Химични реакции на водорода. Химични свойства на халогените

Водородът е най-разпространеният химичен елемент във Вселената. Той е този, който формира основата на горимото вещество на Звездите.

Водородът е първият химичен елемент в периодичната система на Менделеев. Неговият атом има най-простата структура: един електрон се върти около елементарната частица "протон" (ядрото на атома):

Естественият водород се състои от три изотопа: протий 1 H, деутерий 2 H и тритий 3 H.

Задача 12.1.Посочете структурата на ядрата на атомите на тези изотопи.

Имайки един електрон на външното ниво, водороден атом може да проявява единствената възможна валентност I за него:

Въпрос.Образува ли се завършено външно ниво, когато водороден атом приема електрони?

Така водородният атом може както да приема, така и да дава единелектронът, т.е. е типичен неметал. AT всякаквисъединения с водороден атом единвалентинка.

Простото вещество "водород" H 2- газ без цвят и мирис, много лек. Той е слабо разтворим във вода, но силно разтворим в много метали. И така, един обем паладий Рdабсорбира до 900 обема водород.

Схема (1) показва, че водородът може да бъде както окислител, така и редуциращ агент, реагирайки с активни метали и много неметали:

Задача 12.2.Определете в кои реакции водородът е окислител и в кои е редуциращ агент. отбележи, че водородната молекула се състои от два атома.

Смес от водород и кислород е "експлозивен газ", тъй като при запалване се получава силна експлозия, отнела много животи. Следователно експериментите, при които се отделя водород, трябва да се извършват далеч от огъня.

Най-често се проявява водород възстановителни свойства, който се използва за получаване на чисти метали от техните оксиди *:

* Алуминият проявява подобни свойства (виж урок 10 - алуминотермия).

Между водорода и органичните съединения протичат различни реакции. Така че, поради добавянето на водород ( хидрогениране) течните мазнини се превръщат в твърди (повече в урок 25).

Водородът може да се получи по различни начини:

• Взаимодействието на метали с киселини:

Задача 12.3. алуминий, мед и цинк със солна киселина. В какви случаи реакцията не се осъществява? Защо? В случай на затруднение вижте уроци 2.2 и 8.3;

• Взаимодействие на активни метали с вода:

Задача 12.4.Напишете уравнения за такива реакции за натрий, барий, алуминий, желязо, олово. В какви случаи реакцията не се осъществява? Защо? В случай на затруднение вижте урок 8.3.

В промишлен мащаб водородът се получава чрез електролиза на вода:

както и при преминаване на водна пара през горещи железни стърготини:

Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената. Той съставлява по-голямата част от масата на звездите и участва в термоядрен синтез – източникът на енергия, който тези звезди излъчват.

Кислород

Кислородът е най-разпространеният химичен елемент на нашата планета: повече от половината от атомите в земната кора са кислород. Веществото кислород O 2 е около 1/5 от нашата атмосфера, а химическият елемент кислород е 8/9 от хидросферата (океаните).

В Периодичната система на Менделеев кислородът има пореден номер 8 и е в група VI на втория период. Следователно структурата на кислородния атом е както следва:

Имайки 6 електрона на външно ниво, кислородът е типичен неметал, т.е. двеелектрон до завършване на външното ниво:

Следователно кислородът в неговите съединения проявява валентност IIи степен на окисление –2 (с изключение на пероксидите).

Като приема електрони, кислородният атом проявява свойствата на окислител. Това свойство на кислорода е изключително важно: процесите на окисление протичат по време на дишането, метаболизма; окислителни процеси протичат при горенето на прости и сложни вещества.

Горене - окисляване на прости и сложни веществапридружено от отделяне на светлина и топлина. Почти всички метали и неметали изгарят или окисляват в кислородна атмосфера. В този случай се образуват оксиди:

* По-точно Fe 3 O 4 .

При изгарянев кислород сложни веществаобразуват се оксиди химични елементи, включени в оригиналното вещество. Като прости вещества се отделят само азот и халогени:

Втората от тези реакции се използва като източник на топлина и енергия в ежедневието и промишлеността, тъй като метанът CH 4включени в природния газ.

Кислородът прави възможно засилването на много индустриални и биологични процеси. В големи количества кислородът се получава от въздуха, както и чрез електролиза на вода (както и водород). В малки количества може да се получи чрез разлагане на сложни вещества:

Задача 12.5.Подредете коефициентите в дадените тук уравнения на реакцията.

Вода

Водата не може да бъде заменена с нищо - по това се различава от почти всички други вещества, които се срещат на нашата планета. Водата може да бъде заменена само от самата вода. Няма живот без вода: в края на краищата животът на Земята е възникнал, когато водата се е появила върху нея. Животът е възникнал във водата, защото е естествена универсална разтворител. Той разтваря и следователно смила всички необходими хранителни вещества и ги снабдява с клетките на живите организми. И в резултат на смилането скоростта на химичните и биохимичните реакции рязко се увеличава. Освен това, без предварително разтваряне, 99,5% (199 на всеки 200) реакции не могат да възникнат! (Вижте също урок 5.1.)

Известно е, че възрастен човек трябва да получава 2,5–3 литра вода на ден, същото количество се отделя от тялото: тоест има воден баланс в човешкото тяло. Ако бъде нарушено, човек може просто да умре. Например, загубата на само 1-2% вода от човек причинява жажда, а 5% повишава телесната температура поради нарушение на терморегулацията: възниква сърдечен ритъм, възникват халюцинации. При загубата на 10% или повече вода в тялото настъпват промени, които вече може да са необратими. Човекът ще умре от дехидратация.

Водата е уникално вещество. Точката на кипене трябва да е -80 °C (!), но е +100 °C. Защо? Защото между полярните водни молекули се образуват водородни връзки:

Следователно и ледът, и снегът са рохки, заемат по-голям обем от течната вода. В резултат на това ледът се издига на повърхността на водата и предпазва жителите на водоемите от замръзване. Прясно падналият сняг съдържа много въздух и е отличен топлоизолатор. Ако снегът покриваше земята с дебел слой, тогава и животните, и растенията бяха спасени от най-тежките студове.

Освен това водата има висок топлинен капацитет и е вид акумулатор на топлина. Следователно по бреговете на моретата и океаните климатът е мек и добре напоените растения страдат по-малко от измръзване, отколкото сухите.

Невъзможно без вода хидролиза, химична реакция, която задължително съпътства усвояването на протеини, мазнини и въглехидрати, които са задължителнокомпоненти на нашата храна. В резултат на хидролиза тези сложни органични вещества се разлагат до вещества с ниско молекулно тегло, които всъщност се абсорбират от жив организъм (за повече подробности вижте уроци 25–27). Процесите на хидролиза бяха обсъдени от нас в урок 6. Водата взаимодейства с много метали и неметали, оксиди, соли.

Задача 12.6.Напишете реакционни уравнения:

1. натрий + вода →
2. хлор + вода →
3. калциев оксид + вода →
4. серен оксид (IV) + вода →
5. цинков хлорид + вода →
6. натриев силикат + вода →

Това променя ли реакцията на средата (рН)?

Водата е продуктмного реакции. Например при реакция на неутрализация и в много OVR задължително се образува вода.

Задача 12.7.Напишете уравнения за такива реакции.

констатации

Водородът е най-разпространеният химичен елемент във Вселената, а кислородът е най-разпространеният химичен елемент на Земята. Тези вещества проявяват противоположни свойства: водородът е редуциращ агент, а кислородът е окислител. Следователно те лесно реагират помежду си, образувайки най-удивителното и най-често срещаното вещество на Земята - водата.

Водородът Н е химичен елемент, един от най-разпространените в нашата Вселена. Масата на водорода като елемент в състава на веществата е 75% от общото съдържание на атоми от друг тип. Той е включен в най-важната и жизненоважна връзка на планетата – водата. Отличителна чертаводородът е и фактът, че той е първият елемент в периодичната система от химични елементи на Д. И. Менделеев.

Откриване и изследване

Първите споменавания на водорода в писанията на Парацелз датират от шестнадесети век. Но неговата изолация от газова смесвъздуха и изследването на горимите свойства са правени още през седемнадесети век от учения Лемери. Водородът е обстойно проучен от английски химик, физик и натуралист, който експериментално доказа, че масата на водорода е най-малката в сравнение с други газове. В следващите етапи от развитието на науката много учени са работили с него, по-специално Лавоазие, който го нарича „раждане на вода“.

Характеристика според длъжността в PSCE

Елементът, който отваря периодичната таблица на Д. И. Менделеев, е водородът. Физичните и химичните свойства на атома показват известна двойственост, тъй като водородът едновременно се приписва на първата група, основната подгрупа, ако се държи като метал и отдава един единствен електрон в процеса на химическа реакция, и към седми - в случай на пълно запълване на валентната обвивка, тоест приемане на отрицателна частица, което я характеризира като подобна на халогените.

Характеристики на електронната структура на елемента

Свойствата на сложните вещества, в които е включен, и най-простото вещество H 2 се определят преди всичко от електронната конфигурация на водорода. Частицата има един електрон със Z= (-1), който се върти в орбитата си около ядрото, съдържащ един протон с единична маса и положителен заряд (+1). Неговата електронна конфигурация се записва като 1s 1, което означава наличието на една отрицателна частица в първата и единствена s-орбитала за водорода.

Когато един електрон се отдели или отдаде и атом на този елемент има такова свойство, че е свързан с метали, се получава катион. Всъщност водородният йон е положителна елементарна частица. Следователно водородът, лишен от електрон, се нарича просто протон.

Физически свойства

Описвайки накратко водорода, това е безцветен, леко разтворим газ с относителна атомна маса 2, 14,5 пъти по-лек от въздуха, с температура на втечняване от -252,8 градуса по Целзий.

От опит лесно се вижда, че H2 е най-лекият. За да направите това, достатъчно е да напълните три топки с различни вещества - водород, въглероден диоксид, обикновен въздух - и едновременно да ги освободите от ръката си. Този, който е пълен с CO 2, ще достигне земята по-бързо от всеки, след което ще падне напомпан с въздушна смес, а съдържащият H 2 ще се издигне до тавана.

Малката маса и размер на водородните частици оправдават способността му да прониква различни вещества. На примера на същата топка това е лесно да се провери, след няколко дни тя ще се издуха, тъй като газът просто ще премине през гумата. Също така водородът може да се натрупва в структурата на някои метали (паладий или платина) и да се изпарява от него при повишаване на температурата.

Свойството ниска разтворимост на водорода се използва в лабораторната практика за изолирането му чрез метода на изместване на водорода (таблицата по-долу съдържа основните параметри), определящи обхвата на неговото приложение и методите на производство.

Изотопен състав

Подобно на много други представители на периодичната система от химични елементи, водородът има няколко естествени изотопа, тоест атоми със същия брой протони в ядрото, но различен номернеутрони - частици с нулев заряд и единична маса. Примери за атоми, които имат подобно свойство са кислород, въглерод, хлор, бром и други, включително радиоактивни.

Физически свойстваводород 1 H, най-често срещаният от представителите на тази група, се различават значително от същите характеристики на своите колеги. По-специално характеристиките на веществата, в които са включени, се различават. И така, има обикновена и деутерирана вода, съдържаща в състава си вместо водороден атом с един протон, деутерий 2 H - неговият изотоп с две елементарни частици: положителни и незаредени. Този изотоп е два пъти по-тежък от обикновения водород, което обяснява фундаменталната разлика в свойствата на съединенията, които съставляват. В природата деутерият е 3200 пъти по-рядък от водорода. Третият представител е тритий 3 H, в ядрото има два неутрона и един протон.

Методи за получаване и изолиране

Лабораторните и промишлените методи са много различни. Така че в малки количества газът се получава главно чрез реакции, при които минерали, и мащабно производство в Повече ▼използвайки органичен синтез.

В лабораторията се използват следните химични взаимодействия:

В промишлени интереси газът се получава по такива методи като:

1. Термично разлагане на метан в присъствието на катализатор до съставните му прости вещества (350 градуса достига стойността на такъв индикатор като температура) - водород H 2 и въглерод C.
2. Пропускане на пара вода през кокс при 1000 градуса по Целзий, за да се образува въглероден двуокис CO 2 и H 2 (най-често срещаният метод).
3. Преобразуване на газообразен метан върху никелов катализатор при температура, достигаща 800 градуса.
4. Водородът е страничен продуктпри електролизата на водни разтвори на калиев или натриев хлорид.

Химични взаимодействия: общи положения

Физичните свойства на водорода до голяма степен обясняват поведението му в реакционните процеси с едно или друго съединение. Валентността на водорода е 1, тъй като се намира в първата група в периодичната таблица, а степента на окисление показва различна. Във всички съединения, с изключение на хидридите, водородът в s.o. = (1+), в молекули като XH, XH 2, XH 3 - (1-).

Молекулата на водородния газ, образувана чрез създаване на обобщена електронна двойка, се състои от два атома и е доста енергийно стабилна, поради което когато нормални условиядонякъде инертен и влиза в реакции при промяна на нормалните условия. В зависимост от степента на окисление на водорода в състава на други вещества, той може да действа както като окислител, така и като редуциращ агент.

Вещества, с които водородът реагира и се образува

Елементни взаимодействия за образуване на сложни вещества (често при повишени температури):

1. Алкален и алкалоземен метал + водород = хидрид.
2. Халоген + Н 2 = халогеноводород.
3. Сяра + водород = сероводород.
4. Кислород + Н2 = вода.
5. Въглерод + водород = метан.
6. Азот + Н 2 = амоняк.

Взаимодействие със сложни вещества:

1. Получаване на синтез газ от въглероден оксид и водород.
2. Възстановяване на метали от техните оксиди с Н 2 .
3. Насищане с водород на ненаситени алифатни въглеводороди.

водородна връзка

Физичните свойства на водорода са такива, че когато се комбинира с електроотрицателен елемент, той му позволява да образува специален тип връзка със същия атом от съседни молекули, които имат несподелени електронни двойки (например кислород, азот и флуор). Най-яркият пример, върху който е по-добре да разгледаме подобно явление, е водата. Може да се каже, че е зашит с водородни връзки, които са по-слаби от ковалентните или йонните, но поради факта, че има много от тях, те оказват значително влияние върху свойствата на веществото. По същество водородната връзка е електростатично взаимодействие, което свързва водните молекули в димери и полимери, което води до високата й точка на кипене.

Водород в състава на минерални съединения

Включени във всички неорганични киселинивключва протон - катион на атом като водород. Вещество, чийто киселинен остатък има степен на окисление, по-голяма от (-1), се нарича многоосновно съединение. Съдържа няколко водородни атома, което води до дисоциация в водни разтворимногостепенна. Всеки следващ протон се откъсва от останалата киселина все по-трудно. Според количественото съдържание на водороди в средата се определя нейната киселинност.

Приложение в човешките дейности

Цилиндрите с вещество, както и съдовете с други втечнени газове, като кислород, имат специфична външен вид. Те са боядисани в тъмно зелено с яркочервен надпис "Hydrogen". Газът се изпомпва в цилиндър под налягане от около 150 атмосфери. Физичните свойства на водорода, по-специално лекотата на газообразното агрегатно състояние, се използват за пълнене на балони, балони и др., смесени с хелий.

Водородът, чиито физични и химични свойства са се научили да използват преди много години, в момента се използва в много индустрии. Повечето от тях отива за производството на амоняк. Водородът също участва в (хафний, германий, галий, силиций, молибден, волфрам, цирконий и други) от оксиди, действайки в реакцията като редуциращ агент, циановодородна и солна киселини, както и изкуствено течно гориво. Хранителната индустрия го използва за превръщане на растителни масла в твърди мазнини.

Определихме химичните свойства и използването на водорода в различни процеси на хидрогениране и хидрогениране на мазнини, въглища, въглеводороди, масла и мазут. С него се произвеждат скъпоценни камъни, лампи с нажежаема жичка, метални изделия се коват и заваряват под въздействието на кислородно-водороден пламък.

Взаимодействие водородс кислород, както установи сър Хенри Кавендиш, води до образуването на вода. Да продължим с това прост примернаучете се да композирате уравнения на химичните реакции.
Какво идва от водороди кислород, вече знаем:

H 2 + O 2 → H 2 O

Сега вземаме предвид, че атомите на химичните елементи в химичните реакции не изчезват и не се появяват от нищото, не се превръщат един в друг, а комбинирайте в нови комбинацииза образуване на нови молекули. Това означава, че в уравнението на химичната реакция на атомите от всеки тип трябва да има едно и също число предиреакции ( налявоот знака за равенство) и следкрая на реакцията ( на дясноот знака за равенство), както следва:

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

Ето какво е то уравнение на реакцията - условен запис на протичаща химическа реакция с помощта на формули на вещества и коефициенти.

Това означава, че в горната реакция две бенки водородтрябва да реагира с с една бенка кислород, и резултатът ще бъде две бенки вода.

Взаимодействие водородс кислород- изобщо не е лесен процес. Това води до промяна в степените на окисление на тези елементи. За избор на коефициенти в такива уравнения обикновено се използва методът " електронен баланс".

Когато водата се образува от водород и кислород, това означава, че водородпромени степента на окисление от 0 преди +аз, а кислород- от 0 преди −II. В същото време няколко (н)електрони:

Тук служат електрони, даряващи водород редуциращ агенти електрони, приемащи кислород - окислител.

Окисляващи и редуциращи агенти

Сега нека видим как изглеждат процесите на даване и получаване на електрони поотделно. водород, след като се срещна с "разбойника" - кислорода, губи цялото си свойство - два електрона, а степента на окисление става равно на +аз:

H 2 0 − 2 д− = 2Н + I

Се случи уравнение на окислителна полуреакцияводород.

И бандитът кислород Около 2, като е отнел последните електрони на злополучния водород, е много доволен от своя нова степенокисляване -II:

O 2 + 4 д− = 2O −II

Това е редукционно уравнение на полуреакциякислород.

Остава да добавим, че и "бандитът", и неговата "жертва" са загубили своята химическа идентичност и от прости вещества - газове с двуатомни молекули H 2и Около 2превърнати в компоненти на ново химическо вещество - вода H 2 O.

По-нататък ще спорим по следния начин: колко електрона е дал редукторът на окислителния бандит, толкова е получил той. Броят на електроните, дарени от редуктора, трябва да бъде равен на броя на електроните, приети от окислителя..

Значи имате нужда изравняване на броя на електронитев първата и втората полуреакции. В химията се приема следната условна форма на записване на уравненията на полуреакциите:

Тук числата 2 и 1 вляво от къдравата скоба са фактори, които ще помогнат да се гарантира, че броят на дадените и получените електрони е равен. Отчитаме, че в уравненията на полуреакциите се отдават 2 електрона, а се приемат 4. За изравняване на броя на получените и дадените електрони се намират най-малкото общо кратно и допълнителни фактори. В нашия случай най-малкото общо кратно е 4. Допълнителните фактори ще бъдат 2 за водород (4: 2 = 2), а за кислород - 1 (4: 4 = 1)
Получените множители ще служат като коефициенти на бъдещото уравнение на реакцията:

2H 2 0 + O 2 0 \u003d 2H 2 + I O -II

водород окисленине само при среща кислород. Приблизително същият ефект върху водорода и флуор F2, халоген и прословутия "разбойник", и привидно безобиден азот N 2:

Това води до флуороводород HFили амоняк NH3.

И в двете съединения степента на окисление водородстава равен +аз, защото той получава партньори в молекулата "алчни" за чуждо електронно добро, с висока електроотрицателност - флуор Фи азот н. В азотстойността на електроотрицателността се счита за равна на три конвенционални единици, а y флуоркато цяло най-високата електроотрицателност сред всички химични елементи е четири единици. Така че не е чудно, че оставят бедния водороден атом без никаква електронна среда.

Но водородможе би Възстанови- приемат електрони. Това се случва, ако в реакцията с него участват алкални метали или калций, в които електроотрицателността е по-малка от тази на водорода.

Химични свойстваводород

При нормални условия молекулярният водород е относително неактивен, като се комбинира директно само с най-активните неметали (с флуор, а на светлина също и с хлор). Въпреки това, когато се нагрява, той реагира с много елементи.

Водородът реагира с прости и сложни вещества:

В висока температураВодородът реагира директно с някои метали(алкални, алкалоземни и други), образуващи бели кристални вещества - метални хидриди (Li H, Na H, KH, CaH 2 и др.):

H2 + 2Li = 2LiH

Металните хидриди лесно се разлагат от вода с образуването на съответните алкали и водород:

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

1). С кислородВодородът образува вода:

Видео "Изгаряне на водород"

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

При обикновени температури реакцията протича изключително бавно, над 550 ° C - с експлозия (смес от 2 обема H 2 и 1 обем O 2 се нарича експлозивен газ) .

Видео "Експлозия на експлозивен газ"

Видео "Подготовка и експлозия на експлозивна смес"

2). С халогениВодородът образува халогеноводороди, например:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

Водородът експлодира с флуор (дори на тъмно и при -252°C), реагира с хлор и бром само при осветяване или нагряване, а с йод - само при нагряване.

3). С азотВодородът реагира с образуването на амоняк:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

само на катализатор и при повишени температури и налягания.

4). При нагряване водородът реагира енергично със сяра:

H 2 + S \u003d H 2 S (сероводород),

много по-трудно със селен и телур.

5). с чист въглеродВодородът може да реагира без катализатор само при високи температури:

2H 2 + C (аморфен) = CH 4 (метан)

- Водородът влиза в реакция на заместване с метални оксиди , докато в продуктите се образува вода и металът се редуцира. Водород - проявява свойствата на редуциращ агент:

Използва се водород за извличане на много метали, тъй като отнема кислорода от техните оксиди:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O и др.

Приложение на водород

Видео "Използване на водород"

В момента водородът се произвежда в огромни количества. Много голяма част от него се използва при синтеза на амоняк, хидрогенирането на мазнините и хидрогенирането на въглища, масла и въглеводороди. Освен това водородът се използва за синтеза на солна киселина, метилов алкохол, циановодородна киселина, при заваряване и коване на метали, както и при производството на лампи с нажежаема жичка и скъпоценни камъни. Водородът се продава в бутилки под налягане над 150 атм. Те са боядисани в тъмно зелено и са снабдени с червен надпис "Hydrogen".

Водородът се използва за превръщане на течни мазнини в твърди мазнини (хидрогениране), за производство на течни горива чрез хидрогениране на въглища и мазут. В металургията водородът се използва като редуциращ агент за оксиди или хлориди за получаване на метали и неметали (германий, силиций, галий, цирконий, хафний, молибден, волфрам и др.).

Практическото приложение на водорода е разнообразно: обикновено се пълни с балони, в химическата промишленост той служи като суровина за производството на много много важни продукти (амоняк и др.), В хранителната промишленост - за производството на твърди мазнини от растителни масла и др. Висока температура (до 2600 °C), получена чрез изгаряне на водород в кислород, се използва за топене на огнеупорни метали, кварц и др. Течният водород е едно от най-ефективните реактивни горива. Годишното световно потребление на водород надхвърля 1 милион тона.

СИМУЛАТОРИ

номер 2 водород

ЗАДАЧИ ЗА ПОДКРЕПВАНЕ

Нека да разгледаме какво е водород. Химичните свойства и производството на този неметал се изучават в курса по неорганична химия в училище. Именно този елемент оглавява периодичната система на Менделеев и следователно заслужава подробно описание.

Кратка информация за отваряне на елемент

Преди да разгледаме физичните и химичните свойства на водорода, нека да разберем как е открит този важен елемент.

Химиците, които са работили през шестнадесети и седемнадесети век, многократно споменават в своите писания горимия газ, който се отделя, когато киселините са изложени на активни метали. През втората половина на осемнадесети век Г. Кавендиш успява да събере и анализира този газ, давайки му името "запалим газ".

Физичните и химичните свойства на водорода по това време не са изследвани. Едва в края на осемнадесети век А. Лавоазие успява да установи чрез анализ, че този газ може да бъде получен чрез анализ на вода. Малко по-късно той започва да нарича новия елемент водород, което означава „раждане на вода“. Водородът дължи съвременното си руско име на М. Ф. Соловьов.

Да бъдеш сред природата

Химичните свойства на водорода могат да бъдат анализирани само въз основа на неговото изобилие в природата. Този елемент присъства в хидро- и литосферата, а също така е част от минералите: природен и свързан газ, торф, нефт, въглища, нефтени шисти. Трудно е да си представим възрастен, който не би знаел, че водородът е неразделна част от водата.

Освен това този неметал се намира в животинските организми под формата нуклеинова киселина, протеини, въглехидрати, мазнини. На нашата планета този елемент се среща в свободна форма доста рядко, може би само в природен и вулканичен газ.

Под формата на плазма водородът съставлява около половината от масата на звездите и Слънцето, а също така е част от междузвездния газ. Например, в свободна форма, както и под формата на метан, амоняк, този неметал присъства в комети и дори някои планети.

Физически свойства

Преди да разгледаме химичните свойства на водорода, отбелязваме, че при нормални условия той е газообразно вещество, по-леко от въздуха, имащо няколко изотопни форми. Той е почти неразтворим във вода и има висока топлопроводимост. Протиумът, който има масово число 1, се счита за най-леката му форма. Тритият, който има радиоактивни свойства, се образува в природата от атмосферния азот, когато невроните го излагат на UV лъчи.

Характеристики на структурата на молекулата

За да разгледаме химичните свойства на водорода, характерните за него реакции, нека се спрем на особеностите на неговата структура. Тази двуатомна молекула има ковалентна неполярна химична връзка. Образуването на атомен водород е възможно, когато активните метали взаимодействат с киселинни разтвори. Но в тази форма този неметал може да съществува само за незначителен период от време, почти веднага се рекомбинира в молекулярна форма.

Химични свойства

Помислете за химичните свойства на водорода. В повечето съединения, които този химичен елемент образува, той проявява степен на окисление +1, което го прави подобен на активните (алкални) метали. Основните химични свойства на водорода, характеризиращи го като метал:

• взаимодействие с кислород за образуване на вода;
• реакция с халогени, придружена от образуване на халогеноводород;
• производство на сероводород, когато се комбинира със сяра.

По-долу е уравнението на реакцията, което характеризира химичните свойства на водорода. Обръщаме внимание на факта, че като неметал (със степен на окисление -1), той действа само в реакцията с активните метали, образувайки с тях съответните хидриди.

Водородът при обикновена температура не взаимодейства активно с други вещества, така че повечето от реакциите се извършват само след предварително загряване.

Нека се спрем по-подробно на някои химични взаимодействия на елемента, който оглавява периодичната система от химични елементи на Менделеев.

Реакцията на образуване на вода е придружена от освобождаване на 285,937 kJ енергия. В повишена температура(повече от 550 градуса по Целзий) този процес е придружен от силен взрив.

Сред онези химични свойства на газообразния водород, които са намерили значително приложение в промишлеността, интерес представлява взаимодействието му с метални оксиди. Именно чрез каталитично хидрогениране в съвременната промишленост се обработват метални оксиди, например чистият метал се изолира от железния нагар (смесен железен оксид). Този метод позволява ефективна обработка на метален скрап.

Синтезът на амоняк, който включва взаимодействието на водорода с атмосферния азот, също е търсен в съвременната химическа промишленост. Сред условията за възникване на това химическо взаимодействие отбелязваме налягането и температурата.

Заключение

Водородът е неактивен химическипри нормални условия. С повишаване на температурата активността му се увеличава значително. Това вещество е търсено в органичния синтез. Например, чрез хидрогениране, кетоните могат да бъдат редуцирани до вторични алкохоли, а алдехидите могат да се превърнат в първични алкохоли. В допълнение, чрез хидрогениране, ненаситените въглеводороди от класовете етилен и ацетилен могат да бъдат превърнати в наситени съединения от метанова серия. Водородът с право се счита за просто вещество, търсено в съвременното химическо производство.