Fysikalske egenskaper for hydrogen. Egenskaper og bruk av hydrogen

Hydrogen H - grunnstoff, en av de vanligste i vårt univers. massen av hydrogen som et element i den materialblanding er 75% av det totale innhold av atomer av annen type. Han går det mest avgjørende og viktig forbindelse til planeten - vann. Et karakteristisk trekk ved hydrogen er også et faktum at han er den første element i den periodiske tabell over grunnstoffer D. I. Mendeleeva.

Discovery og forskning

Den første omtale av hydrogen i skriftene til Paracelsus dateres tilbake til det sekstende århundre. Men dens isolasjon fra en gassblanding av luft og brennbare egenskaper forskning har blitt gjort i det syttende århundre forskere Lemaire. Hydrogen grundig studert engelsk kjemiker og fysiker vitenskapsmann Henry Cavendish, som empirisk bevist at massen av hydrogen lavest i sammenligning med andre gasser. I senere stadier av utviklingen av vitenskap, jobbet mange forskere med ham, slik som Lavoisier, som kalte det "generert vann."

Funksjonen på situasjonen PSKHE

Element, åpner det periodiske system D. I. Mendeleeva - er hydrogen. Fysiske og kjemiske egenskaper av den atom utvise en viss tosidigheten fordi Hydrogen samtidig hører til den første gruppe, i hovedgruppen, hvis det oppfører seg som et metall og gir enkelt elektron i prosessen med kjemisk reaksjon og den syvende - i tilfelle av fullstendig fylt valens skall, dvs. mottak negative partikler, som karakteriserer det som ligner på et halogen.

Funksjoner av den elektroniske struktur av elementet

Egenskapene til hydrogenatomet av komplekse stoffer som er innesluttet, og en enkel substans av _N2 bestemmes i hovedsak av den elektroniske utforming av hydrogen. Partikkelen har et elektron med Z = (-1), som roterer i sin bane rundt kjernen inneholdende ett proton med en enhetsmasse og positiv ladning (1). Dens elektronkonfigurasjon 1s registreres som ^en, noe som indikerer tilstedeværelsen av en negativ partikkel i seg selv for den første og eneste av hydrogen s-orbitaler.

Når isolasjon eller rekyl elektron og et atom av elementet har den egenskap at den forener seg med metaller oppnådd kation. I hovedsak hydrogenion - er positiv elementærpartikkel. Derfor elektron blottet for hydrogen kalt bare et proton.

fysiske egenskaper

Ved beskrivelse av de fysiske egenskapene til hydrogen kort, er det en fargeløs, svakt oppløselig gass med en relativ atommasse på 2, 14,5 ganger lettere enn luft, flytendegjøring temperatur på -252.8 ° C.

I eksperimentet, kan du enkelt se at H ₂ er den enkleste. Det er tilstrekkelig å fylle de tre kuler forskjellige stoffer - hydrogen, karbondioksid, vanligvis luft - og samtidig frigjøre dem fra hånden. Den raskeste at når bakken, som er fylt med CO ₂ etter dråper blåst luft blanding omfattende _H2 og alle opphav til taket.

En liten vekt og størrelse på partiklene hydrogen rettferdiggjøre dens evne til å trenge gjennom ulike materialer. På eksempel på den samme ballen i denne lett å gjøre et par dager etter at han tømmes seg som bare gass vil passere gjennom gummien. Dessuten kan hydrogen akkumuleres i strukturen av visse metaller (palladium eller platina), og når temperaturen økes for å fordampe fra den.

Eiendom hydrogen sparsomt brukt i laboratoriet for sin isolasjon metode fortrenger vann. Fysikalske egenskaper av hydrogen (tabell illustrert nedenfor inneholder de grunnleggende parametre) definerer dens anvendelsesområde og fremstillingsmetoder.

Den isotopiske sammensetning

I likhet med mange andre medlemmer av det periodiske system for grunnstoffene, har Hydrogen flere naturlige isotoper, dvs. atomer med samme antall protoner i kjernen, men forskjellige antall nøytroner - partikler med null og enheten ladning masse. Eksempler på atomer som har lignende egenskap - oksygen, karbon, klor, brom og lignende, innbefattet radioaktiv.

Fysiske egenskaper av hydrogen ¹ H, den mest utbredte av representanter for denne gruppe er signifikant forskjellige fra de til karakteristikker av karene. Spesielt er de forskjellige trekk ved stoffer som tilhører de. Således er det en vanlig og deuterert vann inneholdende i sin sammensetning i stedet for et hydrogenatom, med bare ett proton ^deuterium-2 H - isotop med to elementærpartikler: positive og uladede. Denne isotop er to ganger større enn vanlig av hydrogen, noe som forklarer den fundamentale forskjell i egenskapene for de forbindelser som de danner. Arten av det deuterium som finnes i 3200 ganger sjeldnere enn hydrogen. Tredje Representative - tritium, ^3H, i kjernen har den to-proton og en nøytron.

Fremgangsmåter for fremstilling og isolering

Laboratorie og industrielle metoder for fremstilling av hydrogen er ganske forskjellige. Således er små mengder av gass som produseres primært av reaksjoner som innbefatter mineraler og stor-skala produksjon av stadig mer ved hjelp av organisk syntese.

De følgende kjemiske reaksjoner er brukt i laboratoriet:

1. Reaksjoner av alkali- og jordalkalimetaller med vann for å danne alkali og den ønskede gass.
2. Elektrolyse av en vandig elektrolyttoppløsning ved anoden frigjøres _H2 ↑, og katoden - oksygen.
3. Avfall hydrider av alkalimetaller med vann, alkali og produktene er henholdsvis gassen _H2 ↑.
4. Omsetning av fortynnet syre med metaller for å danne salter og _H2 ↑.
5. Virkningen av alkali på silisium, aluminium og sink også bidrar til frigjøring av hydrogen i parallell for å danne komplekssalter.

Ved industriell gass fordeler som oppnås ved slike teknikker som:

1. Termisk dekomponering av metan i nærvær av en katalysator til sine bestanddeler elementære organer (350 grader når verdien av parameter slik som temperatur) - hydrogen _H2 og karbon C. ↑
2. Overføring av vanndamp gjennom den koks ved 1000 ° C for å danne karbondioksid _CO2 og _H2 ↑ (den vanligste metoden).
3. Omdannelse av metan gass på nikkelkatalysator ved temperaturer opp til 800 grader.
4. Hydrogen er et biprodukt ved elektrolyse av vandige oppløsninger av kalium- eller natrium.

Kjemiske interaksjoner: generelle bestemmelser

Fysiske egenskaper av hydrogen i stor grad forklare dens virkemåte i responsprosessene med en spesiell forbindelse. Valens av hydrogen er 1, siden det er plassert i den periodiske tabellen i den første gruppen, og viser en annen oksydasjonstilstand. I alle forbindelser, med unntak av hydrider, hydrogen sd = (1+) i molekylene av typen CNS, CN ₂ CN ₃ - (1).

Et molekyl av hydrogengass, som dannes ved å tilveiebringe generell elektronpar, som består av to atomer og ganske stabilt energimessig, på grunn av dette under normale forhold flere inerte ved reaksjonen, og kommer inn ved normal forholdene endrer seg. Avhengig av graden av oksydasjon av hydrogen som andre stoffer, kan det tjene både som et oksidasjonsmiddel og et reduksjonsmiddel.

Stoffer som reagerer under dannelse av hydrogen og

Elementær interaksjon for å danne et kompleks stoffer (ofte ved forhøyede temperaturer):

1. Den alkali og alkaliske jordmetall + H = hydrid.
2. Halogen + _H2 = hydrogenhalogenid.
3. Svovel + = hydrogensulfid.
4. Oksygen + _H2O = vann.
5. Carbon + H = metan.
6. Nitrogen + _H2 = ammoniakk.

Interaksjon med komplekse substanser:

1. Fremstilling av syntesegass fra karbonmonoksyd og hydrogen.
2. Gjenvinning av metaller fra deres oksider med _H2.
3. Hydrogen metning av umettede alifatiske hydrokarboner.

hydrogenbinding

Fysiske egenskaper av hydrogen er slik at det tillater, å være i forbindelse med en elektronegativ element, for å danne en spesiell form for forbindelse med det samme atom av tilstøtende molekyler som har udelte elektronpar (for eksempel oksygen, nitrogen og fluor). Det klareste eksempel på det er en bedre titt på dette fenomenet - det er vann. Det kan sies sydd hydrogenbindingene er svakere enn kovalente eller ioniske, men på grunn av det faktum at mange av dem har en betydelig innvirkning på egenskapene til stoffene. Faktisk, hydrogenbinding - er den elektrostatiske interaksjon, som binder vannmolekyler til dimerer og polymerer, noe som viser dets høye kokepunkt.

Hydrogen i sammensetningen av mineralforbindelser

Sammensetningen av uorganiske syrer inkluderer proton - kation atom, slik som hydrogen. Stoff-rest som har en oksydasjonsgrad som er større enn (1) er nevnte flerverdige forbindelse. For tiden er det flere hydrogenatomer, som gjør det flertrinns dissosiasjon i vandige oppløsninger. Hver påfølgende protonsyrerest skilles fra hardere. For å kvantifisere hydrogeninnholdet i miljøet bestemmes av dens surhet.

Hydrogen inneholde hydroksylgrupper og baser. De er koblet til hydrogenatomet av oksygen, noe som resulterer i graden av oksydasjon av resten alkali alltid lik (-1). På innholdet av hydroksylgrupper i et miljø som er definert av dens basisitet.

Bruken av menneskelig aktivitet

Sylindere med en substans, samt beholdere med andre flytende gasser slik som oksygen, har en spesifikk utseende. De malt en mørk-grønn farge med en rød "Hydrogen" bokstaver. Gass blir injisert inn i ballongen ved et trykk på omtrent 150 atmosfærer. Fysiske egenskaper av hydrogen, særlig enkel gassformig aggregattilstand og blir brukt til å fylle dem med en blanding av helium ballonger, høres ballonger, etc.

Hydrogen, de fysiske og kjemiske egenskaper som folk har lært å bruke mange år siden, i øyeblikket involvert i mange bransjer. Dens viktigste masse går til produksjon av ammoniakk. Også hydrogen er involvert i produksjon av metaller (hafnium, germanium, gallium, silisium, molybden, wolfram, zirkonium og andre) av oksydene, snakker i reaksjonen som et reduksjonsmiddel og et salt av blåsyre, metylalkohol, og også syntetisk flytende brensel. Matindustrien bruker den til å konvertere vegetabilske oljer i fast fett.

Definerte kjemiske egenskaper og bruk av hydrogen i forskjellige hydrogeneringsprosesser og hydrering av fett, kull, hydrokarboner, oljer og tung fyringsolje. Med seg fremstille perler, hvitglødende, bruke smiing og sveising av metallprodukter under påvirkning av det oksygen-hydrogenflamme.