Ejemplos de compuestos que contienen hidrógeno. Hidrógeno. Propiedades físicas y químicas, recibo. Peso atómico y molecular del hidrógeno

1. Hidrógeno. características generales

El hidrógeno H es el primer elemento de la tabla periódica, el elemento más abundante del Universo (92%); en la corteza terrestre, la fracción másica de hidrógeno es solo del 1%.

Primero resaltado en forma pura G. Cavendish en 1766. En 1787. A. Lavoisier demostró que el hidrógeno es un elemento químico.
Un átomo de hidrógeno consta de un núcleo y un electrón. Configuración electrónica- 1S1. La molécula de hidrógeno es diatómica. El enlace es covalente no polar.
Radio del átomo - (0,08 nm);
potencial de ionización (PI) - (13,6 eV);
electronegatividad (EO) - (2.1);
estado de oxidación - (-1; +1).

2. Ejemplos de compuestos que contienen hidrógeno
HCL, H2O, H2S04, etc.

En esta tarea necesitas dar características generales elemento hidrógeno.

El procedimiento para completar esta tarea

• Escriba la ubicación del elemento hidrógeno en sistema periódico elementos químicos;
• Describe el elemento químico dado;
• Anote los compuestos que contienen hidrógeno.

El hidrógeno es el siguiente compuesto

Hidrógeno - es el primer elemento de la tabla periódica de elementos, denotado por el símbolo H... Este elemento está en el primer grupo subgrupo principal, así como el séptimo grupo del subgrupo principal en el primer período pequeño.

Gracias a un muy pequeño masa atomica, el hidrógeno se considera el elemento más ligero. Además, su densidad también es muy baja, por lo que también es el estándar de ligereza. Por lo tanto, por ejemplo, las pompas de jabón llenas de hidrógeno tienden a ascender en el aire.

Es la sustancia más abundante en nuestro planeta y más allá. Después de todo, casi todo el espacio interestelar y las estrellas están compuestos por este compuesto.

Hay varios tipos principales de compuestos que contienen hidrógeno.

• Haluros de hidrógeno: como HCl, HI, HF, etc. Es decir, que tiene la fórmula general HHal.
• Compuestos de hidrógeno volátiles de los no metales: H2S, CH4.
• Hidruros: NaH, LiH.
• Hidróxidos, ácidos: NaOH, HCl.
• Hidróxido de hidrógeno: H2O.
• Peróxido de hidrógeno: H2O.
• Numerosos compuestos orgánicos: hidrocarburos, proteínas, grasas, lípidos, vitaminas, hormonas, aceites esenciales y otros.

El hidrógeno H es el elemento más abundante en el Universo (alrededor del 75% en masa), en la Tierra, el noveno más abundante. El compuesto natural más importante de hidrógeno es el agua.
El hidrógeno ocupa el primer lugar en la tabla periódica (Z = 1). Tiene la estructura atómica más simple: el núcleo de un átomo - 1 protón, rodeado por una nube de electrones, que consta de 1 electrón.
En algunas condiciones, el hidrógeno exhibe propiedades metálicas (cede un electrón), en otras, no metálico (acepta un electrón).
Los isótopos de hidrógeno se encuentran en la naturaleza: 1H - protio (el núcleo consta de un protón), 2H - deuterio (D - el núcleo consta de un protón y un neutrón), 3H - tritio (T - el núcleo consta de un protón y dos neutrones). ).

Sustancia simple hidrógeno

Una molécula de hidrógeno consta de dos átomos unidos por un enlace no polar covalente.
Propiedades físicas. El hidrógeno es un gas incoloro, inodoro, insípido y no tóxico. La molécula de hidrógeno no es polar. Por tanto, las fuerzas de interacción intermolecular en el hidrógeno gaseoso son pequeñas. Esto se manifiesta en temperaturas bajas hirviendo (-252.6 0С) y derritiendo (-259.2 0С).
El hidrógeno es más ligero que el aire, D (por aire) = 0,069; ligeramente soluble en agua (100 volúmenes de H2O disuelven 2 volúmenes de H2). Por lo tanto, el hidrógeno, cuando se produce en un laboratorio, puede recolectarse mediante métodos de desplazamiento de aire o agua.

Producción de hidrógeno

En el laboratorio:

1.La acción de los ácidos diluidos sobre los metales:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. Interacción de alcalinos y metales u-z con agua:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3. Hidrólisis de hidruros: el agua descompone fácilmente los hidruros metálicos para formar el álcali y el hidrógeno correspondientes:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2

4. La acción de los álcalis sobre el zinc o el aluminio o el silicio:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. Electrólisis de agua. Para aumentar la conductividad eléctrica del agua, se le agrega un electrolito, por ejemplo, NaOH, H 2 SO 4 o Na 2 SO 4. En el cátodo, se forman 2 volúmenes de hidrógeno, en el ánodo - 1 volumen de oxígeno.
2H 2 O → 2H 2 + O 2

Producción industrial de hidrógeno

1. Conversión de metano con vapor, Ni 800 ° C (el más barato):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

En total:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. Vapor de agua a través de coque al rojo vivo a 1000 о С:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

El monóxido de carbono (IV) resultante es absorbido por el agua, de esta forma se obtiene el 50% del hidrógeno industrial.

3. Calentar metano a 350 ° C en presencia de un catalizador de hierro o níquel:
CH 4 → C + 2H 2

4. Electrólisis soluciones acuosas KCl o NaCl como subproducto:
2Н 2 О + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

Propiedades químicas del hidrógeno

• En los compuestos, el hidrógeno es siempre monovalente. Tiene un estado de oxidación de +1, pero en hidruros metálicos es -1.
• Una molécula de hidrógeno consta de dos átomos. La aparición de un enlace entre ellos se explica por la formación de un par generalizado de electrones H: H o H 2
• Debido a esta generalización de electrones, la molécula de H2 es más estable energéticamente que sus átomos individuales. Para romper una molécula en átomos en 1 mol de hidrógeno, es necesario gastar 436 kJ de energía: Н 2 = 2Н, ∆H ° = 436 kJ / mol
• Esto explica la actividad relativamente baja del hidrógeno molecular a temperaturas ordinarias.
• Con muchos no metales, el hidrógeno forma compuestos gaseosos como RH 4, RH 3, RH 2, RH.

1) Forma haluros de hidrógeno con halógenos:
H _ {2} + Cl _ {2} → 2HCl.
Al mismo tiempo, explota con flúor, reacciona con cloro y bromo solo cuando se ilumina o calienta, y con yodo solo cuando se calienta.

2) Con oxígeno:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
con la liberación de calor. A temperaturas ordinarias, la reacción avanza lentamente, por encima de 550 ° C, con una explosión. Una mezcla de 2 volúmenes de H 2 y 1 volumen de O 2 se llama gas explosivo.

3) Cuando se calienta, reacciona vigorosamente con el azufre (mucho más difícil con el selenio y el telurio):
H 2 + S → H 2 S (sulfuro de hidrógeno),

4) Con nitrógeno con formación de amoniaco solo en el catalizador y a temperaturas y presiones elevadas:
ÇН 2 + N 2 → 2NН 3

5) Con carbón a altas temperaturas:
2H 2 + C → CH 4 (metano)

6) Forma hidruros con metales alcalinos y alcalinotérreos (el hidrógeno es un agente oxidante):
Í 2 + 2Li → 2LiH
en los hidruros metálicos, el ion hidrógeno está cargado negativamente (estado de oxidación -1), es decir, el hidruro Na + H - se construye como el cloruro Na + Cl -

Con sustancias complejas:

7) Con óxidos metálicos (utilizados para la reducción de metales):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) con monóxido de carbono (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
Síntesis: el gas (una mezcla de hidrógeno y monóxido de carbono) es de gran importancia práctica, ya que, dependiendo de la temperatura, la presión y el catalizador, se forman varios compuestos orgánicos, por ejemplo, HCHO, CH 3 OH y otros.

9) Los hidrocarburos insaturados reaccionan con el hidrógeno, transformándose en saturados:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n + 2.

Anónimo

1. Hidrógeno. Características generales Hidrógeno H: el primer elemento de la tabla periódica, el elemento más abundante en el Universo (92%); en la corteza terrestre, la fracción másica de hidrógeno es solo del 1%. Fue aislado por primera vez en su forma pura por G. Cavendish en 1766. A. Lavoisier demostró que el hidrógeno es un elemento químico. Un átomo de hidrógeno consta de un núcleo y un electrón. Configuración electrónica - 1S1. La molécula de hidrógeno es diatómica. El enlace es covalente no polar. Radio del átomo - (0,08 nm); potencial de ionización (PI) - (13,6 eV); electronegatividad (EO) - (2.1); estado de oxidación - (-1; +1). 2. Ejemplos de compuestos que contienen hidrógeno HCL, H2O, H2SO4, etc.

Anónimo

En esta tarea, debe proporcionar una descripción general del elemento hidrógeno.

El procedimiento para completar esta tarea

• Escriba la ubicación del elemento hidrógeno en la tabla periódica de los elementos químicos;
• Describe el elemento químico dado;
• Anote los compuestos que contienen hidrógeno.

El hidrógeno es el siguiente compuesto

Hidrógeno - es el primer elemento de la tabla periódica de elementos, denotado por el símbolo H... Este elemento está en el primer grupo del subgrupo principal, así como el séptimo grupo del subgrupo principal en el primer período menor.

Debido a su masa atómica muy pequeña, el hidrógeno se considera el elemento más ligero. Además, su densidad también es muy baja, por lo que también es el estándar de ligereza. Por lo tanto, por ejemplo, las pompas de jabón llenas de hidrógeno tienden a ascender en el aire.

Es la sustancia más abundante en nuestro planeta y más allá. Después de todo, casi todo el espacio interestelar y las estrellas están compuestos por este compuesto.

Hay varios tipos principales de compuestos que contienen hidrógeno.

• Haluros de hidrógeno: como HCl, HI, HF, etc. Es decir, que tiene la fórmula general HHal.
• Compuestos de hidrógeno volátiles de los no metales: H2S, CH4.
• Hidruros: NaH, LiH.
• Hidróxidos, ácidos: NaOH, HCl.
• Hidróxido de hidrógeno: H2O.
• Peróxido de hidrógeno: H2O.
• Numerosos compuestos orgánicos: hidrocarburos, proteínas, grasas, lípidos, vitaminas, hormonas, aceites esenciales y otros.

• Designación - H (hidrógeno);
• Nombre latino - Hydrogenium;
• Período - yo;
• Grupo - 1 (Ia);
• Masa atómica - 1,00794;
• Número atómico - 1;
• Radio del átomo = 53 pm;
• Radio covalente = 32 pm;
• Distribución de electrones - 1s 1;
• punto de fusión = -259,14 ° C;
• punto de ebullición = -252,87 ° C;
• Electronegatividad(según Pauling / según Alpred y Rohov) = 2,02 / -;
• Estado de oxidación: +1; 0; -una;
• Densidad (n. At.) = 0,0000899 g / cm 3;
• Volumen molar = 14,1 cm 3 / mol.

Compuestos binarios de hidrógeno con oxígeno:

El hidrógeno ("dar a luz al agua") fue descubierto por el científico inglés G. Cavendish en 1766. Es el elemento más simple de la naturaleza: un átomo de hidrógeno tiene un núcleo y un electrón, razón por la cual el hidrógeno es probablemente el elemento más abundante en el Universo (constituye más de la mitad de la masa de la mayoría de las estrellas).

Sobre el hidrógeno podemos decir que "el carrete es pequeño, pero caro". A pesar de su "simplicidad", el hidrógeno da energía a todos los seres vivos de la Tierra: hay una reacción termonuclear continua en el Sol, durante la cual se forma un átomo de helio a partir de cuatro átomos de hidrógeno, este proceso va acompañado de la liberación de una cantidad colosal de energía (para más detalles, consulte. Fusión nuclear).

En la corteza terrestre, la fracción másica de hidrógeno es solo del 0,15%. Mientras tanto, la inmensa mayoría (95%) de todas las sustancias químicas conocidas en la Tierra contienen uno o más átomos de hidrógeno.

En compuestos con no metales (HCl, H 2 O, CH 4 ...), el hidrógeno cede su único electrón a elementos más electronegativos, exhibiendo un estado de oxidación de +1 (más a menudo), formando solo enlaces covalentes (ver. Enlace covalente).

En compuestos con metales (NaH, CaH 2 ...), el hidrógeno, por el contrario, lleva otro electrón a su único orbital s, tratando de completar su capa electrónica, exhibiendo un estado de oxidación de -1 (con menos frecuencia), más a menudo formando una comunicación iónica (ver. Enlace iónico), ya que la diferencia en la electronegatividad de un átomo de hidrógeno y un átomo de metal puede ser bastante grande.

H 2

En estado gaseoso, el hidrógeno se encuentra en forma de moléculas diatómicas, formando un enlace covalente no polar.

Las moléculas de hidrógeno poseen:

• gran movilidad;
• gran durabilidad;
• baja polarizabilidad;
• tamaño y peso reducidos.

Propiedades del gas hidrógeno:

• el gas más ligero de la naturaleza, incoloro e inodoro;
• poco soluble en agua y disolventes orgánicos;
• en pequeñas cantidades se disuelve en metales líquidos y sólidos (especialmente en platino y paladio);
• difícil de licuar (debido a su baja polarización);
• tiene la conductividad térmica más alta de todos los gases conocidos;
• cuando se calienta, reacciona con muchos no metales, mostrando las propiedades de un agente reductor;
• a temperatura ambiente reacciona con el flúor (se produce una explosión): H 2 + F 2 = 2HF;
• reacciona con metales para formar hidruros, mostrando propiedades oxidantes: H2 + Ca = CaH2;

En los compuestos, el hidrógeno manifiesta sus propiedades reductoras con mucha más fuerza que las oxidantes. El hidrógeno es el agente reductor más fuerte después del carbón, el aluminio y el calcio. Las propiedades reductoras del hidrógeno se utilizan ampliamente en la industria para la producción de metales y no metales ( sustancias simples) de óxidos y galuros.

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

Reacciones del hidrógeno con sustancias simples.

El hidrógeno adquiere un electrón, desempeñando un papel reductor, en reacciones:

• Con oxígeno(cuando se enciende o en presencia de un catalizador), en una proporción de 2: 1 (hidrógeno: oxígeno), se forma un gas oxihidrógeno explosivo: 2H 2 0 + O 2 = 2H 2 +1 O + 572 kJ
• Con gris(cuando se calienta a 150 ° C-300 ° C): H 2 0 + S ↔ H 2 +1 S
• Con cloro(cuando se enciende o irradia con rayos UV): H 2 0 + Cl 2 = 2H +1 Cl
• Con flúor: H 2 0 + F 2 = 2H +1 F
• Con nitrógeno(cuando se calienta en presencia de catalizadores o a alta presión): 3H 2 0 + N 2 ↔ 2NH 3 +1

El hidrógeno dona un electrón, desempeñando un papel oxidante, en reacciones con alcalino y tierra alcalina Los metales con formación de hidruros metálicos (compuestos iónicos salinos que contienen iones hidruro H) son sustancias cristalinas inestables de color blanco.

Ca + H 2 = CaH 2 -1 2Na + H 2 0 = 2NaH -1

Es inusual que el hidrógeno presente un estado de oxidación de -1. Al reaccionar con el agua, los hidruros se descomponen, reduciendo el agua a hidrógeno. La reacción del hidruro de calcio con agua es la siguiente:

CaH 2 -1 + 2H 2 +1 0 = 2H 2 0 + Ca (OH) 2

Reacciones de hidrógeno con sustancias complejas.

• a altas temperaturas, el hidrógeno reduce muchos óxidos metálicos: ZnO + H 2 = Zn + H 2 O
• El alcohol metílico se obtiene como resultado de la reacción de hidrógeno con monóxido de carbono (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
• en las reacciones de hidrogenación, el hidrógeno reacciona con muchas sustancias orgánicas.

Aprenda más ecuaciones reacciones químicas el hidrógeno y sus compuestos se tratan en la página " Hidrógeno y sus compuestos: ecuaciones de reacciones químicas que involucran hidrógeno. ".

Aplicación de hidrógeno

• en la energía nuclear, se utilizan isótopos de hidrógeno: deuterio y tritio;
• v industria química el hidrógeno se utiliza para la síntesis de muchos materia orgánica, amoniaco, cloruro de hidrógeno;
• en la industria alimentaria, el hidrógeno se utiliza en la producción de grasas sólidas mediante la hidrogenación de aceites vegetales;
• la alta temperatura de combustión del hidrógeno en oxígeno (2600 ° C) se utiliza para soldar y cortar metales;
• en la producción de algunos metales, el hidrógeno se usa como agente reductor (ver arriba);
• Dado que el hidrógeno es un gas ligero, se utiliza como relleno en aeronáutica. globos, globos, dirigibles;
• como combustible, el hidrógeno se usa en una mezcla con CO.

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

Métodos para producir hidrógeno.

Métodos industriales para producir hidrógeno:

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

Métodos de laboratorio para producir hidrógeno:

• la acción sobre metales (generalmente zinc) con ácido clorhídrico o sulfúrico diluido: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2;
• interacción del vapor de agua con virutas de hierro calientes: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.