Fizikalne lastnosti vodika. Lastnosti in uporaba vodika

Vodik H - kemični element, eden izmed najbolj pogosti v našem vesolju. Masa vodika kot elementa v sestavi snovi je 75% celotne vsebnosti ogljika drugega tipa. On vstopi najbolj pomembno in ključno povezavo planetu - voda. Posebnost vodik je tudi dejstvo, da je prvi element v periodnem kemijskih elementov DI Mendeleeva.

Discovery in raziskave

Prva omemba vodika v spisih datumu Paracelsusa nazaj v šestnajstem stoletju. Vendar pa je bila njegova ločitev od mešanici plina raziskav zraka in vnetljivih lastnosti so v sedemnajstem znanstveniki stoletja Lemaire. Vodik temeljito raziskano slovenske kemik in fizik znanstvenik Henry Cavendish, ki empirično dokazano, da je masa vodik najnižjih v primerjavi z drugimi plini. V kasnejših fazah razvoja znanosti, mnogi znanstveniki delal z njim, kot Lavoisier, ki jo imenuje "ustvarila voda."

Motiv na stanje PSKHE

Element, odpiranje periodnega DI Mendeleeva - vodik. Fizikalne in kemijske lastnosti atomom kažejo določeno dvojnost ker vodik hkrati spadajo v prvo skupino, glavne podskupine, če se obnaša kot kovino in daje en elektron v procesu kemijske reakcije in sedmi - v primeru povsem napolnjenega valentno lupine, t.j. sprejem negativni delci, ki opisujejo kot podobna halogen.

Značilnosti elektronske strukture elementa

Lastnosti atoma vodika kompleksnih snovi, za katere je vključen in preprost snov _n2 je primarno določena z elektronsko konfiguracijo vodik. Delec ima elektron z Z = (-1), ki se vrti v orbiti okoli jedra, ki vsebuje en proton z enoto mase in pozitivnim nabojem (+1) a. Njegovi elektronske konfiguracije +1 prikazana kot ^1, ki kaže na prisotnost negativno delca po sebi za prvi in edini vodik s-orbital.

Ko izolacijo ali recoil elektronov in atoma elementa lastnost, da združuje s kovinami pridobljenega kationom. V bistvu vodikovih ionov - pozitivna osnovnih delcev. Zato elektronov brez vodika se imenuje preprosto proton.

fizikalne lastnosti

Pri opisovanju fizikalne lastnosti vodika kratko, to je brezbarvna, slabo topen plin z relativno atomsko maso 2, 14,5-krat lažji od zraka, temperature utekočinjenja -252.8 stopinj Celzija.

V poskusu, da lahko zlahka vidimo, da je H ₂ najlažje. Zadostuje izpolniti tri kroglice različnih snovi - vodika, ogljikovega dioksida, običajno zrak - in jih hkrati sprosti iz roke. Najhitreje da doseže tla, ki je napolnjena s _CO2 po kapljicah piha zraka zmes, ki obsega H ₂ in vse povzroči strop.

Majhna masa in velikost vodika delcev upraviči svojo sposobnost, da prodre skozi različne materiale. Na primer iste žoge v to enostavno, da bi nekaj dni potem, ko je sam izprazni, saj bo le plina skozi gumo. Prav tako lahko vodik kopičijo v strukturi nekaterih kovin (paladij ali platino), in ko se temperatura izhlapi iz njega.

Property vodik zmerno uporabljena v laboratoriju za njegovo Postopek izolacije izpodrine vodo. Fizikalne lastnosti vodika (tabela prikazano spodaj vsebuje osnovne parametre) opredeli njeno področje uporabe in metode priprave.

Izotopsko Sestavek

Kot veliko drugih članov periodnega sistema kemijskih elementov, Vodik ima več naravnih izotopov, t.j. atomi z enakim številom protonov v jedru, vendar različno število nevtronov - delci z maso nič in enoto naboja. Primeri atomi, ki ima podobne lastnosti - kisik, ogljik, klor, brom in podobno, vključno z radioaktivnimi.

Fizikalne lastnosti vodika ^1H, najbolj razširjena predstavniki te skupine so bistveno drugačne od tistih lastnostim svojih štipendistov. Zlasti različne značilnosti snovi, v kateri pripadajo. Tako je redno in devteriran voda, ki vsebuje v svoji sestavi namesto atoma vodika z le enim protonske devterij ² H - izotop z dvema osnovnih delcev: pozitivno in nenabite. Ta izotop je dvakrat težji kot običajno vodik, kar pojasnjuje Bistvena razlika lastnosti spojin, ki jih tvorijo. Narava devterija najdemo v 3200-krat redkejše kot vodik. Tretji predstavnik - tritij, ^3H, v jedru ima dve proton in en nevtron.

Postopki za pripravo in izoliranje

Laboratorijske in industrijske metode za proizvodnjo vodika so precej drugačna. Tako majhne količine plina nastaja predvsem pri reakciji vključujejo mineralov in proizvodnjo obsežno bolj uporabljajo organske sinteze.

Naslednji kemijske reakcije se uporabljajo v laboratoriju:

1. Reakcije alkalijskih in zemeljsko alkalijskih kovin z vodo, da se tvori alkalijske in želeno plin.
2. Elektrolizo vodne raztopine elektrolita na anodo sprosti _H2 Å, katoda - kisik.
3. Razkrojni hidridi alkalijskih kovin z vodo, alkalijske in proizvodi so, v tem zaporedju, plin _H2 ↑.
4. Reagiranje razredčeno kislino s kovinami, da se tvori soli in H ₂ Å.
5. Delovanje alkalijske na silicija, aluminija in cinka tudi prispeva k sproščanju vodika vzporedno, da se tvori kompleksne soli.

V industrijski korist plin, pridobljen s takšnimi tehnikami kot so:

1. Pri termičnem razpadu metana v prisotnosti katalizatorja na njene sestavne osnovnih snovi (350 stopinj doseže vrednost takih parametrov kot so temperatura) - vodika _H2 in ogljikovega C. Å
2. Prenos vodne pare skozi koksa pri 1000 ° C, da se tvori ogljikov dioksid CO ₂ in H ₂ ↑ (najbolj običajen način).
3. Pretvorba metana na nikljevega katalizatorja pri temperaturah do 800 stopinj.
4. Vodik je stranski produkt med elektrolizo vodnih raztopin kalijevega klorida ali natrij.

Kemijske interakcije: splošne določbe

Fizikalne lastnosti vodika v veliki meri pojasnjujejo njegovo ravnanje pri procesih odzivanja z določeno spojino. Valenco vodika 1, ker se nahaja v periodnem v prvi skupini in ima drugačno oksidacijsko stanje. V vseh sestavin, razen hidridi, vodik SD = (1+) v molekulami tipa CNS, CN _2, CN ₃ - (1).

Molekula vodikovega plina tvorjen z zagotovitvijo splošnega elektronski par, sestavljeno iz dveh atomov in dokaj stabilen energijsko iz tega razloga v normalnih pogojih več inertnimi pri reakciji in vstopi v normalnih pogojih sprememb. Glede na stopnjo oksidacije vodika z drugimi snovmi, lahko služi tudi kot oksidant in reducentom.

Snovi, ki reagirajo, da se tvori vodik in

Elementna interakcija da se tvori kompleksne snovi (pogosto pri povišanih temperaturah):

1. Alkalijske in zemeljsko alkalijske kovine + H = hidrid.
2. Halogen + H ₂ = vodikov halid.
3. Žveplo + = vodikovega sulfida.
4. Oxygen + _H2O = voda.
5. Karbon + H = metan.
6. Dušik + H ₂ = amoniak.

Interakcija s kompleksnimi snovmi:

1. Priprava sinteznega plina iz ogljikovega monoksida in vodika.
2. Pridobivanje kovin iz njihovih oksidov s _H2.
3. nasičenje Vodik nenasičenih alifatskih ogljikovodikov.

vodikova vez

Fizikalne lastnosti vodikom, tako da se omogoči, da v povezavi z elektro elementa, da se tvori posebna vrsta okviru isti atom sosednjih molekul ločene elektronske pare (npr kisika, dušika in fluor). Najbolj očiten primer, da je bolje, pogled na ta pojav - to je voda. Lahko omenjene šivane vodikove vezi so šibkejše kot kovalentnimi ali ionske, temveč zaradi dejstva, da so mnogi izmed njih ima velik vpliv na lastnosti snovi. Dejansko vodikova vez - je elektrostatične interakcije, ki veže vodo molekul dimeri in polimeri, ki dokazuje visok vrelišče.

Vodik v sestavi mineralnih spojin

Sestavek anorganskih kislin vključujejo proton - kationske atom kot vodik. Ostanek Snov kislina, ki ima stopnjo oksidacije večja od (-1) se omenjeni polibaznih spojino. Trenutno obstaja več atomi vodika, ki omogoča večstopenjsko disociacijo v vodnih raztopinah. Vsak ostanek naknadno protonske kisline loči od težje. Količinsko določiti vsebnost vodika v okolju opredeljujejo njeno kislost.

Vodik vsebujejo hidroksilne skupine in baze. Ti so povezani z atomom vodika kisika, zaradi česar je stopnja oksidacije alkalijske ostankov vedno enake (-1). Na vsebnostjo hidroksilnih skupin v okolju določena s svojimi bazičnosti.

Uporaba človekovega delovanja

Valji snovi, kot tudi posode z drugimi utekočinjenih plinov, kot so kisik, imajo poseben videz. Ti naslikal Darkish-zelene barve s svetlo rdečo "vodikovo" črkami. Plin se injicira v balon pri tlaku od približno 150 atmosfer. Fizikalne lastnosti vodika, zlasti obraz plinastega agregatnega stanja in se uporabljajo za njihovo polnjenje z mešanico helija balonov, sondiranje baloni, itd

Vodik, fizikalne in kemijske lastnosti, ki so jih ljudje naučili uporabljati pred mnogimi leti, v tem trenutku sodeluje v številnih panogah. Njena glavna masa gre za proizvodnjo amoniaka. Prav tako je vodik sodeluje pri proizvodnji kovin (hafnija, germanij, galija, silicija, molibdena, volframa, cirkonija in drugih) oksidov, gledano v reakcijo kot redukcijskim sredstvom in soli cianovodikove kisline, metil alkohol, in tudi sintetičnih tekočih goriv. Živilska industrija ga uporablja za pretvorbo rastlinskih olj v trdih maščob.

Opredeljeni kemijske lastnosti ter uporabo vodika v različnih postopkih za hidrogeniranje in hidrogeniranjem maščob, premog, ogljikovodikov, olja in težkega kurilnega olja. Z njim dobimo biseri, žareče, preživijo kovanje in varjenje kovinskih izdelkov pod vplivom kisika, vodika plamenom v.