Pisikal na katangian ng hydrogen. Mga Katangian at paggamit ng hydrogen

Hydrogen H - chemical element, isa sa mga pinaka-karaniwan sa aming uniberso. masa ng hydrogen bilang isang elemento sa komposisyon ng matter ay 75% ng kabuuang nilalaman ng mga atom ng isa pang uri. Siya ay pumasok sa mga pinaka-mahalaga at mahalaga sa buhay ng koneksyon sa planeta - tubig. Isang natatanging tampok ng hydrogen ay isa ring katotohanan na siya ay ang unang elemento sa periodic table ng mga elemento kemikal D. I. Mendeleeva.

Discovery at pananaliksik

Ang unang pagbanggit ng hydrogen sa mga sinulat ng Paracelsus petsa pabalik sa panlabing-anim na siglo. Ngunit nito paghihiwalay mula sa isang gas halo ng hangin at nasusunog na mga katangian ng pananaliksik ay ginawa sa ikalabimpito siglo siyentipiko Lemaire. Hydrogen lubusan-aral ng Ingles kimiko at pisisista scientist Henry Cavendish, na empirically pinatunayan na ang masa ng hydrogen pinakamababang sa paghahambing sa iba pang mga gases. Sa mamaya yugto ng pag-unlad ng agham, maraming mga siyentipiko nagtrabaho sa kanya, tulad ng Lavoisier, na tinatawag na ito "ay nakabuo ng tubig."

Tampok sa sitwasyon PSKHE

Element, pagbukas ng periodic table D. I. Mendeleeva - ay hydrogen. Pisikal at kemikal na mga katangian ng atom nagpapakita ng tiyak na duality dahil Hydrogen sabay-sabay na pag-aari sa unang pangkat, ang pangunahing subgroup, kung ito behaves bilang isang bakal at nagbibigay sa solong electron sa proseso ng kemikal na reaksyon at ang ikapitong - sa kaso ng ganap na puno valence shell, hal reception negatibong particle, na characterizes ito bilang katulad sa isang halogen.

Mga Tampok ng electronic na istraktura ng ang sangkap

Ang mga katangian ng ang hydrogen atom ng mga komplikadong sangkap na kung saan ito ay kasama, at isang simpleng sangkap ng N ₂ ay pangunahing natutukoy sa pamamagitan ng electronic configuration ng agwa. maliit na butil ay may isang elektron na may Z = (-1), na umiikot sa kanyang orbit ng nukleo na naglalaman ng isang proton na may isang yunit ng masa at positibong singil (+1). Nito electronic configuration 1s naitala bilang ^1, na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang negatibong tinga sa kanyang sarili para sa unang at lamang ng agwa s-orbital.

Kapag paghihiwalay o pag-igkas elektron at ang isang atom ng mga elemento ay ang ari-arian na ito unites na may metal nakuha kasyon. Mahalaga hydrogen ion - ay positibong elementaryong partikulo. Samakatuwid, ang mga elektron wala ng Hydrogen tinatawag lamang ng isang proton.

pisikal na katangian

Kapag naglalarawan ng pisikal na katangian ng hydrogen sa madaling sabi, ito ay isang walang kulay, bahagyang natutunaw gas na may isang kamag-anak atomic mass ng 2, 14.5 beses na mas magaan kaysa hangin, sa pagkatunaw temperatura ng -252.8 degrees tsentigreit.

Sa eksperimento, maaari mong madaling makita na H ₂ ay ang pinakamadaling. Ito ay sapat na upang punan ang tatlong mga bola ng iba't-ibang sangkap - hydrogen, carbon dioxide, ay karaniwang naka - at sabay na ilabas ang mga ito mula sa mga kamay. Ang pinakamabilis na umaabot sa lupa, na kung saan ay puno ng CO ₂ matapos patak hinipan air timpla na binubuo ng H ₂ at lahat tumaas sa kisame.

Ang isang maliit na timbang at laki ng mga particle ng hydrogen bigyang-katwiran ang kakayahan upang tumagos sa pamamagitan ng iba't-ibang mga materyales. Sa halimbawa ng parehong ball sa ito madaling gumawa ng ilang mga araw matapos siya deflates ang sarili nito bilang simpleng gas ay dadaan sa goma. Gayundin, hydrogen ay maaaring maipon sa ang istraktura ng ilang mga riles (paleydyum o platinum), at kapag ang temperatura ay itataas sa maglaho mula dito.

Property hydrogen ng paisa-isa na ginagamit sa laboratoryo para sa kanyang paghihiwalay pamamaraan tinagin tubig. Pisikal na katangian ng hydrogen (table isinalarawan sa ibaba ay naglalaman ng mga pangunahing mga parameter) tukuyin ang saklaw ng application at mga pamamaraan ng paghahanda.

Ang isotopic komposisyon

Tulad ng maraming iba pang mga miyembro ng pana-panahong sistema ng mga sangkap kemikal, Hydrogen ay may ilang mga natural na mga isotopes, hal atoms na may parehong bilang ng mga protons sa nucleus, ngunit iba't ibang mga numero ng neutrons - particle na may mga zero at mga yunit ng charge masa. Mga halimbawa ng mga atom pagkakaroon ng katulad na ari-arian - oxygen, carbon, kloro, bromine at mga katulad nito, kabilang ang radioactive.

Pisikal na katangian ng hydrogen ¹ H, ang pinaka-laganap ng mga kinatawan ng pangkat na ito ay makabuluhang naiiba mula sa mga ng ang mga katangian ng kaniyang mga kasama. Sa partikular, ang mga iba't ibang mga tampok ng sangkap na kung saan nabibilang sila. Kaya, diyan ay isang regular na at deuterated tubig na naglalaman sa kanyang komposisyon sa halip ng isang atom hydrogen na may lamang ng isang proton deuterium ² H - isotope na may dalawang elementarya particle: positibo at uncharged. isotope na ito ay dalawang beses na mas mabigat kaysa sa karaniwan ng haydrodyen, na nagpapaliwanag ng mga pundamental na pagkakaiba sa ang mga katangian ng compounds na kung saan sila na form. Ang likas na katangian ng deuterium matatagpuan sa 3200 beses rarer kaysa hydrogen. Third Representative - tritiyum, ³ H, sa core nito ay may dalawang mga proton at isa neutron.

Pamamaraan para sa paghahanda at isolating

Laboratory at pang-industriya mga paraan ng paggawa ng hydrogen ay medyo naiiba. Kaya, maliit na halaga ng gas ay nagawa lalo na sa pamamagitan reaksyon na kinasasangkutan ng mineral, at malalaking-scale produksyon ng unting gamit organic synthesis.

Ang mga sumusunod na mga reaksyon kemikal ay ginagamit sa laboratoryo:

1. Reaksyon ng mga alkalina at alkalina metal lupa sa tubig upang bumuo alkalina at ang nais na gas.
2. Ang elektrolisis ng isang may tubig electrolyte solusyon sa anod ay inilabas H ₂ ↑, at ang katod - oxygen.
3. Agnas hydrides ng alkali metal na may tubig, alkalina at ang produkto ay, ayon sa pagkakabanggit, ang gas H ₂ ↑.
4. Reacting palabnawin acid na may metal upang bumuo ng asing-gamot at H ₂ ↑.
5. Ang aksyon ng alkali sa silikon, aluminyo at sink ring nag-aambag sa ang release ng hydrogen kahanay upang bumuo ng kumplikadong mga asing-gamot.

Sa pang-industriya gas benepisyo na nakuha sa pamamagitan naturang diskarte bilang:

1. Thermal agnas ng mitein sa presensya ng isang katalista upang kanyang elektor elementarya sangkap (350 degrees umabot sa halaga ng naturang mga parameter tulad ng temperatura) - hydrogen H ₂ at carbon C. ↑
2. Ang paghahatid ng tubig singaw sa pamamagitan ng coke sa 1000 ° C upang bumuo ng carbon dioxide CO ₂ at H ₂ ↑ (ang pinaka-karaniwang paraan).
3. Conversion ng mitein gas sa magnikela katalista sa temperatura ng hanggang sa 800 degrees.
4. Hydrogen ay isang byproduct sa panahon ng elektrolisis ng tubig solusyon ng potasa klorido o sosa.

Chemical pakikipag-ugnayan: pangkalahatang probisyon

Pisikal na katangian ng hydrogen sa kalakhan ipaliwanag ang kanyang pag-uugali sa mga proseso ng pagtugon sa isang partikular na tambalan. Valency ng agwa ay 1, dahil ito ay matatagpuan sa periodic table sa unang pangkat, at exhibits ng isang iba't ibang mga estado ng oksidasyon. Sa lahat ng compounds, maliban hydrides, hydrogen sd = (1+) sa mga molecule ng uri CNS, CN _2, CN ₃ - (1).

Ang isang Molekyul ng hydrogen gas, nabuo sa pamamagitan ng pagbibigay ng generalised electron pair, na binubuo ng dalawang atoms at walang kinikilingan matatag energetically, para sa kadahilanang ito sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng mas maraming gumagalaw sa reaksyon at pumapasok sa normal na pagbabago kundisyon. Depende sa antas ng oksihenasyon ng hydrogen iba pang mga sangkap, maaari itong magsilbi parehong bilang isang oxidant at isang pagbabawas ng ahente.

Sangkap na reaksyon upang bumuo ng hydrogen at

Elemental pakikipag-ugnayan upang bumuo ng isang kumplikadong mga sangkap (madalas sa mataas na temperatura):

1. Ang alkalina at alkalina lupa metal + H = haydrayd.
2. Halogen + H ₂ = hydrogen halide.
3. Sulphur + = hydrogen sulfide.
4. Oxygen + _H2O = tubig.
5. Carbon + H = mitein.
6. Nitrogen + H ₂ = amonya.

Pakikipag-ugnayan na may masalimuot na sangkap:

1. Paghahanda ng synthesis gas mula sa karbon monoksid at hydrogen.
2. Recovery ng mga metal mula sa kanilang mga oxides na may H _2.
3. Hydrogen saturation ng unsaturated hydrocarbons aliphatic.

hydrogen bond

Pisikal na katangian ng hydrogen ay tulad na payagan ito, pagiging may kaugnayan sa isang elektronegatibo elemento, upang bumuo ng isang espesyal na uri ng koneksyon na may parehong atom ng katabing molecules pagkakaroon ng pakikibahagi ng mga pares ng elektron (hal, oxygen, nitrogen at fluorine). Ang pinakamalinaw na halimbawa ng na ay isang mas mahusay na pagtingin sa ito hindi pangkaraniwang bagay - ito ay tubig. Maaari itong sinabi stitched hydrogen bono ay mas mahina kaysa sa covalent o ionic, ngunit dahil sa ang katunayan na marami sa kanila ay may isang makabuluhang impluwensiya sa ang mga katangian ng sangkap. Sa katunayan, hydrogen bond - ay ang electrostatic pakikipag-ugnayan, na binds tubig molecules sa dimers at polymers, na nagpapatunay sa kanyang mataas na simula ng pagkulo.

Hydrogen sa komposisyon ng mga compounds ng mineral

Ang komposisyon ng tulagay acids isama ang proton - kasyon atom tulad ng hydrogen. Substance acid latak na kung saan ay may isang antas ng oksihenasyon mas malaki kaysa sa (-1) ay nagsabi polybasic compound. Sa kasalukuyan may mga ilang mga hydrogen atoms, na kung saan ay gumagawa ng mga multi-stage dissociation sa may tubig solusyon. Ang bawat kasunod na proton acid nalalabi naghihiwalay mula sa mas mahirap. Upang tumyak ng dami ang hydrogen nilalaman sa kapaligiran ay natutukoy sa pamamagitan ng kanyang kaasiman.

Hydrogen ay naglalaman ng hydroxyl grupo at naka-base. Sila ay konektado sa hydrogen atom ng oksiheno, na nagreresulta sa antas ng oksihenasyon ng alkali residue palaging katumbas ng (-1). Sa nilalaman ng hydroxyl group sa isang kapaligiran na tinukoy sa pamamagitan ng kanyang basicity.

Ang paggamit ng mga gawain ng tao

Cylinders na may isang sangkap, pati na rin ang mga lalagyan sa iba pang tunaw gas tulad ng oxygen, magkaroon ng isang tiyak na hitsura. Sila ay pininturahan ng darkish-berdeng kulay na may maliwanag na pulang "Hydrogen" lettering. Gas ay injected papunta sa lobo sa isang presyon ng tungkol sa 150 atmospheres. Pisikal na katangian ng hydrogen, sa partikular kadalian ng mga puno ng gas pinagsama-samang estado at ay ginagamit para sa pagpuno ng mga ito sa isang pinaghalong helium balloon, na tumutunog ng mga lobo, at iba pa

Hydrogen, ang pisikal at kemikal na mga katangian na kung saan ang mga tao ay may natutunan upang gamitin ang maraming mga taon na nakalipas, sa sandaling ito na kasangkot sa maraming mga industriya. Nito pangunahing mass napupunta sa produksyon ng amonya. Gayundin, hydrogen ay kasangkot sa produksyon ng mga metal (hafnium, germanium, gallium, silikon, molibdenum, Tungsten, zirconium, at iba pa) mula sa oxides, nagsasalita sa ang reaksyon bilang isang pagbabawas ng agent, hydrocyanic acid at hydrochloric acid, methanol, at synthetic likido gasolina. Ang pagkain ng industriya ay gumagamit ng ito upang i-convert gulay mga kuwadro sa solid taba.

Tinukoy ng mga katangian ng kemikal at ang paggamit ng hydrogen sa iba't-ibang proseso ng hydrogenation at hydrogenated taba, karbon, hydrocarbons, mga kuwadro at mabigat na gasolina langis. Sa kanya makabuo ng hiyas, maliwanag na maliwanag, gastusin forging at hinang ng mga produktong metal sa ilalim ng impluwensiya ng oxygen-hydrogen apoy.