Propiedades químicas y métodos para producir hidrógeno. Hidrógeno. Propiedades físicas y químicas, recibo. Agua. Propiedades químicas y físicas.

• Designación - H (hidrógeno);
• Nombre latino - Hidrogenium;
• Período - yo;
• Grupo - 1 (IA);
• Masa atómica - 1,00794;
• Número atómico - 1;
• Radio de átomo \u003d 53 pm;
• Radio covalente \u003d 32 PM;
• Distribución de electrones - 1s 1;
• t fusión \u003d -259,14 ° C;
• t ebullición \u003d -252,87 ° C;
• Electricidad (por Paulonga / por Alprada y Rokhov) \u003d 2.02 / -;
• El grado de oxidación: +1; 0; -uno;
• Densidad (n. Y.) \u003d 0.0000899 g / cm 3;
• Volumen molar \u003d 14.1 cm 3 / mol.

Compuestos binarios de hidrógeno con oxígeno:

El hidrógeno ("agua de referente") fue abertado por el científico inglés. Cavendish en 1766. Este es el elemento más fácil de la naturaleza: un átomo de hidrógeno tiene un kernel y un electrón, probablemente, por esta razón, el hidrógeno es el elemento más común en el universo (es más de la mitad de la masa de la mayoría de las estrellas).

Podemos decir sobre el hidrógeno que "un pequeño carrete, sí caminos". A pesar de su "simplicidad", el hidrógeno da energía a todos los seres vivos en la Tierra: una reacción termonuclear continua está en marcha en el sol durante el cual se forma un átomo de helio a partir de cuatro átomos de hidrógeno, este proceso está acompañado por la liberación de una cantidad colosal de Energía (ver síntesis nuclear).

En la corteza terrestre, la fracción masiva de hidrógeno es solo 0.15%. Mientras tanto, el número abrumador (95%) de todos los productos químicos conocidos en la Tierra contiene uno o más átomos de hidrógeno.

En conexiones con no metales (HCl, H2O, CH 4 ...), el hidrógeno proporciona sus propios elementos electronegativos únicos de electrones, que muestran el grado de oxidación +1 (más a menudo), formando solo enlaces covalentes (vea el enlace covalente) .

En los compuestos con metales (NAH, CAH 2 ...) hidrógeno, por el contrario, asume su única S-orbital otro electrón, lo que intenta completar su capa electrónica, que muestra el grado de oxidación -1 (con menos frecuencia), formando Más a menudo la comunicación de iones (ver conexión de iones), porque, la diferencia en la electronegatividad de la electronegatividad del átomo de hidrógeno y el átomo de metal puede ser bastante grande.

H 2.

En un estado gaseoso, el hidrógeno está en forma de moléculas de dos personas, formando un enlace covalente no polar.

Las moléculas de hidrógeno poseen:

• gran movilidad;
• gran fuerza;
• baja polarizabilidad;
• tamaños pequeños y masa.

Propiedades de gas de hidrógeno:

• el gas más fácil de la naturaleza, sin color y olor;
• mal disuelto en agua y disolventes orgánicos;
• en recuentos menores, se disuelve en metales líquidos y sólidos (especialmente en platino y paladio);
• es difícil licuarse (debido a su pequeña polarizabilidad);
• tiene la mayor conductividad térmica de todos los gases conocidos;
• cuando se calienta, reacciona con muchos no metales, mostrando las propiedades del agente reductor;
• a temperatura ambiente reacciona con flúor (se produce la explosión): H 2 + F 2 \u003d 2HF;
• con los metales reaccionan a la formación de hidruros, que muestran propiedades oxidativas: H 2 + CA \u003d CAH 2;

En los compuestos, el hidrógeno exhibe sus propiedades de rehabilitación mucho más que oxidativo. El hidrógeno es el agente reductor más fuerte después del carbón, aluminio y calcio. Las propiedades reductivas del hidrógeno se utilizan ampliamente en la industria para producir metales y no metales (sustancias simples) de óxidos y galio.

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2FE + 3H 2 O

Reacciones de hidrógeno con sustancias simples.

El hidrógeno toma un electrón jugando un papel. restaurador, reacciones:

• de oxígeno (en la ignición o en presencia de un catalizador), en la relación 2: 1 (hidrógeno: oxígeno) se forma gas de armonía explosiva: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 KJ
• de gris (Cuando se calienta a 150 ° C-300 ° C): H 2 0 + S ↔ H 2 +1 S
• de cloro (Al encender o irradiación de los rayos UV): H 2 0 + CL 2 \u003d 2H +1 CL
• de flúor: H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
• de nitrógeno (Cuando se calienta en presencia de catalizadores o a alta presión): 3H 2 0 + N 2 ↔ 2NH 3 +1

El hidrógeno da un electrón, jugando un papel. oxidante, en reacciones con alcalino y tierra alcalina Metales con la formación de hidruros metálicos: los compuestos de iones salinos que contienen iones de hidruro de hidruro son inestables cristalinos en a WA.

Ca + H 2 \u003d CAH 2 -1 2NA + H 2 0 \u003d 2NAH -1

Para el hidrógeno, es poco característico mostrar el grado de oxidación -1. Reaccionando con agua, las hidruros se descomponen, restaurando agua a hidrógeno. La reacción de hidruro de calcio con agua es la siguiente:

CAH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + CA (OH) 2

Reacciones de hidrógeno con sustancias complejas.

• a altas temperaturas, hidrógeno restaura muchos óxidos metálicos: Zno + H 2 \u003d ZN + H2O
• el alcohol metílico se obtiene como resultado de la reacción de hidrógeno con el óxido de carbono (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
• en las reacciones de hidrogenación, el hidrógeno reacciona con muchos sustancias orgánicas.

En más detalle, la ecuación de reacciones químicas de hidrógeno y sus compuestos se consideran en la página "hidrógeno y sus compuestos, las ecuaciones de reacciones químicas que involucran hidrógeno".

El uso de hidrógeno.

• en la energía nuclear, se utilizan isótopos de hidrógeno, deuterio y tritio;
• en industria química El hidrógeno se utiliza para sintetizar muchas sustancias orgánicas, amoníaco, cloruro;
• en la industria alimentaria, el hidrógeno se utiliza en la producción de grasas sólidas a través de la hidrogenación de aceites vegetales;
• para la soldadura y el corte de metales, se utiliza una alta temperatura de la quema de hidrógeno en oxígeno (2600 ° C);
• al obtener algunos metales, el hidrógeno se usa como un agente reductor (ver arriba);
• dado que el hidrógeno es gas ligero, se utiliza en la aeronáutica como relleno globos, aerostats, aeronaves;
• a medida que se utiliza el combustible de hidrógeno en la mezcla con CO.

EN Últimamente Los científicos prestan mucha atención a la búsqueda de fuentes alternativas de energía renovable. Una de las áreas prometedoras es la energía "hidrógeno" en la que se utiliza hidrógeno como combustible, cuyo producto de combustión es el agua ordinaria.

Métodos para producir hidrógeno.

Métodos industriales para producir hidrógeno:

• conversión de metano (reducción catalítica de vapor de agua) Vapor de agua a alta temperatura (800 ° C) en un catalizador de níquel: CH 4 + 2H2O \u003d 4H 2 + CO 2;
• la conversión de óxido de carbono con vapor de agua (T \u003d 500 ° C) en el catalizador Fe 2 O 3: CO + H2O \u003d CO 2 + H 2;
• descomposición térmica del metano: CH 4 \u003d C + 2H 2;
• gasificación de combustibles sólidos (T \u003d 1000 ° C): C + H2O \u003d CO + H 2;
• electrolisis del agua (un método muy caro en el que se obtiene hidrógeno muy puro): 2H2O → 2H 2 + O 2.

Métodos de laboratorio para producir hidrógeno:

• acción en metales (más a menudo zinc) clorhídrico o diluido con ácido sulfúrico: Zn + 2HCl \u003d ZCL 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZNSO 4 + H 2;
• la interacción de vapor de agua con chips de hierro caliente: 4h 2 O + 3FE \u003d FE 3 O 4 + 4H 2.

Definición

Hidrógeno - El primer elemento del sistema periódico de elementos químicos D.I. Mendeleeva. Symbol - N.

Masa atómica - 1 a.e.m. Molécula de hidrógeno DVotomen - H2.

Configuración electrónica Atom de hidrógeno - 1s 1. El hidrógeno se refiere a la familia S-Elements. En sus compuestos, hay un grado de oxidación -1, 0, +1. El hidrógeno natural consiste en dos isótopos estables: pasiones 1 h (99.98%) y deuterio 2 h (d) (0.015%) y isótop radioactivo de Tritium 3 H (t) (montos trazados, vida media - 12.5 años).

Propiedades químicas del hidrógeno.

En condiciones normales, el hidrógeno molecular exhibe relativamente bajo. capacidad de reacciónLo que se explica por la alta resistencia de los lazos en la molécula. Cuando se calienta, se tiene en cuenta casi con todas las sustancias simples formadas por los elementos de los subgrupos principales (excepto los gases nobles, B, Si, P, AL). EN reacciones químicas Puede actuar como un agente reductor (más a menudo) y agente oxidante (con menos frecuencia).

Exhibiciones de hidrógeno propiedades del agente reductor. (H 2 0 -2E → 2N +) En las siguientes reacciones:

1. Reacciones de interacción con sustancias simples - no metales. El hidrógeno reacciona con halógeno, además, la reacción de la interacción con el flúor en condiciones normales, en la oscuridad, con una explosión, con cloro, cuando se ilumina (o irradiación UV) en el mecanismo de la cadena, con bromo y yodo solo cuando se calienta; oxígeno (Una mezcla de oxígeno e hidrógeno en la relación volumen 2: 1 se llama "gas de Razmu"), gris, nitrógeno y carbón:

H 2 + Hal 2 \u003d 2Hal;

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (T);

H 2 + S \u003d H 2 S (T \u003d 150 - 300C);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (T \u003d 500C, P, KAT \u003d FE, PT);

2h 2 + C ↔ CH 4 (T, P, KAT).

2. Reacciones de la interacción con sustancias complejas. El hidrógeno reacciona con óxidos metálicos bajos.Además, es capaz de restaurar solo los metales en una fila de actividad a la derecha del zinc:

CUO + H 2 \u003d CU + H2O (T);

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2FE + 3H 2 O (T);

Wo 3 + 3h 2 \u003d w + 3h 2 O (t).

El hidrógeno reacciona con óxidos no metálicos:

H 2 + CO 2 ↔ CO + H2O (T);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (T \u003d 300C, P \u003d 250 - 300 ATM., KAT \u003d ZNO, CR 2 O 3).

El hidrógeno entra en la reacción de hidrogenación con compuestos orgánicos de cicloalcanos, alquenos, arena, aldehídos y cetonas, etc. Todas estas reacciones se llevan a cabo cuando se calientan, bajo presión, platino o níquel se utilizan como catalizadores:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3;

C 6 H 6 + 3H 2 ↔ C 6 H 12;

C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8;

CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;

CH 3 -CO-CH 3 + H 2 ↔ CH 3 -CH (OH) -CH 3.

Hidrógeno como agente oxidante. (H 2 + 2E → 2N -) actúa en las reacciones de la interacción con alcalina y metales de la tierra alcalina. Al mismo tiempo, se forman hidruros: compuestos iónicos cristalinos en los que el hidrógeno muestra el grado de oxidación -1.

2NA + H 2 ↔ 2NAH (T, P).

Ca + H 2 ↔ CAH 2 (T, P).

Propiedades físicas del hidrógeno.

Hidrógeno - gas sin color, inodoro, densidad en n.u. - 0.09 g / L, 14.5 veces más ligero que el aire, t kip \u003d -252.8s, T pl \u003d - 259.2С. El hidrógeno es poco soluble en agua y solventes orgánicamente, bien soluble en algunos metales: níquel, paladio, platino.

Según la cosmochemistrica moderna, el hidrógeno es el elemento más común del universo. La forma principal de la existencia de hidrógeno en el espacio exterior es átomos separados. Según la prevalencia en la Tierra, el hidrógeno se encuentra el 9º entre todos los elementos. La cantidad principal de hidrógeno en el suelo está en el estado asociado, en la composición de agua, aceite, gas natural, carbón de piedra, etc. Como sustancia simple El hidrógeno rara vez se encuentra en gases volcánicos.

Obteniendo hidrógeno

Se distinguen los métodos de laboratorio y industriales para producir hidrógeno. Los métodos de laboratorio incluyen la interacción de metales con ácidos (1), así como la interacción de aluminio con soluciones acuosas de álcalis (2). Entre los métodos industriales de producción de hidrógeno, la electrólisis juega un papel importante. soluciones acuosas Alcali y sales (3) y conversión de metano (4):

Zn + 2hcl \u003d zncl 2 + h 2 (1);

2A + 2NAOH + 6H 2 O \u003d 2NA +3 H 2 (2);

2nacl + 2h 2 O \u003d H 2 + CL 2 + 2ANAOH (3);

CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).

Ejemplos de resolución de problemas.

Ejemplo 1.

La tarea	Cuando la interacción de 23,8 g de una lata de metal con un exceso de ácido clorhídrico se distinguió por hidrógeno, en una cantidad suficiente para obtener 12.8 g de cobre metálico, determinar el grado de oxidación de estaño en el compuesto resultante.
Decisión	Basado estructura electrónica El átomo de estaño (... 5S 2 5P 2) se puede concluir que dos grados de oxidación son característicos: +2, +4. Sobre la base de esto, haremos la ecuación de posibles reacciones: SN + 2HCL \u003d H 2 + SNCL 2 (1); SN + 4HCL \u003d 2H 2 + SNCL 4 (2); Cuo + H 2 \u003d Cu + H 2 O (3). Encontramos la cantidad de sustancia de cobre: v (cu) \u003d m (cu) / m (cu) \u003d 12.8 / 64 \u003d 0.2 mol. Según la ecuación 3, la cantidad de sustancia de hidrógeno: v (H 2) \u003d V (cu) \u003d 0.2 mol. Conociendo la masa de estaño, encontraremos su cantidad de sustancia: v (sn) \u003d m (sn) / m (sn) \u003d 23.8 / 119 \u003d 0.2 mol. Compare la cantidad de lata e hidrógeno sustancia por la ecuación 1 y 2 y bajo la condición del problema: v 1 (sn): v 1 (H 2) \u003d 1: 1 (ecuación 1); v 2 (sn): v 2 (H 2) \u003d 1: 2 (ecuación 2); v (SN): v (H 2) \u003d 0.2: 0.2 \u003d 1: 1 (condición de tareas). En consecuencia, TIN interactúa con ácido clorhídrico de acuerdo con la ecuación 1 y el grado de oxidación de la lata es +2.
Respuesta	El grado de oxidación de la lata es +2.

Ejemplo 2.

La tarea	El gas, elegido bajo la acción de 2,0 g de zinc por 18.7 ml de ácido clorhídrico 14,6% (la densidad de la solución de 1,07 g / ml), se permitió cuando se calentó sobre 4,0 g de óxido de cobre (II). ¿Cuál es la masa de la mezcla sólida resultante?
Decisión	Bajo la acción del zinc en ácido clorhídrico Se distingue el hidrógeno: Zn + 2nsl \u003d zncl 2 + h 2 (1), que durante el calentamiento restaura el óxido de cobre (II) a cobre (2): Cuo + H 2 \u003d Cu + H 2 O. Encuentra cantidades de sustancias en la primera reacción: m (p-ra nsl) \u003d 18.7. 1.07 \u003d 20.0 g; m (nsl) \u003d 20.0. 0.146 \u003d 2.92 g; v (NSL) \u003d 2.92 / 36.5 \u003d 0.08 mol; v (zn) \u003d 2.0 / 65 \u003d 0.031 mol. El zinc está en desventaja, por lo que la cantidad de hidrógeno distinguido es igual a: v (H 2) \u003d V (Zn) \u003d 0.031 Mol. En la segunda reacción, el hidrógeno está en la desventaja, ya que: v (cuo) \u003d 4.0 / 80 \u003d 0.05 mol. Como resultado de la reacción, 0.031 mol CUO se convertirá en 0.031 mol cu, y la pérdida de masa será: m (cuo) - m (cu) \u003d 0.031 × 80 - 0.031 × 64 \u003d 0.50 g. La masa de la mezcla sólida de CUO con CU después del flujo de hidrógeno será: 4.0-0.5 \u003d 3.5 g
Respuesta	La masa de la mezcla sólida de CUO con CU es igual a 3,5 g.

Hidrógeno. Propiedades, recibo, aplicación.

Referencia histórica

Hidrógeno - El primer elemento de PSHE D.I. Mendeleeva.

El nombre ruso del hidrógeno indica que él "da lugar al agua"; Latino " hidrogenium " significa lo mismo.

Por primera vez, Robert Boyle observó la separación de gas combustible en la interacción de algunos metales con ácidos y sus contemporáneos en la primera mitad del siglo XVI.

Pero el hidrógeno se abrió solo en 1766 por el químico inglés Henry Cavendis, quien encontró que, con la interacción de metales con ácidos diluidos, se destaca algún "aire combustible". Observando la quema de hidrógeno en el aire, Cavendish encontró que el resultado es agua. Fue en 1782.

En 1783, el químico francés Antoine Laurent Lavauzier asignó hidrógeno al descomponer el agua con hierro caliente. En 1789, se aisló hidrógeno durante la descomposición del agua bajo la acción de la corriente eléctrica.

Prevalencia en la naturaleza

El hidrógeno es el elemento principal del espacio. Por ejemplo, el sol es el 70% de su masa consiste en hidrógeno. Los átomos de hidrógeno en el universo de varias decenas de miles de veces más que todos los átomos de todos los metales combinados.

En la atmósfera de la Tierra, también hay algo de hidrógeno en forma de una sustancia simple: composición de gas H2. El hidrógeno es mucho más fácil que el aire, y por lo tanto se encuentra en las capas superiores de la atmósfera.

Pero mucho más sobre la tierra del hidrógeno asociado: después de todo, es parte del agua, la sustancia compleja en sí misma en nuestro planeta. Hidrógeno asociado con moléculas, contienen y petróleo, y gas natural, muchos minerales y rocas. El hidrógeno es parte de toda la materia orgánica.

Características del elemento de hidrógeno.

El hidrógeno tiene una naturaleza dual, por esta razón, en algunos casos, el hidrógeno se coloca en un subgrupo de metales alcalinos, y en otros, en el subgrupo de halógeno.

• 
  Configuración electrónica 1s. 1 . El átomo de hidrógeno consiste en un protón y un electrón.
• 
  El átomo de hidrógeno es capaz de perder el electrón y convertirse en la h + catión, y es similar a metales alcalinos.
• 
  Un átomo de hidrógeno también puede colocar un electrón, formando un anión H -, a este respecto, el hidrógeno es similar a los halógenos.
• 
  Las conexiones son siempre monovalentes.
• 
  CO: +1 y -1.

Propiedades físicas del hidrógeno.

El hidrógeno es gas, sin color, sabor y olor. 14.5 veces más ligero que el aire. Poco soluble en agua. Tiene alta conductividad térmica. En T \u003d -253 ° C - licuado, en T \u003d -259 ° C, endurece. Las moléculas de hidrógeno son tan pequeñas que pueden difundirse lentamente a través de muchos materiales: caucho, vidrio, metales, que se usa al limpiar hidrógeno de otros gases.

Se conocen 3 isotop de hidrógeno: - FTIA, - Deuterium, - Tritium. La parte principal del hidrógeno natural se debe. Deuterium es parte del agua pesada, que se enriquece. aguas superficiales Oceano. Tritio - isótopo radiactivo.

Propiedades químicas del hidrógeno.

Hidrógeno - no metal, tiene una estructura molecular. La molécula de hidrógeno consta de dos átomos, interconectados por un enlace no polar covalente. La energía de comunicación en la molécula de hidrógeno es de 436 kJ / mol, que explica la baja actividad química. hidrógeno molecular.

1. 
   Interacción con halógenos. A la temperatura normal, el hidrógeno reacciona solo con flúor:

H 2 + F 2 \u003d 2Hf.

Con cloro, solo en la luz, formando cloruro, la reacción es menos vigorosamente con el bromo, no va al final con yodo incluso a altas temperaturas.

1. 
   Interacción de oxígeno - cuando se calienta, durante la ignición, la reacción procede con una explosión: 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O.

El hidrógeno se quema en oxígeno con el resaltado. gran número Calor. La temperatura de la llama de hidrógeno-oxígeno es de 2800 ° C.

Una mezcla de 1 parte de oxígeno y 2 partes de hidrógeno: la "mezcla de endurecimiento", es la más explosiva.

1. 
   Interacción con gris - cuando se calienta. H 2 + S \u003d H 2 S.
2. 
   Interacción con nitrógeno. Cuando se calienta, la alta presión y en presencia de un catalizador:

3h 2 + n 2 \u003d 2NH 3.

1. 
   Interacción con óxido de nitrógeno (II). Utilizado en sistemas de limpieza en producción. Ácido nítrico: 2NO + 2H 2 \u003d N 2 + 2H 2 O.
2. 
   Interacción con los óxidos de metales. El hidrógeno es un buen agente reductor, restaura muchos metales de sus óxidos: CUO + H 2 \u003d CU + H 2 O.
3. 
   Un agente reductor fuerte es hidrógeno atómico. Está formado a partir de la descarga eléctrica molecular en condiciones de baja presión. La alta actividad reductora tiene hidrógeno en el momento de la asignación.Formando con reducción de ácidos con ácido.
4. 
   Interacción de metal . A altas temperaturas, se combina con metales alcalinos y alcalinotérreos y formando sustancias cristalinas blancas: hidruros metálicos, que muestran las propiedades del oxidante: 2NA + H 2 \u003d 2NAH;

Ca + H 2 \u003d CAH 2.

Obteniendo hidrógeno

En el laboratorio:

1. 
   Interacción metálica con soluciones diluidas de azufre e ácidos clorhídricos,

Zn + 2hcl \u003d zncl 2 + h 2.

1. 
   La interacción de aluminio o silicio con soluciones acuosas alcalis:

2A + 2NAH + 10H 2 O \u003d 2NA + 3H 2;

SI + 2NAOH + H2O \u003d NA 2 SIO 3 + 2H 2.

En la industria:

1. 
   Electrolisis de soluciones acuosas de cloruros de sodio y potasio o electrólisis del agua durante la presencia de hidróxidos:

2nacl + 2h 2 O \u003d H 2 + CL 2 + 2ANAOH;

2N2 O \u003d 2N 2 + O 2.

1. 
   Método de conversión. Inicialmente, se obtiene gas de agua, pasando pares de agua a través de COKE caliente a 1000 ° C:

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

El óxido de carbono (II) se oxida luego en el óxido de carbono (IV), pasando una mezcla de gases de agua con un exceso de vapor de agua sobre calentamiento a 400-450 ° C con Fe 2 O 3 catalizador:

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

El óxido de carbono (IV) resultante es absorbido por agua, este método se obtiene en un 50% del hidrógeno industrial.

1. 
   Conversión de metano: CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2.

La reacción procede en presencia de un catalizador de níquel a 800 ° C.

1. 
   Descomposición térmica del metano a 1200 ° C: CH 4 \u003d C + 2H 2.
2. 
   Enfriamiento profundo (hasta -196 ° C) gas de coque. A esta temperatura, todas las sustancias gaseosas se condensan, excepto el hidrógeno.

El uso de hidrógeno.

El uso de hidrógeno se basa en sus propiedades físicas y químicas:

• 
  al igual que el gas ligero, se usa para llenar el globo (en una mezcla con helio);
• 
  la llama de oxígeno-hidrógeno se usa para obtener altas temperaturas cuando se utilizan metales de soldadura;
• 
  a medida que se utiliza el agente reductor para obtener metales (molibdeno, tungsteno, etc.) de sus óxidos;
• 
  para obtener amoníaco y combustible líquido artificial, para la hidrogenación de grasas.

Hidrógeno (h) muy ligero elemento químico, con un contenido en la corteza terrestre, del 0,9% en peso, y en el agua del 11.19%.

Característico de hidrógeno

Por facilidad, es el primero entre los gases. En condiciones normales, sin sabor, desesternal, y absolutamente olor. Al ingresar al termosfor, vuela en el espacio debido al bajo peso.

En todo el universo, este es el elemento químico más numeroso (75% de toda la masa de sustancias). Tanto que muchas estrellas en el espacio exterior están completamente fuera de ella. Por ejemplo, el sol. Su componente principal es hidrógeno. Y calienta y enciende este resultado de la liberación de la energía durante la fusión de los núcleos materiales. También en el espacio hay nubes enteras de sus moléculas de varios tamaños, densidad y temperatura.

Propiedades físicas

Alta temperatura y presión cambian significativamente su calidad, pero en condiciones normales, es:

Tiene alta conductividad térmica, si se compara con otros gases,

No tóxico y mal soluble en agua.

Con una densidad de 0.0899 g / l a 0 ° C y 1 ATM.,

Se convierte en líquido a una temperatura de -252.8 ° C

Se vuelve sólido a -259.1 ° C,

Combustión de calor específica 120.9.106 j / kg.

Para convertir en un líquido o de Estado sólido Se requieren temperaturas de alta presión y muy bajas. En el estado licuado es tecnología y fácil.

Propiedades químicas

Bajo presión y cuando se enfría (-252.87 gr. C) El hidrógeno adquiere un estado líquido, que en peso es más fácil que cualquier análogo. Se necesita menos espacio en ella que en una forma gaseosa.

Él es típico de no leche. Se obtiene en los laboratorios por la interacción de metales (por ejemplo, zinc o hierro) con ácidos diluidos. En condiciones normales, está inactivo y reacciona solo con no metales activos. El hidrógeno puede separar el óxido de oxígeno y restaurar los metales de los compuestos. Y sus mezclas forman un enlace de hidrógeno con algunos elementos.

El gas es bien soluble en etanol y en muchos metales, especialmente en Palladia. La plata no lo disuelve. El hidrógeno se puede oxidar durante la combustión en oxígeno o en el aire, y al interactuar con halógenos.

Durante el compuesto con oxígeno, se forma agua. Si la temperatura es normal, la reacción es lenta, si está por encima de 550 ° C, con una explosión (se convierte en un gas de ratas).

Encontrar el hidrógeno en la naturaleza.

Aunque el hidrógeno es mucho en nuestro planeta, pero en forma pura No es fácil encontrarlo. Un poco se puede detectar en la erupción de los volcanes, durante la producción de petróleo y en el lugar de descomposición de sustancias orgánicas.

Más de la mitad de la cantidad total está en la composición con agua. También entra en la estructura del petróleo, varias arcillas, gases combustibles, animales y plantas (presencia en cada célula viva, 50% por número de átomos).

Ciclo de hidrógeno en la naturaleza

Cada año en los cuerpos de agua y el suelo descompone la cantidad colosal (miles de millones de toneladas) de residuos de plantas y esta descomposición salpica una enorme masa de hidrógeno en la atmósfera. También destaca por cualquier fermentación, causada por bacterias, quemaduras y junto con el oxígeno está involucrado en el ciclo del agua.

Áreas de aplicación de hidrógeno.

El elemento es utilizado activamente por la humanidad en sus actividades, por lo que aprendimos cómo conseguirlo. escala industrial por:

Meteorología, producción química;

Producción de margarina;

Como combustible para misiles (hidrógeno líquido);

Generaciones de energía eléctrica para enfriar generadores eléctricos;

Soldadura y corte de metales.

La masa de hidrógeno se usa en la producción de gasolina sintética (para mejorar la calidad del combustible. baja calidad), amoníaco, cloruro, alcoholes y otros materiales. La energía atómica utiliza activamente sus isótopos.

El "peróxido de hidrógeno" de la droga se usa ampliamente en la metalurgia, las industrias electrónicas, la pulpa y la producción de papel, al blanquear lino y telas de algodón, para la fabricación de pinturas para cabello y cosméticos, polímeros y en medicina para procesar heridas.

El carácter "explosivo" de este gas puede ser un arma desastrosa. bomba de hidrogeno. Su explosión está acompañada por la liberación de una gran cantidad de sustancias radiactivas y destructivas para todos los seres vivos.

El contacto del hidrógeno líquido y las caras de la piel se amenazan con una congelación fuerte y dolorosa.

Conferencia 29.

Hidrógeno. Agua

Plan de conferencias:

Agua. Propiedades químicas y físicas.

El papel de hidrógeno y agua en la naturaleza.

Hidrógeno como un elemento químico.

El hidrógeno es el único elemento. sistema periódico D. I. MENDELEVA, cuya ubicación es ambigua. Su símbolo químico en la tabla MENDELEEV se registra dos veces: ambos en IA, y en Viiagroups. Esto se explica por el hecho de que el hidrógeno tiene una serie de propiedades que lo combinan con metales alcalinos y con halógenos (Tabla 14).

Tabla 14.

Comparación de propiedades de hidrógeno con productos de metal alcalino y halógeno.

Metales alcalinos	Similitud con halógenos
En el nivel de energía externa, los átomos de hidrógeno contienen un electrón. El hidrógeno se refiere a los elementos S	Antes de la finalización del nivel externo y único de átomos de hidrógeno, así como a los átomos de halógenos, hay una falta de un electrón
El hidrógeno exhibe las propiedades que reducen. Como resultado de la oxidación, el hidrógeno obtiene el grado de oxidación más frecuente de oxidación en sus compuestos.	El hidrógeno, como los halógenos, en los compuestos con metales alcalinos y alcalinos, tiene un grado de oxidación -1, que confirma sus propiedades oxidativas.
Se supone que tiene hidrógeno sólido en el espacio con una celosía de cristal metálico.	Al igual que el fecturore y el cloro, el hidrógeno en condiciones normales es el gas. Sus moléculas, como las moléculas halógenas, los ductomanos y se forman a expensas de una conexión no polar covalente.

En la naturaleza, el hidrógeno existe en forma de tres isótopos con números de masa 1, 2 y 3: Duración 1 1 H, Deuterium 2 1 D y Tritium 3 1 T. Los dos primeros son isótopos estables, y el tercero es radioactivo. En la mezcla natural de isótopos domina. Relaciones cuantitativas entre H: D: T: T 1: 1.46 10 -5: 4.00 10 -15.

Los compuestos de isótopos de hidrógeno difieren en las propiedades entre sí. Por ejemplo, el punto de ebullición y la temperatura de congelación (H2O) son respectivamente iguales a - 100 ° C y 0 ° C, y Deuterio (D 2 O) - 101.4 ° C y 3.8 ° C. Especificación de reacciones con la participación de Agua ligera más alta que pesada.

En el universo, el hidrógeno es el elemento más común: representa aproximadamente el 75% de la masa del universo o más del 90% de todos sus átomos. El hidrógeno es parte del agua en su cáscara geológica esencial de la Tierra: la hidrosfera.

Las formas de hidrógeno, junto con el carbono, todas las sustancias orgánicas, es decir, forma parte de la cáscara viva de la tierra, la biosfera. En la corteza de la tierra de la litosfera, el contenido de masa del hidrógeno es solo del 0,88%, es decir, se necesita el 9º lugar entre todos los elementos. Cáscara de aire de la Tierra: la atmósfera contiene menos de un millón de partes del porcentaje total de volumen de hidrógeno molecular. Ocurre solo en las capas superiores de la atmósfera.

Obtención y uso de hidrógeno.

Por primera vez, el hidrógeno se obtuvo en el siglo XVI por un médico medieval y un paracelse alquimista, cuando la placa de hierro está inmersa en Ácido sulfúricoY en 1766, la química inglesa Henry Cavendish se demostró que el hidrógeno se obtiene no solo en la interacción del hierro con ácido sulfúrico, sino también otros metales con otros ácidos. Cavendish también describió las primeras propiedades del hidrógeno.

EN laboratorio Se obtienen condiciones de hidrógeno:

1. La interacción de los metales con ácido:

Zn + 2HCL → ZNCL 2 + H 2

2. La interacción de metales alcalinotérreos y alcalinos con agua.

2NA + 2H 2 O → 2NAH + H 2

CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2

EN industria El hidrógeno se obtiene de las siguientes maneras:

1. Electrólisis de soluciones acuosas de sales, ácidos y álcalis. La mayoría de las veces usan una solución de una sal de sal:

2nacl + 2h 2 O → El. Actuales H 2 + CL 2 + NaOH

2. Recuperación del vapor de agua Coca Cola caliente:

C + H 2 O → T CO + H 2

La mezcla resultante de monóxido de carbono e hidrógeno se llama gas de agua (síntesis de gas),y ampliamente utilizado para la síntesis de diversos productos químicos (amoníaco, metanol, etc.). Para liberar hidrógeno del gas de agua, el gas Furine se convierte en dióxido de carbono, cuando se calienta con vapor de agua:

CO + H 2 → T CO 2 + H 2

3. Calefacción de metano En presencia de vapores de agua y oxígeno. Este método es actualmente el principal:

2SH 4 + O 2 + 2N 2 O → T 2 + 2 + 6N 2

El hidrógeno se usa ampliamente para:

1. Amoniaco industrial y síntesis de la planta de cloruro;

2. Obtener metanol y combustible líquido sintético como parte de un gas de síntesis (2 volúmenes de hidrógeno y 1 volumen CO);

3. Hidrotación e hidrocraqueo de fracciones de petróleo;

4. Hidrogenación de grasas líquidas;

5. Corte y soldadura de metales;

6. Producción de tungsteno, molibdeno y renio de sus óxidos;

7. Motores espaciales como combustible.

8. En reactores termonucleares, los isótopos de hidrógeno se utilizan como combustible.

Físico I. propiedades químicas hidrógeno

Hidrógeno - gas sin color, sabor y olor. Densidad en n.u. 0.09 g / l (14 veces más fácil aire). El hidrógeno es poco soluble en agua (solo 2 volúmenes de gas por 100 volúmenes de agua), pero está bien absorbido por D-Metales: níquel, platino, paladio (en un volumen de paladio de hasta 900 volúmenes de hidrógeno).

En reacciones químicas, el hidrógeno exhibe tanto las propiedades restaurativas como las oxidativas. La mayoría de las veces, el hidrógeno actúa como un agente reductor.

1. Interacción con no metales.. El hidrógeno con los no metales forma compuestos de hidrógeno volátiles (ver Lectura 25).

Con halógeno La velocidad de la reacción y las condiciones del flujo varían de fluoruro a una oda: con hidrógeno flúor reacciona con una explosión incluso en la oscuridad, con cloro, la reacción es bastante tranquila con una ligera exposición a la luz, con la reacción de bromo y yodo y Ir solo cuando se calienta:

H 2 + F 2 → 2Hf

H 2 + CL 2 → Hν 2HCL

H 2 + i 2 → t 2hi

Con oxígeno Y el hidrógeno gris reacciona con un ligero calentamiento. Se llama una mezcla de oxígeno e hidrógeno en una proporción de 1: 2 gas razchim:

H 2 + O 2 → T H2O

H 2 + S → T H 2 S

Con nitrógeno, fósforo y carbono. La reacción se produce cuando se calienta, la presión elevada y en presencia de un catalizador. Las reacciones son reversibles:

3h 2 + n 2 → gato., P, T2NH 3

2h 2 + 3p → gato., P, t3ph 3

H 2 + C → gato., P, T CH 4

2. Interacción con sustancias complejas. A altas temperaturas, el hidrógeno restaura los metales de sus óxidos:

CUO + H 2 → T CU + H 2 O

3. Para interacción con metales alcalinotéreses y alcalinos. Hidrógeno exhibe propiedades oxidativas:

2NA + H 2 → 2NAH

Ca + H 2 → CAH 2

4. Interacción con sustancias orgánicas.El hidrógeno interactúa activamente con muchas sustancias orgánicas, tales reacciones se denominan reacciones de hidrogenación. Dichas reacciones se considerarán con más detalle en la III parte de la compilación "química orgánica".