Jaką substancją jest wodór? Właściwości chemiczne i fizyczne wodoru. Rozdział IV Substancje proste i złożone

W układzie okresowym ma swoje określone miejsce, które odzwierciedla właściwości, które manifestuje i mówi o jego struktura elektroniczna... Wśród wszystkich jest jednak jeden specjalny atom, który zajmuje jednocześnie dwie komórki. Znajduje się w dwóch grupach elementów, które są całkowicie przeciwstawne pod względem przejawianych właściwości. To jest wodór. Te cechy czynią go wyjątkowym.

Wodór to nie tylko pierwiastek, ale także prosta substancja, a także składnik wiele złożonych związków, pierwiastek biogenny i organogenny. Dlatego bardziej szczegółowo rozważymy jego cechy i właściwości.

Wodór jako pierwiastek chemiczny

Wodór jest elementem pierwszej grupy podgrupy głównej, a także siódmej grupy podgrupy głównej w pierwszym małym okresie. Okres ten składa się tylko z dwóch atomów: helu i pierwiastka, który rozważamy. Opiszmy główne cechy pozycji wodoru w układzie okresowym.

  1. Liczba porządkowa wodoru wynosi 1, liczba elektronów jest taka sama, odpowiednio liczba protonów jest taka sama. Masa atomowa wynosi 1,00795. Istnieją trzy izotopy tego pierwiastka o liczbach masowych 1, 2, 3. Jednak właściwości każdego z nich są bardzo różne, ponieważ przyrost masy wodoru nawet o jeden jest natychmiast dwukrotny.
  2. Fakt, że na zewnątrz zawiera tylko jeden elektron, pozwala z powodzeniem wykazywać właściwości zarówno utleniające, jak i redukujące. Ponadto po oddaniu elektronu ma wolny orbital, który bierze udział w tworzeniu wiązań chemicznych przez mechanizm donor-akceptor.
  3. Wodór jest silnym środkiem redukującym. Dlatego jego główne miejsce jest uważane za pierwszą grupę głównej podgrupy, na której czele stoją najbardziej aktywne metale - alkalia.
  4. Jednak w przypadku interakcji z silnymi środkami redukującymi, takimi jak np. metale, może być również środkiem utleniającym, przyjmującym elektron. Związki te nazywane są wodorkami. Na tej podstawie kieruje podgrupą halogenów, z którą jest podobny.
  5. Dzięki bardzo małemu masa atomowa wodór jest uważany za najlżejszy pierwiastek. Ponadto jego gęstość jest również bardzo niska, dlatego jest również wyznacznikiem lekkości.

Jest więc oczywiste, że atom wodoru jest całkowicie wyjątkowy, w przeciwieństwie do wszystkich innych pierwiastków. W związku z tym jego właściwości są również wyjątkowe, a powstające proste i złożone substancje są bardzo ważne. Rozważmy je dalej.

Prosta substancja

Jeśli mówimy o tym elemencie jako o cząsteczce, to trzeba powiedzieć, że jest dwuatomowy. Oznacza to, że wodór (prosta substancja) jest gazem. Jego wzór empiryczny zostanie zapisany jako H 2, a wzór graficzny - poprzez pojedynczą zależność sigma H-H. Mechanizm tworzenia wiązań między atomami jest kowalencyjny niepolarny.

  1. Reforming parowy metanu.
  2. Zgazowanie węgla – proces polega na podgrzaniu węgla do temperatury 1000°C, w wyniku czego powstaje wodór i węgiel wysokowęglowy.
  3. Elektroliza. Metodę tę można stosować tylko do wodnych roztworów różnych soli, ponieważ stopione substancje nie prowadzą do odprowadzania wody na katodzie.

Laboratoryjne metody wytwarzania wodoru:

  1. Hydroliza wodorków metali.
  2. Działanie rozcieńczonych kwasów na metale aktywne i średnioaktywne.
  3. Oddziaływanie metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych z wodą.

Aby zebrać wytworzony wodór, rurkę należy trzymać do góry nogami. Przecież tego gazu nie da się zbierać w taki sam sposób jak np. dwutlenek węgla. To jest wodór, jest znacznie lżejszy od powietrza. Szybko odparowuje i po zmieszaniu z powietrzem wybucha w dużych ilościach. Dlatego rurkę należy odwrócić. Po napełnieniu należy go zamknąć gumowym korkiem.

Aby sprawdzić czystość zebranego wodoru, należy przyłożyć zapaloną zapałkę do szyi. Jeśli bawełna jest matowa i cicha, to gaz jest czysty, z minimalnymi zanieczyszczeniami powietrza. Jeśli jest głośny i gwiżdżący, jest brudny, z dużą zawartością obcych elementów.

Obszary zastosowania

Podczas spalania wodoru uwalnia się tak dużo energii (ciepła), że gaz ten jest uważany za najbardziej opłacalne paliwo. Ponadto jest przyjazny dla środowiska. Jednak jak dotąd jego zastosowanie w tym obszarze jest ograniczone. Wynika to z nieprzemyślanych i nierozwiązanych problemów syntezy czystego wodoru, który nadawałby się do wykorzystania jako paliwo w reaktorach, silnikach i urządzeniach przenośnych, a także kotłach grzewczych w budynkach mieszkalnych.

W końcu metody otrzymywania tego gazu są dość drogie, dlatego najpierw konieczne jest opracowanie specjalnej metody syntezy. Taki, który pozwoli Ci otrzymać produkt w dużych ilościach i przy minimalnych kosztach.

Istnieje kilka głównych obszarów, w których rozważany przez nas gaz znajduje zastosowanie.

  1. Syntezy chemiczne. W wyniku uwodornienia powstają mydła, margaryny i tworzywa sztuczne. Przy udziale wodoru syntetyzowane są metanol i amoniak oraz inne związki.
  2. W przemyśle spożywczym - jako dodatek E949.
  3. Przemysł lotniczy (rakietowy, budowa samolotów).
  4. Elektroenergetyka.
  5. Meteorologia.
  6. Paliwo przyjazne dla środowiska.

Oczywiście wodór jest tak samo ważny jak w naturze. Jeszcze większą rolę odgrywają różne tworzone przez nią związki.

Związki wodoru

Są to złożone substancje zawierające atomy wodoru. Istnieje kilka głównych rodzajów takich substancji.

  1. Halogenki wodoru. Ogólny wzór to HHal. Wśród nich szczególne znaczenie ma chlorowodór. Jest to gaz, który rozpuszcza się w wodzie tworząc roztwór kwasu solnego. Kwas ten jest szeroko stosowany w prawie wszystkich syntezach chemicznych. Ponadto zarówno organiczne, jak i nieorganiczne. Chlorowodór jest związkiem o empirycznym wzorze HCL i corocznie jest jednym z największych pod względem produkcji w naszym kraju. Halogenki wodoru obejmują również jodowodór, fluorowodór i bromowodór. Wszystkie tworzą odpowiednie kwasy.
  2. Lotne Prawie wszystkie z nich to dość trujące gazy. Na przykład siarkowodór, metan, silan, fosfina i inne. Ponadto jest bardzo łatwopalny.
  3. Wodorki to związki z metalami. Należą do klasy soli.
  4. Wodorotlenki: zasady, kwasy i związki amfoteryczne. Nieuchronnie zawierają jeden lub więcej atomów wodoru. Przykład: NaOH, K 2, H 2 SO 4 i inne.
  5. Wodorotlenek wodoru. Ten związek jest lepiej znany jako woda. Inna nazwa tlenku wodoru. Wzór empiryczny wygląda tak - H 2 O.
  6. Nadtlenek wodoru. Jest najsilniejszym środkiem utleniającym, którego formuła to Н 2 О 2.
  7. Liczne związki organiczne: węglowodory, białka, tłuszcze, lipidy, witaminy, hormony, olejki eteryczne i inne.

Jest oczywiste, że różnorodność związków rozważanego przez nas pierwiastka jest bardzo duża. To po raz kolejny potwierdza jego duże znaczenie dla przyrody i człowieka, a także dla wszystkich żywych istot.

jest najlepszym rozpuszczalnikiem

Jak wspomniano powyżej, powszechną nazwą tej substancji jest woda. Składa się z dwóch atomów wodoru i jednego tlenu, połączonych kowalencyjnymi wiązaniami polarnymi. Cząsteczka wody jest dipolem, co wyjaśnia wiele jej właściwości. W szczególności jest rozpuszczalnikiem uniwersalnym.

To właśnie w środowisku wodnym zachodzą prawie wszystkie procesy chemiczne. Za pomocą tlenku wodoru przeprowadzane są również wewnętrzne reakcje metabolizmu tworzyw sztucznych i energii w organizmach żywych.

Woda jest uważana za najważniejszą substancję na planecie. Wiadomo, że żaden żywy organizm nie może bez niego żyć. Na Ziemi może istnieć w trzech stanach skupienia:

  • płyn;
  • gaz (para);
  • ciało stałe (lód).

Istnieją trzy rodzaje wody w zależności od izotopu wodoru, który jest częścią cząsteczki.

  1. Lekki lub protium. Izotop o numerze masowym 1. Formuła - H 2 O. Jest to powszechna forma, której używają wszystkie organizmy.
  2. Deuter lub ciężki, jego formuła to D 2 O. Zawiera izotop 2 H.
  3. Super ciężki lub tryt. Formuła wygląda jak T 3 O, izotop to 3 N.

Bardzo ważne są rezerwy świeżej wody protowej na planecie. Już teraz w wielu krajach jej brakuje. Opracowywane są metody uzdatniania wody słonej w celu uzyskania wody pitnej.

Nadtlenek wodoru to wszechstronny środek

Związek ten, jak wspomniano powyżej, jest doskonałym środkiem utleniającym. Jednak przy silnych przedstawicielach może zachowywać się również jak konserwator. Ponadto ma wyraźne działanie bakteriobójcze.

Inną nazwą tego związku jest nadtlenek. W tej postaci jest stosowany w medycynie. 3% roztwór krystalicznego hydratu omawianego związku jest lekiem medycznym stosowanym do leczenia małych ran w celu ich dezynfekcji. Udowodniono jednak, że w tym przypadku gojenie się ran nasila się z czasem.

Nadtlenek wodoru jest również stosowany w paliwie rakietowym, w przemyśle do dezynfekcji i wybielania, jako środek spieniający w celu uzyskania odpowiednich materiałów (np. piany). Ponadto nadtlenek pomaga oczyścić akwaria, odbarwić włosy i wybielić zęby. Jednocześnie jednak uszkadza tkanki, dlatego nie jest zalecany przez specjalistów do tych celów.

Właściwości chemiczne wodoru

W normalnych warunkach wodór cząsteczkowy jest stosunkowo mało aktywny, łącząc się bezpośrednio tylko z najbardziej aktywnymi niemetalami (z fluorem, światłem i chlorem). Jednak po podgrzaniu reaguje z wieloma pierwiastkami.

Wodór reaguje z substancjami prostymi i złożonymi:

- Oddziaływanie wodoru z metalami prowadzi do powstania złożonych substancji - wodorków, we wzorach chemicznych, których atom metalu jest zawsze na pierwszym miejscu:


W wysokich temperaturach wodór reaguje bezpośrednio z niektórymi metalami(alkaliczne, ziem alkalicznych i inne), tworzące biel substancje krystaliczne- wodorki metali (Li H, Na H, KH, CaH 2, itp.):

H2 + 2Li = 2LiH

Wodorki metali są łatwo rozkładane przez wodę, tworząc odpowiednie zasady i wodór:

Ca H2 + 2H2O = Ca (OH)2 + 2H2

- Gdy wodór wchodzi w interakcję z niemetalami powstają lotne związki wodoru. V wzór chemiczny lotny związek wodorowy, atom wodoru może znajdować się zarówno na pierwszym, jak i na drugim miejscu, w zależności od jego lokalizacji w PSCE (patrz tabliczka na slajdzie):

1). Z tlenem Wodór tworzy wodę:

Wideo „Spalanie wodoru”

2H2 + O2 = 2H2O + Q

W zwykłych temperaturach reakcja przebiega niezwykle wolno, powyżej 550°C – z wybuchem (mieszanina 2 objętości H 2 i 1 objętości O 2 nazywa się gazowy tlen-wodór) .

Wideo „Wybuch gazu tlenowo-wodorowego”

Wideo „Gotowanie i eksplozja mieszanki wybuchowej”

2). Z halogenami Wodór tworzy halogenki wodoru, na przykład:

H2 + Cl2 = 2HCl

Jednocześnie wodór eksploduje z fluorem (nawet w ciemności i przy –252°C), z chlorem i bromem reaguje dopiero po oświetleniu lub podgrzaniu, a z jodem dopiero po podgrzaniu.

3). Z azotem Wodór oddziałuje z tworzeniem amoniaku:

ЗН 2 + N 2 = 2NН 3

tylko na katalizatorze oraz w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach.

4). Po podgrzaniu wodór reaguje energicznie z szarym:

H 2 + S = H 2 S (siarkowodór),

znacznie trudniej jest z selenem i tellurem.

5). Z czystym węglem Wodór może reagować bez katalizatora tylko w wysokich temperaturach:

2H 2 + C (bezpostaciowy) = CH 4 (metan)

- wodór wchodzi w reakcję podstawienia z tlenkami metali , podczas gdy w produktach tworzy się woda, a metal jest redukowany. Wodór - wykazuje właściwości reduktora:


Stosowany jest wodór do odzyskiwania wielu metali, ponieważ pobiera tlen z ich tlenków:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O itd.

Zastosowanie wodoru

Wideo „Zastosowanie wodoru”

Obecnie wodór jest produkowany w ogromnych ilościach. Bardzo duża jego część wykorzystywana jest w syntezie amoniaku, uwodornianiu tłuszczów oraz w uwodornianiu węgla, olejów i węglowodorów. Ponadto wodór jest wykorzystywany do syntezy kwasu solnego, alkoholu metylowego, kwasu cyjanowodorowego, do spawania i kucia metali, a także do produkcji żarówek i żarówek. kamienie szlachetne... Wodór trafia do sprzedaży w butlach pod ciśnieniem ponad 150 atm. Są koloru ciemnozielonego i mają czerwony napis „Wodór”.

Wodór służy do konwersji tłuszczów płynnych na stałe (uwodornienie), produkcji paliw płynnych poprzez uwodornienie węgla i oleju opałowego. W metalurgii wodór jest stosowany jako środek redukujący tlenki lub chlorki do produkcji metali i niemetali (german, krzem, gal, cyrkon, hafn, molibden, wolfram itp.).

Praktyczne zastosowanie wodoru jest różnorodne: zwykle jest wypełniony balonami-sondami, w przemyśle chemicznym służy jako surowiec do otrzymywania wielu bardzo ważnych produktów (amoniak itp.), w żywności - do produkcji tłuszczów stałych z oleje roślinne itp. Wysoka temperatura (do 2600 °C), wynikająca ze spalania wodoru w tlenie, służy do topienia metali ogniotrwałych, kwarcu itp. Ciekły wodór jest jednym z najbardziej wydajnych paliw do silników odrzutowych. Roczne światowe zużycie wodoru przekracza 1 milion ton.

Trampki

# 2. Wodór

ZADANIA DO ZAKOTWIENIA

Zadanie numer 1
Uzupełnij równania reakcji oddziaływania wodoru z następującymi substancjami: F 2, Ca, Al 2 O 3, tlenek rtęci (II), tlenek wolframu (VI). Nazwij produkty reakcji, wskaż rodzaje reakcji.

Zadanie numer 2
Przeprowadź przekształcenia zgodnie ze schematem:
H2O -> H2 -> H2S -> SO2

Zadanie nr 3.
Oblicz masę wody, którą można uzyskać spalając 8 g wodoru?

Zastanów się, czym jest wodór. Właściwości chemiczne i wytwarzanie tego niemetalu są badane na zajęciach z chemii nieorganicznej w szkole. To właśnie ten element stoi na czele systemu okresowego Mendelejewa i dlatego zasługuje na szczegółowy opis.

Otwieranie elementu na pierwszy rzut oka

Przed rozważeniem kwestii fizycznych i Właściwości chemiczne wodór, dowiedzmy się, jak znaleziono ten ważny pierwiastek.

Chemicy, którzy pracowali w XVI i XVII wieku, wielokrotnie wspominali w swoich pismach o palnym gazie, który uwalnia się, gdy kwasy są wystawione na działanie aktywnych metali. W drugiej połowie XVIII wieku G. Cavendish zdołał zebrać i przeanalizować ten gaz, nadając mu nazwę „gaz palny”.

Właściwości fizyczne i chemiczne wodoru w tym czasie nie były badane. Dopiero pod koniec XVIII wieku A. Lavoisier zdołał ustalić, poprzez analizę, że gaz ten można uzyskać poprzez analizę wody. Nieco później zaczął nazywać nowy pierwiastek hydrogene, co oznacza „rodzić wodę”. Wodór zawdzięcza swoją współczesną rosyjską nazwę M.F.Sołowiowowi.

Będąc na łonie natury

Właściwości chemiczne wodoru można analizować tylko na podstawie jego obfitości w przyrodzie. Pierwiastek ten występuje w hydro- i litosferze, a także wchodzi w skład minerałów: gazu ziemnego i towarzyszącego, torfu, ropy naftowej, węgla, łupków bitumicznych. Trudno wyobrazić sobie dorosłego, który nie wiedziałby, że wodór jest integralną częścią wody.

Ponadto ten niemetal występuje w organizmach zwierzęcych w postaci kwasów nukleinowych, białek, węglowodanów i tłuszczów. Na naszej planecie pierwiastek ten dość rzadko występuje w postaci wolnej, być może tylko w gazie ziemnym i wulkanicznym.

W postaci plazmy wodór stanowi około połowy masy gwiazd i Słońca, a także jest częścią gazu międzygwiazdowego. Na przykład w postaci wolnej, a także w postaci metanu, amoniaku, ten niemetal występuje w kometach, a nawet na niektórych planetach.

Właściwości fizyczne

Przed rozważeniem właściwości chemicznych wodoru zauważamy, że w normalnych warunkach jest to substancja gazowa lżejsza od powietrza i ma kilka form izotopowych. Jest prawie nierozpuszczalny w wodzie i ma wysoką przewodność cieplną. Protium, który ma liczbę masową 1, jest uważany za najlżejszą formę. Tryt, który ma właściwości radioaktywne, powstaje naturalnie z azotu atmosferycznego, gdy jest wystawiony na działanie promieni UV przez neurony.

Cechy struktury cząsteczki

Aby rozważyć właściwości chemiczne wodoru, charakterystyczne dla niego reakcje, zastanówmy się nad cechami jego struktury. W tym cząsteczka dwuatomowa kowalencyjne niepolarne wiązanie chemiczne. Powstawanie wodoru atomowego jest możliwe dzięki interakcji metali aktywnych z roztworami kwasów. Jednak w tej formie ów niemetal może istnieć tylko przez krótki okres czasu, niemal natychmiast rekombinuje w formę molekularną.

Właściwości chemiczne

Rozważ właściwości chemiczne wodoru. W większości związków, które tworzy ten pierwiastek chemiczny, wykazuje stopień utlenienia +1, co upodabnia go do metali aktywnych (alkalicznych). Główne właściwości chemiczne wodoru, które charakteryzują go jako metal:

  • interakcja z tlenem w celu wytworzenia wody;
  • reakcja z halogenami, której towarzyszy tworzenie halogenowodoru;
  • otrzymywanie siarkowodoru w połączeniu z siarką.

Poniżej znajduje się równanie reakcji charakteryzujących chemiczne właściwości wodoru. Zwracamy uwagę, że jako niemetal (o stopniu utlenienia -1) działa tylko w reakcji z metalami aktywnymi, tworząc z nimi odpowiednie wodorki.

W zwykłych temperaturach wodór nieaktywnie oddziałuje z innymi substancjami, więc większość reakcji zachodzi dopiero po wstępnym podgrzaniu.

Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo niektórym interakcjom chemicznym pierwiastka kierującego układem okresowym pierwiastki chemiczne Mendelejew.

Reakcji tworzenia się wody towarzyszy uwolnienie 285,937 kJ energii. W podwyższonych temperaturach (ponad 550 stopni Celsjusza) procesowi temu towarzyszy silna eksplozja.

Wśród tych właściwości chemicznych wodór, które znalazły znaczące zastosowanie w przemyśle, interesujące jest jego oddziaływanie z tlenkami metali. To właśnie poprzez katalityczne uwodornienie w nowoczesnym przemyśle przetwarzane są tlenki metali, na przykład czysty metal jest izolowany ze zgorzeliny żelaza (mieszany tlenek żelaza). Metoda ta pozwala na wydajną obróbkę złomu.

Synteza amoniaku, polegająca na oddziaływaniu wodoru z azotem w powietrzu, jest również pożądana we współczesnym przemyśle chemicznym. Wśród warunków występowania tego oddziaływania chemicznego zwracamy uwagę na ciśnienie i temperaturę.

Wniosek

To wodór jest nieaktywną substancją chemiczną w normalnych warunkach. Wraz ze wzrostem temperatury jego aktywność znacznie wzrasta. Ta substancja jest poszukiwana w syntezie organicznej. Na przykład przez uwodornienie ketony można zredukować do drugorzędowych alkoholi, a aldehydy można przekształcić w pierwszorzędowe alkohole. Ponadto poprzez uwodornienie możliwe jest przekształcenie nienasyconych węglowodorów klasy etylenu i acetylenu w nasycone związki serii metanowej. Wodór jest słusznie uważany za prostą substancję pożądaną w nowoczesnej produkcji chemicznej.

W lekcji 22 " Właściwości chemiczne wodoru„Z kursu” Chemia dla manekinów»Dowiedz się, z jakimi substancjami reaguje wodór; dowiedz się, jakie właściwości chemiczne ma wodór.

Wodór wchodzi do reakcje chemiczne z substancjami prostymi i złożonymi. Jednak w normalnych warunkach wodór jest nieaktywny. Do jego interakcji z innymi substancjami konieczne jest stworzenie warunków: podwyższenie temperatury, użycie katalizatora itp.

Reakcje wodoru z prostymi substancjami

Po podgrzaniu wodór wchodzi w reakcję złożoną z prostymi substancjami - tlenem, chlorem, azotem, siarką.

Jeśli zapalisz w powietrzu czysty wodór wydobywający się z rury wylotowej gazu, pali się on równomiernym, ledwo zauważalnym płomieniem. Teraz umieszczamy rurkę ze spalającym się wodorem w słoiku z tlenem (ryc. 95).

Trwa spalanie wodoru, a na ściankach puszki widoczne są krople wody, która powstaje w wyniku reakcji:

Kiedy wodór się pali, wydziela się dużo ciepła. Temperatura płomienia tlenowo-wodorowego sięga ponad 2000°C.

Reakcja chemiczna wodoru z tlenem odnosi się do reakcji związku. W wyniku reakcji powstaje tlenek wodoru (woda). Oznacza to, że miało miejsce utlenianie wodoru tlenem, czyli możemy tę reakcję nazwać reakcją utleniania.

Jeśli jednak w probówce odwróconej do góry nogami metodą przemieszczenia powietrza zbierze się trochę wodoru, a następnie do jej otwarcia zostanie doprowadzona płonąca zapałka, wówczas głośny „szczekający” dźwięk małej eksplozji mieszaniny wodorowej i usłyszymy powietrze. Ta mieszanina nazywana jest „wybuchową”.

Notatka: Zdolność wodoru zmieszanego z powietrzem do tworzenia „detonującego gazu” była często przyczyną wypadków balonów wypełnionych wodorem. Naruszenie szczelności skorupy kuli doprowadziło do pożaru, a nawet wybuchu. Obecnie Balony wypełniony helem lub w sposób ciągły wdmuchiwany gorącym powietrzem.

W atmosferze chloru wodór wypala się, tworząc złożoną substancję - chlorek wodoru... W takim przypadku reakcja przebiega:

Reakcja wodoru z azotem zachodzi w podwyższonej temperaturze i ciśnieniu w obecności katalizatora. W wyniku reakcji powstaje amoniak NH3:

Jeśli strumień wodoru zostanie skierowany na roztopioną w probówce siarkę, to w jej otworze będzie wyczuwalny zapach zgniłych jaj. Tak gaz pachnie siarkowodór H 2 S - produkt reakcji wodoru z siarką:

Notatka: Wodór jest zdolny nie tylko do rozpuszczania się w niektórych metalach, ale takżekoncertować z nimi. Tworzy to związki chemiczne zwane wodorkami (NaH – wodorek sodu). Wodorki niektórych metali są wykorzystywane jako paliwo w silnikach rakietowych na paliwo stałe, a także w produkcji energii termojądrowej.

Reakcje wodoru z substancjami złożonymi

W podwyższonych temperaturach wodór reaguje nie tylko z prostymi, ale także złożonymi substancjami. Jako przykład rozważmy jego reakcję z tlenkiem miedzi (II) CuO (ryc. 96).

Przepuśćmy wodór nad rozgrzanym proszkiem tlenku miedzi (II) CuO. W miarę postępu reakcji kolor proszku zmienia się z czarnego na brązowo-czerwony. To jest kolor prostej substancji miedziowej Cu. Podczas reakcji na zimnych częściach rurki pojawiają się kropelki cieczy. To kolejny produkt reakcji - woda H 2 O. Zauważ, że w przeciwieństwie do prostej substancji miedzi, woda jest substancją złożoną.

Równanie reakcji tlenku miedzi (II) z wodorem:

Wodór, w reakcji z tlenkiem miedzi (II), wykazuje zdolność pobierania tlenu z tlenku metalu, tym samym redukując metal z tego tlenku. Wynik to odzysk miedzi od złożonej substancji CuO do metalicznej miedzi (Cu).

Reakcje odzyskiwania to reakcje, w których złożone substancje przekazują atomy tlenu innym substancjom.

Substancja, która usuwa atomy tlenu, nazywana jest reduktorem. W reakcji z tlenkiem miedzi (II) czynnikiem redukującym jest wodór. W ten sam sposób wodór reaguje z tlenkami niektórych innych metali, np. PbO, HgO, MoO 3, WO 3 itd. Utlenianie i redukcja są zawsze ze sobą powiązane. Jeśli jedna substancja (Н 2) ulega utlenieniu, to druga (CuO) jest redukowana i odwrotnie.

Podsumowanie lekcji:

  1. Po podgrzaniu wodór reaguje z tlenem, chlorem, azotem, siarką.
  2. Redukcja to uwalnianie atomów tlenu ze złożonych substancji do innych substancji.
  3. Procesy utleniania i redukcji są ze sobą powiązane.

Mam nadzieję, że lekcja 22 ” Właściwości chemiczne wodoru„Był zrozumiały i pouczający. Jeśli masz jakieś pytania, napisz je w komentarzach.

Wodór to gaz, to on jest na pierwszym miejscu w Układ okresowy pierwiastków... Nazwa tego pierwiastka, rozpowszechniona w przyrodzie, jest tłumaczona z łaciny jako „generowanie wody”. Jakie są więc właściwości fizyczne i chemiczne wodoru, które znamy?

Wodór: informacje ogólne

W normalnych warunkach wodór jest bezsmakowy, bezwonny i bezbarwny.

Ryż. 1. Formuła wodoru.

Ponieważ atom ma jeden energetyczny poziom elektronowy, na którym mogą znajdować się maksymalnie dwa elektrony, to w stanie ustalonym atom może zarówno przyjąć jeden elektron (stan utlenienia -1), jak i oddać jeden elektron (stan utlenienia +1), wykazując stała wartościowość I Dlatego symbol pierwiastka wodór znajduje się nie tylko w grupie IA (główna podgrupa grupy I) razem z metalami alkalicznymi, ale także w grupie VIIA (główna podgrupa grupy VII) razem z halogenami. Atomom halogenu brakuje również jednego elektronu do wypełnienia zewnętrznego poziomu i, podobnie jak wodór, są niemetalami. Wodór wykazuje dodatni stan utlenienia w związkach, gdzie jest związany z bardziej elektroujemnymi pierwiastkami niemetalicznymi oraz ujemny stan utlenienia w związkach z metalami.

Ryż. 2. Lokalizacja wodoru w układzie okresowym.

Wodór ma trzy izotopy, z których każdy ma swoją nazwę: prot, deuter, tryt. Liczba tych ostatnich na Ziemi jest znikoma.

Właściwości chemiczne wodoru

V prosta substancja Wiązanie H2 między atomami jest silne (energia wiązania 436 kJ/mol), dlatego aktywność wodoru cząsteczkowego jest niska. W normalnych warunkach oddziałuje tylko z bardzo aktywnymi metalami, a jedynym niemetalem, z którym reaguje wodór, jest fluor:

F 2 + H 2 = 2HF (fluorowodór)

Wodór reaguje z innymi prostymi (metale i niemetale) i złożonymi (tlenkami, niezdefiniowanymi związkami organicznymi) substancjami albo pod wpływem napromieniowania i wzrostu temperatury, albo w obecności katalizatora.

Wodór spala się w tlenie z wydzieleniem znacznej ilości ciepła:

2H2 + O2 = 2H2O

Mieszanina wodoru z tlenem (2 objętości wodoru i 1 objętość tlenu) po zapaleniu silnie wybucha i dlatego nazywana jest gazem detonującym. Podczas pracy z wodorem należy przestrzegać przepisów bezpieczeństwa.

Ryż. 3. Gazowy tlen.

W obecności katalizatorów gaz może reagować z azotem:

3H 2 + N 2 = 2NH 3

- zgodnie z tą reakcją w podwyższonych temperaturach i ciśnieniach w przemyśle otrzymuje się amoniak.

W warunkach wysoka temperatura wodór może reagować z siarką, selenem, tellurem. i podczas interakcji z alkalicznymi i metale ziem alkalicznych powstają wodorki:

- w tym przypadku wodór pełni rolę środka utleniającego.

Wodór wraz ze wzrostem temperatury ma właściwość redukcji tlenków wielu metali, co powoduje powstawanie wody. Na przykład:

CuO + H2 = H2O + Cu

- w tym procesie wodór jest reduktorem 4.3. Łączna liczba otrzymanych ocen: 70.