodorod aslida asosiy mahsulotlar, xlor va gidroksidi (NaOH) ishlab chiqarishning qo'shimcha mahsulotidir. Elektroliz bir oz ishqoriy suvli muhitda 80 ° C haroratda va taxminan 2V kuchlanishda, temir katod va nikel anodidan foydalangan holda amalga oshiriladi:

4. Temir-bug 'usuli, unga ko'ra 500-1000 ° S haroratdagi bug' temir ustidan o'tkaziladi: 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 + 160,67 kJ. Ushbu usul bilan ishlab chiqarilgan vodorod odatda yog'lar va yog'larni gidrogenlash uchun ishlatiladi. Temir oksidining tarkibi jarayon haroratiga bog'liq; nC + (n + 1) H2 uchun
6. Ishlab chiqarish bo'yicha keyingi o'rinda metanol-bug' usuli: CH3OH + H2O -> 3H2 + CO2. Reaktsiya endotermik bo'lib, an'anaviy po'lat reaktorlarda 20 atmgacha bo'lgan bosimda 260 ° C VODROGEN da amalga oshiriladi. 7. Ammiakning katalitik parchalanishi: 2NH3 -> Reaktsiya teskari bo'ladi. Kichik vodorod talablari bilan bu jarayon iqtisodiy emas. Shuningdek bor turli yo'llar bilan vodorod ishlab chiqarish, garchi katta sanoat ahamiyatiga ega bo'lmasa ham, ba'zi hollarda iqtisodiy jihatdan eng foydali bo'lishi mumkin. Juda sof vodorod tozalangan ishqoriy metall gidridlarini gidrolizlash natijasida olinadi; bu holda oz miqdordagi gidriddan ko'p vodorod hosil bo'ladi: LiH + H2O -> LiOH + H2
(Bu usul hosil boʻlgan vodorodni toʻgʻridan-toʻgʻri qoʻllashda qulaydir.) Kislotalar faol metallar bilan reaksiyaga kirishganda, vodorod ham ajralib chiqadi, lekin u odatda kislota bugʻi yoki boshqa gazsimon mahsulot, masalan, fosfin PH3, vodorod sulfid H2S, arsin AsH3 bilan ifloslanadi. Suv bilan reaksiyaga kirishgan eng faol metallar vodorodni siqib chiqaradi va ishqoriy eritma hosil qiladi: 2H2O + 2Na -> H2 + 2NaOH Umumiy. laboratoriya usuli Kipp apparatida sinkning xlorid yoki sulfat kislota bilan reaksiyasi natijasida H2 ni olish:
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2. Ishqoriy tuproq metall gidridlari (masalan, CaH2), murakkab tuz gidridlari (masalan, LiAlH4 yoki NaBH4) va ba'zi borogidridlar (masalan, B2H6) suv bilan reaksiyaga kirishganda yoki termal dissotsiatsiya paytida vodorodni chiqaradi. Qo'ng'ir ko'mir va yuqori haroratdagi bug' ham vodorodning chiqishi bilan o'zaro ta'sir qiladi.
Vodorodni tozalash. Vodorodning talab qilinadigan tozaligi darajasi uning qamrovi bilan belgilanadi. Karbonat angidrid aralashmasi muzlash yoki suyultirish (masalan, gazsimon aralashmani suyuq azot orqali o'tkazish yo'li bilan) chiqariladi. Xuddi shu nopoklikni suv bilan pufaklash orqali butunlay olib tashlash mumkin. CO ni CH4 yoki CO2 ga katalitik aylantirish yoki suyuq azot bilan ishlov berish bilan suyultirish orqali olib tashlash mumkin. Elektroliz jarayonida hosil bo'lgan kislorod nopokligi uchqun chiqishidan keyin suv shaklida chiqariladi.
Vodoroddan foydalanish. Vodorod asosan kimyo sanoatida vodorod xlorid, ammiak, metanol va boshqa organik birikmalar olish uchun ishlatiladi. U yog'larni, shuningdek, ko'mir va neftni gidrogenlashda ishlatiladi (past navli yoqilg'ini yuqori sifatlilarga aylantirish uchun). Metallurgiyada vodorod ba'zi rangli metallarni ularning oksidlaridan qaytarish uchun ishlatiladi. Vodorod kuchli elektr generatorlarini sovutish uchun ishlatiladi. Vodorod izotoplari atom energetikasida ishlatiladi. Vodorod-kislorodli olov metalllarni kesish va payvandlash uchun ishlatiladi.
ADABIYOT
Nekrasov B.V. Umumiy kimyo asoslari. M., 1973 Suyuq vodorod. M., 1980 Vodorod metallarda. M., 1981 yil

Collier entsiklopediyasi. - Ochiq jamiyat. 2000 .

Sinonimlar:

Boshqa lug'atlarda "VODROGEN" nima ekanligini ko'ring:

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Vodorod 4, 4H Neytronlar 3 Protonlar 1 Nuklidlar xossalari Atom massasi 4.027810 (110) ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy maʼlumot Nomi, belgisi Vodorod 5, 5H Neytronlar 4 Protonlar 1 Nuklidlar xossalari Atom massasi 5.035310 (110) ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy maʼlumot Nomi, belgisi Vodorod 6, 6H Neytronlar 5 Protonlar 1 Nuklidlar xossalari Atom massasi 6.044940 (280) ... Vikipediya

Nuklidlar jadvali Umumiy ma'lumot Nomi, belgisi Vodorod 7, 7H Neytronlar 6 Protonlar 1 Nuklidlar xossalari Atom massasi 7,052750 (1080) ... Vikipediya