Prečo voda nehorí, aj keď sa skladá z horľavých látok (vodík a kyslík). Chémia Organická vodíková kyslíková rovnica
§3. Reakčná rovnica a ako to urobiť
Interakcia vodík z kyslíkAko to bolo ešte nainštalované Sir Henry Cavenish, vedie k tvorbe vody. Urobme šancu na tento jednoduchý príklad roviny chemických reakcií.
Čo sa získa z vodík a kyslík, Už vieme:
H2 + O 2 → H20
Teraz berieme do úvahy, že atómy chemických prvkov v chemických reakciách nezmiznú a neobjavia sa z ničoho, nezapne sa navzájom a pripojte sa do nových kombináciítvoriace nové molekuly. To znamená, že rovnica chemickej reakcie atómov každej odrody by mala byť rovnaká suma predtým Reakcie ( vľavo od znamenia rovnosti) a po Koniec reakcie ( napravo Zo znamenia rovnosti), takto:
2N 2 + O 2 \u003d 2N 2
To je to, čo to je reakčná rovnica - podmienený vstup tečúcej chemickej reakcie s pomocou vzorcov látok a koeficientov.
To znamená, že v zníženej reakcii dve modlitby vodík Musí reagovať S. jeden mol kyslíkA ako výsledok sa ukáže dve modlitby vodu.
Interakcia vodík z kyslík - Nie je to jednoduchý proces. To vedie k zmene v stupňoch oxidácie týchto prvkov. Ak chcete vybrať koeficienty v takýchto rovníc, zvyčajne používajú metódu " elektronický zostatok".
Keď je voda vytvorená z vodíka a kyslíka, to znamená vodík zmenil svoj stupeň oxidácie 0 predtým + I., ale kyslík - OT 0 predtým -II.. V rovnakej dobe, niekoľko kyslíka pochádza z atómov vodíka N) Elektrony:
Vodík, rýpadné elektróny, slúži tu obnoveniea kyslíka, prijímajúce elektróny - oxidač.
Oxidifikátory a redukčné činidlá
Pozrime sa teraz, ako sú procesy návratu a prívod elektrónov oddelene. Vodík, ktorí sa stretli s "lupičom" - valec, stráca všetky jeho dedičstvo - dva elektróny a jeho stupeň oxidácie sa stane rovnakými + I.:
H 2 0 - 2 e. - \u003d 2n + i
Stalo rovnosť oxidačných poloskupiek vodík.
A gangster kyslík O 2.Súvisiace s poslednými elektrónmi z nešťastného vodíka, je veľmi spokojný s novým stupňom oxidácie -II.:
O 2 + 4 e. - \u003d 2O -III -II
na to rovnosť obnovenia poloakého reakcie kyslík.
Zostáva dodať, že "gangster" a jeho "obeta" stratili svoju chemickú individualitu a z jednoduchých látok - plynov s diatónu molekúl H 2 a O 2. sa zmenil na časť novej chemickej látky - vodu H 2 O..
Budeme pokračovať v argumente nasledovne: Koľko elektrónov poskytol redukčný prostriedok na činidlo o oxidaní gangsteru, rovnako ako dostal. Počet elektrónov poskytnutých redukčným činidlom sa musí rovnať počtu elektrónov prijatých oxidačným činidlom.
Je to potrebné vyrovnať počet elektrónov V prvej a druhej polovičnej časti. V chémii sa prijíma takáto podmienená forma zaznamenávania poloskopových rovníc:
2 H 2 0 - 2 e. - \u003d 2n + i |
|
1 o 2 0 + 4 e. - \u003d 2O -III -II |
Tu sú čísla 2 a 1 vľavo od konzoly z obrázku multiplikátory, ktoré pomôžu zabezpečiť rovnosť uvedených a prijatých elektrónov. Berieme do úvahy, že v polovičných rovniciach boli uvedené 2 elektróny, a to bolo prijaté 4. Ak chcete vyrovnať počet prijatých a odnímateľných elektrónov, najmenšie viacnásobné a ďalšie multiplikátory sa nachádzajú. V našom prípade je najmenší spoločný násobok 4. Ďalšie multiplikátory budú 2 (4: 2 \u003d 2) pre vodík) a pre kyslík - 1 (4: 4 \u003d 1)
Výsledné faktory budú slúžiť ako koeficienty budúcej rovnice reakcie:
2H 2 0 + O 2 0 \u003d 2H 2 + I O -II
Vodík oxiduje nielen pri stretnutí s kyslík. Približne rovnaké na vodíkových činoch a fluór F 2., halogén a slávny "lupber" a zdanlivo neškodný dusík N 2.:
H 2 0 + F 2 0 \u003d 2H + I F-A |
3H 2 0 + N 2 0 \u003d 2N -III H 3 + I |
Ukázalo sa fluoropod HF. alebo amoniak NH3..
V oboch pripojeniach, stupeň oxidácie vodík To sa rovná + I.Pretože partneri v molekule idú k nemu "chamtivý" na elektronické dobro niekoho iného, \u200b\u200bs vysokou elektronegativitou - fluór F. a dusík N.. W. dusík Hodnota elektronibility sa považuje za rovnú tri konvenčné jednotky a fluór Všeobecne platí, že najvyššia elektronika medzi všetkými chemickými prvkami je štyri jednotky. Takže nie je divu, že necháte chudobný atóm vodíka bez akéhokoľvek elektronického prostredia.
ale vodík Možno ja. obnovenie - Vezmite elektróny. To sa deje, ak sú alkalické kovy alebo vápnik podieľajú na reakcii s ním, v ktorej je elektronika menšia ako vodík.
V periodickom systéme sa vodík nachádza v dvoch absolútne oproti ich vlastnostiach skupín prvkov. Táto funkcia je úplne jedinečná. Vodík nie je len prvok alebo látka, ale je tiež neoddeliteľnou súčasťou mnohých komplexných zlúčenín, organogénneho a biogénneho prvku. Z tohto dôvodu považujeme svoje vlastnosti a charakteristiky podrobnejšie.
Separácia palivového plynu v procese interakcie medzi kovmi a kyselinami sa pozorovalo v XVI storočí, to znamená, že počas tvorby chémie ako vedy. Slávny anglický vedec Henryho Cavendish skúmala látku od roku 1766 a dal mu meno "horľavý vzduch". Pri horení sa tento plyn dal vodou. Bohužiaľ, záväzok vedeckej teórie Phlogistonu (hypotetický "hypoton hmoty") mu zabránil, aby sa dostal ku správnym záverom.
Francúzsky chemik a prírodovedec A. Lavoisier spolu s inžinierom J. Viac a pomocou špeciálnych bentuječ v roku 1783 uskutočnili syntézu vody, a po jeho analýze rozkladom vodnej pary horúceho železa. Vedci boli teda schopní prísť ku správnym záverom. Zistili, že "horľavý vzduch" nie je len časť vody, ale môže sa z nej získať aj.
V roku 1787, Lavoisier predložil predpoklad, že plyn pod štúdiom je jednoduchá látka, a preto sa vzťahuje na počet primárnych chemických prvkov. Zavolal ho hydrogénu (z gréckych slov Hydor - Water + Gennao - Boh), t.j. "Horing Water".
Ruské meno "vodík" v roku 1824 navrhol chemik M. Solovyov. Stanovenie zloženia vody označilo koniec "teórie FLOGISTON". Na križovatke XVIII a XIX storočia sa zistilo, že atóm vodíka je veľmi ľahký (v porovnaní s atómami iných prvkov) a jeho hmotnosť bola prijatá pre hlavnú jednotku porovnania atómových hmôt, čím sa získala hodnota rovná 1.
Fyzikálne vlastnosti
Vodík je najjednoduchšie zo všetkých známych vedy látok (je 14,4-krát ľahšie ako vzduch), jeho hustota je 0,0899 g / l (1 atm, 0 ° C). Tento materiál sa topí (stvrdny) a varí (skvapalnené), resp. Pri -259,1 ° C a -252,8 ° C (len hélium má nižšiu varu a topenie t °).
Kritická teplota vodíka je extrémne nízka (-240 ° C). Z tohto dôvodu je jeho skvapalnosť skôr komplikovaný a nákladový proces. Kritickým tlakom látky je 12,8 kgf / cm² a kritická hustota je 0,0312 g / cm3. Zo všetkých plynov má vodík najväčšiu tepelnú vodivosť: pri 1 atm a 0 ° C sa rovná 0,174 W / (MHC).
Špecifická tepelná kapacita látky za rovnakých podmienok - 14.208 KJ / (CGKK) alebo 3,394 CAL / (GC ° C). Tento prvok je slabo rozpustný vo vode (približne 0,0182 ml / g o 1 atm a 20 ° C), ale dobre - vo väčšine kovov (Ni, PT, PA a ďalšie), najmä v paládiu (približne 850 objemov na jeden PD).
S najnovšou vlastnosťou je jeho difúzna schopnosť spojená, zatiaľ čo difúzia cez zliatinu uhlíka (napríklad oceľ) môže byť sprevádzaná zničením zliatiny v dôsledku interakcie vodíka s uhlíkom (tento proces sa nazýva dekarbonizácia). V kvapalnom stave je látka veľmi jednoduchá (hustota - 0,0708 g / cm3 pri T ° \u003d -253 ° C) a tekutine (viskozita - 13,8 scholanas za rovnakých podmienok).
V mnohých zlúčeninách tento prvok vykazuje valenciu +1 (stupeň oxidácie), podobne ako sodík a iné alkalické kovy. Zvyčajne sa považuje za analógu týchto kovov. V súlade s tým vedie skupinu I. MendeleEV systému. V hydridoch kovov, vodíkový ión vykazuje záporný náboj (stupeň oxidácie v rovnakom čase -1), to znamená Na + H- má štruktúru podobnú Na + kloplorid. V súlade s týmto a niektorými inými faktami (blízkosť fyzikálnych vlastností prvku "H" a halogén, schopnosť ju nahradiť halogénmi v organických zlúčeninách) hydrogénu patrí do skupiny VII systému MendeleEEV.
Za normálnych podmienok má molekulový vodík nízka aktivita, priamo spájajúca len s najaktívnejšími nekovovými kovmi (s fluórmi a chlórom, s druhou - vo svetle). Na druhej strane, keď sa vyhrievajú, interaguje s mnohými chemickými prvkami.
Atómový vodík má zvýšenú chemickú aktivitu (v porovnaní s molekulovým). S kyslíkom tvorí vo vode vzorcom:
N2 + ½ '\u003d N',
zvýraznenie 285,937 kJ / mol tepla alebo 68,3174 kcal / mol (25 ° C, 1 atm). Pri bežných teplotných podmienkach reakcia prebieha pomerne pomaly a pri T °\u003e \u003d 550 ° C - nekontrolovateľné. Limity výbuchu zmesi vodíka + kyslíka v objeme sú 4 až 94% hmotn. A Zmesi vodíka + vzduchu - 4-74% H2 (zmes dvoch objemov H2 a jeden objem O₂ sa nazýva plyn potkany.
Tento prvok sa používa na obnovenie väčšiny kovov, pretože berie oxidy kyslíka:
FE₃O₄ + 4H₂ \u003d 3FE + 4N₂O,
CUO + H₂ \u003d Cu + H20 atď.
S rôznymi halogénmi, vodík tvorí halogénové vodíkové čiary, napríklad:
N2 + Cl₂ \u003d 2NSL.
Avšak, keď reakcie s fluórom, exploduje sa vodík (to dochádza v tme, pri teplote -252 ° C), s brómom a chlórom reaguje len pri zahrievaní alebo osvetlení a jódom - výlučne pri zahrievaní. Pri interakcii s dusíkom sa vytvorí amoniak, ale len na katalyzátore, pri zvýšených tlakoch a teplotách:
ZN2 + N2 \u003d 2NN₃.
Po zahriatí sa vodík aktívne reaguje so sírou:
N2 + S \u003d H2S (sírovodík)
a je oveľa ťažšie - s tellurium alebo selénom. S čistým uhlím, vodík reaguje bez katalyzátora, ale pri vysokých teplotách:
2N2 + C (amorfné) \u003d CH₄ (metán).
Táto látka priamo reaguje s niektorými z kovov (alkalických, alkalických zemín a iných), tvoriacich hydridov, napríklad:
H2 + 2L \u003d 2IH.
Vyhodnotenie praktického významu má interakcie vodíka a oxidu uhličitého (II). V tomto prípade, v závislosti od tlaku, teploty a katalyzátora, sú vytvorené rôzne organické zlúčeniny: NSNO, CN₃ON, atď. Nenasýtené uhľovodíky v reakčnom procese sa pohybujú do nasýtených, napríklad:
S n ₂N + H3 \u003d C n ₂ n ₊₊.
Vodík a jeho zlúčeniny zohrávajú výnimočnú úlohu v chémii. Spôsobuje vlastnosti kyseliny T. N. Protonové kyseliny sú naklonené za vzniku vodíkovej väzby s rôznymi prvkami, ktoré majú významný vplyv na vlastnosti mnohých anorganických a organických zlúčenín.
Získanie vodíka
Hlavnými druhmi surovín pre priemyselnú výrobu tohto prvku sú plyny rafinácie, prírodných horľavých a koksových plynov. Získa sa tiež z vody cez elektrolýzu (v miestach s cenovo dostupnou elektrinou). Jednou z najdôležitejších metód výroby materiálu zemného plynu je katalytická interakcia uhľovodíkov, najmä metánu, s vodnou parou (T.N. Konverzia). Napríklad:
CH₄ + H20 \u003d CO + Zn2.
Nedokončené oxidácia uhľovodíkov s kyslíkom:
CH₄ + ½O2 \u003d CO + 2N₂.
Konverzia syntetizovaného oxidu uhličitého (II):
CO + N '\u003d SO + H₂.
Vodík vyrobený z zemného plynu je najlacnejší.
Na elektrolýzu vody sa použije konštantný prúd, ktorý sa prenáša cez roztok NaOH alebo con (kyseliny sa nepoužívajú na zabránenie korózii nástrojov). V laboratóriu sa materiál získa elektrolýzou vody alebo v dôsledku reakcie medzi kyselinou chlorovodíkovou a zinkom. Avšak častejšie používajte hotový materiál z výroby v valcoch.
Z plynu ropu rafinácie a koksu sa tento prvok izoluje odstránením všetkých ostatných zložiek plynnej zmesi, pretože sú ľahšie skvapalňovanie s hlbokým ochladením.
Priemyselne tento materiál začal dostávať aj na konci XVIII storočia. Potom sa použilo na vyplnenie balónov. V súčasnosti je vodík široko používaný v priemysle, najmä v chemickej farbe, na výrobu amoniaku.
Hmotnostné spotrebitelia látky sú výrobcovia metylových a iných alkoholov, syntetického benzínu a mnoho ďalších produktov. Získajú sa syntézou oxidu uhličitého (II) a vodíka. Hydrogénu sa používa na hydrogenizáciu ťažkých a tuhých kvapalných palív, tukov atď., Na syntézu HCl, hydrotrafiu ropných produktov, ako aj pri rezaní / zváraní kovov. Najdôležitejšie prvky jadrovej energie sú izotopy - trícia a deutérium.
Biologická úloha vodíka
Približne 10% hmotnosti živých organizmov (v priemere) spadá na tento prvok. Je súčasťou vody a základných skupín prírodných zlúčenín, vrátane proteínov, nukleových kyselín, lipidov, sacharidov. Prečo to slúži?
Tento materiál zohráva rozhodujúcu úlohu: pri udržiavaní priestorovej štruktúry proteínov (kvartérnych) pri realizácii princípu bezplatnej bezplatnej nukleovej kyseliny (tj pri vykonávaní a skladovaní genetických informácií) vo všeobecnosti v "rozpoznávaní" na molekulári úrovni.
Vodíkový ion H + sa zúčastňuje dôležitej dynamickej reakcie / procesov v tele. Vrátane: v biologickej oxidácii, ktorá poskytuje živé bunky energetickou energiou, pri reakciách biosyntézy, v fotosyntéze v rastlinách, v bakteriálnej fotosyntéze a nitrogenizácii, pri udržiavaní kyseliny-alkalickej rovnováhy a homeostázy, v membránových transportných procesoch. Spolu s uhlíkom a kyslíkom tvorí funkčný a štrukturálny základ života.
Chemické vlastnosti vodíka
Za normálnych podmienok je molekulový vodík relatívne aktívny, priamo spojený len s najaktívnejšími nekovovými kovmi (s fluórmi a svetlom a s chlórom). Avšak, keď sa zahrieva, vstupuje do reakcie s mnohými prvkami.
Vodík vstupuje do reakcií s jednoduchými a komplexnými látkami:
- interakcia vodíka s kovmi to vedie k tvorbe zložitých látok - hydridov, v chemických vzorcoch, ktorého atóm kovu vždy stojí na prvom mieste:
Pri vysokých teplotách, vodík reaguje priamo s niektorými kovmi (alkalické, alkalické zem a iné), tvoriace biele kryštalické látky - hydridy kovov (Li H, Na N, KN, SAN 2, atď.):
H 2 + 2LI \u003d 2ILH
Kovové hydridy sa ľahko rozkladajú vodou s tvorbou vhodnej alkálie a vodíka:
Sa H2 + 2N 2 O \u003d CA (OH) 2 + 2N 2
- keď interakcia vodíka s nekovovými kovmi Vytvoria sa padajúce vodíkové zlúčeniny. V chemickom vzorec letiacej vodíkovej zlúčeniny, atóm vodíka môže stáť na prvom aj na druhom mieste v závislosti od umiestnenia v pshe (pozri platňu v snímke):1). S kyslíkomVodík tvorí vodu:
Video "Gores of Adrogen"
2N 2 + O 2 \u003d 2N 2 O + Q
Pri normálnych teplotách reakcia prebieha extrémne pomaly, nad 550 ° C - s explóziou (Zmes 2 objemov H2 a 1 objem O2 sa nazýva razchim plyn)
.
Video "Explózia rádiového plynu"
Video "Príprava a explózia chraptovania zmesi"
2). S halogénom Vodík tvorí halogénové plemená, napríklad:
H 2 + CL2 \u003d 2NSL
Súčasne s fluórnom, vodíkom exploduje (aj v tme a pri 252 ° C), s chlórom a brómom reaguje len vtedy, keď sa osvetľujú alebo vykurovanie a jód len pri zahrievaní.
3). S dusíkom Vodík interaguje s tvorbou amoniaku:
Zn 2 + N 2 \u003d 2NN 3
iba na katalyzátore a pri zvýšených teplotách a tlakoch.
štyri). Po zahriatí sa vodík intenzívne reaguje so sivou:
H2 + S \u003d H 2S (sírovodík),
je to oveľa ťažšie so selénom a tellurom.
5). S čistým uhlím Vodík môže reagovať bez katalyzátora len pri vysokých teplotách:
2N 2 + C (amorfné) \u003d CH4 (metán)
- vodík vstúpi reagovať substitúciu s oxidmi kovmi V rovnakej dobe, voda je vytvorená vo výrobkoch a kov sa obnoví. Vodík - vykazuje vlastnosti redukčného činidla:
Použije sa vodík obnoviť mnoho kovovVzhľadom k tomu, že berie kyslík z ich oxidov:
Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3FE + 4N 2 O, atď.
Použitie vodíka
Video "Aplikácia vodíka"
V súčasnosti sa získa vodík v obrovských množstvách. Je veľmi veľký pri syntéze amoniaku, hydrogenácie tukov a hydrogenácie uhlia, oleje a uhľovodíkov. Okrem toho sa vodík používa na syntézu kyseliny chlorovodíkovej, metylalkoholu, modrej kyseliny, so zváraním a kovaním kovov, ako aj pri výrobe žiaroviek a drahých kameňov. Na predaj, vodík vstupuje do valcov pod tlakom nad 150 atm. Sú natreté v tmavo zelenej farbe a dodávajú sa s červeným nápisom "vodík".
Adrogén sa používa na konverziu kvapalných tukov do pevnej (hydrogenácie), výroby kvapalného paliva hydrogenáciou uhlia a vykurovacieho oleja. V metalurgii sa vodík použije ako redukčné činidlo oxidov alebo chloridov na získanie kovov a nekovových kovov (Nemecko, kremík, galík, zirkónium, hafnium, molybdén, volfrám atď.).
Praktické využívanie vodíka je rôznorodé: zvyčajne vyplnia guľôčky sondy, v chemickom priemysle, slúži ako surovina na získanie mnohých veľmi dôležitých produktov (amoniak, atď.), V potravinách - na výrobu tuhých tukov a Takže ďalej. Vysoké teploty (do 2600 ° C), získané horiacim vodíkom v kyslíku, sa používajú na topenie žiaruvzdorných kovov, kremeň atď. Kvapalný vodík je jedným z najcennejších prúdových palív. Ročná globálna spotreba vodíka presahuje 1 milión ton.
Simulátory
№2. Vodík
Úlohy na upevnenie
Číslo úlohy 1Urobte rovnicu reakčných reakcií vodíka s nasledujúcimi látkami: F2, CA, Al203, ortuťový oxid (II), oxid volfrámu (VI). Pomenujte reakčné produkty, špecifikujte typy reakcií.
Číslo úlohy 2.
Transformovať schému:
H20 -\u003e H2 -\u003e H 2 S -\u003e SO 2
Číslo úlohy 3.
Vypočítajte hmotnosť vody, ktorú možno získať pri spaľovaní 8 g vodíka?
Priemyselné metódy získavania jednoduchých látok závisia od toho, čo tvorí zodpovedajúci prvok v prírode, to znamená, že môžu byť suroviny na jeho prípravu. Kyslík existujúci v slobodnom stave sa teda získa fyzickou metódou - separácia z kvapalného vzduchu. Vodík je takmer výlučne vo forme zlúčenín, preto sa používajú chemické metódy. Môže sa použiť najmä reakcie rozkladu. Jednou zo spôsobov získania vodíka je reakcia vodného rozkladu elektrickým prúdom.
Hlavným priemyselným spôsobom získania vodíka je reakcia s vodou metánu, ktorá je súčasťou zemného plynu. Vykonáva sa pri vysokých teplotách (je ľahké sa uistiť, že keď metán prechádza, aj cez vriacou vodou, nevyskytuje sa žiadna reakcia):
CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 KJ
V laboratóriu nie nevyhnutne prirodzené suroviny sa používajú na získanie jednoduchých látok, ale vyberte si zdrojové látky, z ktorých je ľahšie vybrať potrebnú látku. Napríklad v laboratórnom kyslíku nie je získaný zo vzduchu. To isté platí pre prípravu vodíka. Jedna z laboratórnych metód na výrobu vodíka, ktorá sa niekedy používa v priemysle - rozšírenie vody s elektrickým zdvihom.
Zvyčajne sa vodíkové laboratóriá získajú interakciou zinku s kyselinou chlorovodíkovou.
V priemysle
1.Elektrolýza vodných solí:
2NACL + 2H 2O → H2 + 2NAOH + CL2
2.Prenos vodnej pary cez horúcu koks Pri teplote približne 1000 ° C:
H20 + C ⇄ H2 + CO
3.Zo zemného plynu.
Konverzia vodou Parou: CH4 + H200C0321212] Katalytická oxidácia s kyslíkom: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2
4. Prebiehajúce a reformné uhľovodíky v procese rafinácie ropy.
V laboratóriu
1.Účinok zriedených kyselín na kovy. Na uskutočnenie takejto reakcie sa najčastejšie používajú kyselina zinok a kyselina chlorovodíková:
ZN + 2HCL → ZNCL 2 + H2
2.Interakcia s vodou:
CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H2
3.Hydrolýzy Hydridy:
NaH + H20 → NaOH + H2
4.Akčné zásady pre zinok alebo hliník:
2Al + 2NAOH + 6H 2O → 2NA + 3H2 ZN + 2KOH + 2H 2O → K 2 + H2
5.S pomocou elektrolýzy. S elektrolýzou vodných roztokov alkálií alebo kyselín na katóde sa uvoľňuje vodík, napríklad:
2H 3 O + + 2E - → H2 + 2H 2O
- Bioreaktor pre produkciu vodíka
Fyzikálne vlastnosti
Plynný vodík môže existovať v dvoch formách (modifikácie) - vo forme orto a para-vodíka.
V ortodorodovej molekule (SO PL. -259,10 ° C, t. KIP. -252,56 ° C) jadrové točky sú nasmerované rovnako (paralelné), a na paravorodore (m. PL. -259,32 ° C, t. KIP. -252,89 ° C) - oproti sebe navzájom (anti-paralelne).
Je možné rozdeliť Altropy Altropy Altropy v aktívnom uhle pri teplote kvapalného dusíka. Pri veľmi nízkych teplotách je rovnováha medzi ortopómiou a vodotesnosťou takmer zameraná na druhé. Pri 80 na pomer formulára približne 1: 1. Desorbed pararodín pri zahrievaní sa zmení na ortodoxid až do tvorby rovnováhy pri teplote miestnosti (Ortho-para: 75:25). Bez katalyzátora sa transformácia vyskytuje pomaly, čo umožňuje študovať vlastnosti jednotlivých alrotropných foriem. Vodíková molekula DVKHATOMNA - H2. Za normálnych podmienok je plyn bez farby, vône a chuti. Vodík je najjednoduchší plyn, jeho hustota je mnohokrát nižšia ako hustota vzduchu. Je zrejmé, že menej hmotnosť molekúl, tým vyššia ich rýchlosť pri rovnakej teplote. Ako najjednoduchšie sa vodíkové molekuly pohybujú rýchlejšie ako molekuly akéhokoľvek iného plynu, a tým rýchlejšie môže prenášať teplo z jedného tela na druhú. Z toho vyplýva, že vodík má najvyššiu tepelnú vodivosť medzi plynnými látkami. Jeho tepelná vodivosť je približne sedemkrát vyššia ako tepelná vodivosť vzduchu.
Chemické vlastnosti
Vodíkové molekuly H2 sú pomerne trvanlivé a Aby sa vodík mohol vstúpiť do reakcie, veľká energia by mala byť použitá: H2 \u003d 2N - 432 KJ, pri normálnych teplotách, vodík reaguje s veľmi aktívnymi kovmi, napríklad s vápnikom, formovanie hydridu vápenatého: CA + H2 \u003d SAN 2 as jedným non-metalolol - fluór, tvoriaci fluór vodík: F2 + H2 \u003d 2HF s väčšinou kovov a nekovov atómov vodíka reaguje pri zvýšených teplotách alebo s iným účinkom, \\ t Napríklad pri osvetlení. Môže "odniesť" kyslík z niektorých oxidov, napríklad: CUO + H2 \u003d Cu + H2 0 Zaznamenaná rovnica odráža regeneračnú reakciu. Realizačné reakcie sa nazývajú procesy, v dôsledku čoho je kyslík odobratý zo zlúčeniny; Konzistentné látky kyslíka sa nazývajú redukčné činidlá (zároveň sami, sú oxidované). Ďalej bude uvedená ďalšia definícia koncepcií "oxidácie" a "obnovy". A táto definícia, historicky najprv zachovávať význam a teraz, najmä v organickej chémii. Reakcia regenerácie je opakom oxidačnej reakcie. Obe tieto reakcie vždy pokračujú v rovnakom čase ako jeden proces: pri oxidacii (regenerácii) jednej látky je definovaná súčasne regenerácia (oxidácia) iného.
N 2 + 3H 2 → 2 NH3
S formami halogény halogénové chovu:
F2 + H2 → 2 HF, reakcia prebieha s explóziou v tme a pri akejkoľvek teplote, CL2 + H2 → 2 HCI, reakcia prebieha s výbuchom, len vo svetle.
Sootte interagt so silným kúrením:
C + 2H 2 → CH 4
Interakcia s alkalickými a kusovými kovmi
Vodíkové formy s aktívnymi kovmi hydridov:
Na + H2 → 2 NaH Ca + H2 → CAH 2 mg + H2 → MGH2
Hydridov - fyziologický roztok, pevné látky, ľahko hydrolyzované:
CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H 2
Interakcia s oxidmi kovov (zvyčajne D-Elements)
Oxidy sa obnovia na kovy:
CUO + H2 → CU + H20 FE 2O 3 + 3H 2 → 2 FE + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O
Hydrogenácia organických zlúčenín
Pod pôsobením vodíka na nenasýtené uhľovodíky v prítomnosti niklovej katalyzátora a zvýšenej teploty sa vyskytne reakcia hydrogenácia:
CH 2 \u003d CH2 + H2 → CH3-CH3
Vodík obnovuje aldehydy na alkoholy:
CH3CHO + H2 → C2H50H.
Geochémia vodíka
Vodík je hlavným stavebným materiálom vesmíru. Toto je najbežnejší prvok a všetky prvky sú vytvorené z neho v dôsledku termonukleárnych a jadrových reakcií.
Voľný vodík H2 je relatívne zriedka nájsť v zeminách Zeme, ale vo forme vody má mimoriadne dôležitú účasť na geochemických procesoch.
Vodíkové minerály môžu byť zahrnuté vo forme amónneho iónu, hydroxyl-iónu a kryštalickej vody.
V atmosfére sa vodík kontinuálne vytvorí v dôsledku rozkladu vody slnečným žiarením. Migruje sa do horných vrstiev atmosféry a zmizne do vesmíru.
Žiadosť
- Energia vodíka
Atómový vodík sa používa na zváranie atómového vodíka.
V potravinárskom priemysle je vodík registrovaný ako potravinárska prídavná látka E949.ako balenie plynu.
Funkcie cirkulácie
Vodík pri zmesi so vzduchom tvorí výbušnú zmes - takzvaný potkanový plyn. Tento plyn má najväčšiu výbušnosť s objemom vodíka a kyslíka 2: 1 alebo vodík a vzduchu približne 2: 5, pretože vo vzduchu kyslíka obsahuje približne 21%. Aj vodík je nebezpečný. Kvapalný vodík pri prasknutí na koži môže spôsobiť ťažký omrzlý.
Výbušné koncentrácie vodíka s kyslíkom vznikajú od 4% do 96% volumetrického. So zmesou so vzduchom od 4% do 75 (74)% volumetrického.
Použitie vodíka
V chemickom priemysle sa vodík používa pri výrobe amoniaku, mydla a plastov. V potravinárskom priemysle s vodíkom z kvapalných rastlinných olejov robia margarín. Vodík je veľmi pľúca a vo vzduchu sa vždy zvyšuje. Akonáhle na agentúrach a balóny boli naplnené vodíkom. Ale v 30s. XX storočia Keď sa vzduchičí vybuchlo a spálili vzduchotechniky, bolo niekoľko hrozných katastrof. V súčasnosti sú vzduchotes vyplnené plynovým héliom. Vodík sa tiež používa ako raketové palivo. Jeden vodík môže byť široko používaný ako palivo pre cestujúcich a nákladné vozidlá. Vodíkové motory nepravú životnému prostrediu a prideľujú len vodnú paru (hoci samotné získanie vodíka vedie k určitému znečisťovaniu životného prostredia). Naše slnko sa skladá najmä z vodíka. Solárne teplo a svetlo je výsledkom uvoľnenia jadrovej energie počas zlúčenia vodíkových jadier.
Pomocou vodíka ako paliva (ekonomická efektívnosť)
Najdôležitejšou charakteristikou látok používaných ako paliva je ich teplo spaľovania. Zo všeobecnej chémie je známe, že reakcia interakcie vodíka s kyslíkom sa vyskytuje s uvoľňovaním tepla. Ak užijete 1 mol H2 (2 g) a 0,5 mol o 2 (16 g) za štandardných podmienok a excitovali reakciu, potom podľa rovnice
H2 + 0,5 02 \u003d H20
po ukončení reakcie sa uskutočňuje 1 mol H20 (18 g) s uvoľňovaním energie 285,8 kJ / mol (na porovnanie: teplo spaľovania acetylénu je 1300 kJ / mol, propán - 2200 kJ / mol) . 1 m³ vodíka váži 89,8 g (44,9 mol). Preto sa na získanie 1 m³ vodíka použije 12832,4 kJ energie. Berúc do úvahy skutočnosť, že 1 kW · H \u003d 3600 KJ, dostaneme 3,56 kWh elektrickej energie. Poznanie tarify za 1 kW elektrickej energie a náklady na 1 m³ plynu je možné končiť o uskutočniteľnosti prechodu na vodíkové palivo.
Napríklad experimentálny model generácií Honda FCX 3 s vodíkovou nádržou 156 L (obsahuje 3,12 kg vodíka pod tlakom 25 MPa) 355 km disky. V súlade s tým, 123,8 kWh sa získa z 3,12 kg H2. Pri 100 km bude spotreba energie 36,97 kWh. Poznanie nákladov na elektrinu, náklady na plyn alebo benzín, ich spotreba pre auto na 100 km je ľahko vypočítať negatívny ekonomický účinok prechodu automobilov na vodíkové palivo. Povedzme (Rusko 2008), 10 centov na kWh elektrickej energie vedie k tomu, že 1 m³ vodíka vedie k cene 35,6 centov a zohľadní účinnosť vodného rozkladu 40-45 centov, rovnaký počet kWh · H od spaľovania benzínu 12832,4kg / 42000kJ / 0,7 kg / l * 80Tetunts / L \u003d 34 centov za maloobchodné ceny, zatiaľ čo pre vodík sme vypočítali dokonalú možnosť, bez toho, aby sa zohľadnili prepravu, odpisy zariadení atď. Metán s spaľovanou energiou približne 39 MJ na m³ Výsledok bude nižší ako dva až štyrikrát kvôli rozdielu v cene (1m³ pre Ukrajinu stojí $ 179, a pre Európu 350 USD). To znamená, že ekvivalentné množstvo metánu bude stáť 10-20 centov.
Nemali by sme však zabudnúť, že pri spaľovaní vodíka získame čistú vodu, z ktorej bola ťažba. To znamená, že sme obnoviteľné ppht Energie bez poškodenia životného prostredia, na rozdiel od plynu alebo benzínu, ktoré sú primárnymi zdrojmi energie.
PHP on-line 377 VAROVANIE: Vyžadovať (http: //www..php): Nepodarilo sa otvoriť prúd: V /hsphere/local/home/winexins/sight/tab/vodorod.php na linke 377 smrteľných \\ t Chyba: Vyžadovať (): Požadované otvorenie "http: //www..php" (zahrnutie_path \u003d ".. PHP on-line 377
Účelu lekcie. V tejto lekcii sa dozviete o, možno, najdôležitejšie chemické prvky pre život na Zemi - vodík a kyslík, dozviete sa o ich chemických vlastnostiach, ako aj o fyzikálnych vlastnostiach jednoduchých látok, ktoré sú tvorené, dozviete sa viac o Úloha kyslíka a vodíka v prírode a živote.
Vodík - najbežnejší prvok vo vesmíre. Kyslík - najbežnejší prvok na Zemi. Spoločne tvoria vodu - látka, ktorá je viac ako polovica hmotnosti ľudského tela. Kyslík - plyn vyžaduje pre nás na dýchanie, a bez vody sme nemohli žiť a niekoľko dní, takže bezpochyby je možné zvážiť kyslík a vodík s najdôležitejšími chemickými prvkami potrebnými pre život.
Štruktúra atómov vodíka a kyslíka
Tak, vodík vykazuje nekovové vlastnosti. V prírode sa vodík nachádza vo forme troch izotopov, dopravy, deutéria a trícia, izotopy vodíka sú veľmi odlišné od fyzických vlastností, takže sú dokonca priradené jednotlivé znaky.
Ak si nepamätáte alebo neviete, aké sú izotopy, pracovať s materiálmi elektronických vzdelávacích zdrojov "izotopy ako rôzne atómy jedného chemického prvku". V ňom sa dozviete, čo sa líši od seba izotopy jedného prvku, ktorý vedie k prítomnosti niekoľkých izotopov v jednom prvku, a tiež sa oboznámiť s izotopmi niekoľkých prvkov.
Možné stupne oxidácie kyslíka sú teda obmedzené na -2 až +2 hodnoty. Ak kyslík trvá dva elektróny (stáva sa aniónom) alebo tvorí dve kovalentné väzby s menej elektronegatívnymi prvkami, ide do stupňa oxidácie -2. Ak kyslík tvorí jednu väzbu s iným atómom kyslíka a druhý - s atómom menšieho elektronegatívneho prvku, pokračuje v stupni oxidácie -1. Príchod dvoch kovalentných väzieb s fluórnom (jediným prvkom s vyššou elektronickosťou), kyslík ide do stupňa oxidácie +2. Vytvorením jednej väzby s iným atómom kyslíka a druhý - s atómom fluóru - +1. Nakoniec, ak kyslík tvorí jedno spojenie s menej elektronegatívnym atómom a druhým - fluórom, bude v stupni oxidácie 0.
Fyzikálne vlastnosti vodíka a kyslíka, kyslíkovej Altropy
Vodík - Bezfarebný plyn bez chuti a vône. Veľmi svetlo (14,5-krát ľahšie ako vzduch). Teplota vodíka teplota - -252,8 ° C je takmer najnižšia medzi všetkými plynmi (nižší len s héliom). Kvapalné a pevné vodíkové - veľmi ľahké bezfarebné látky.
Kyslík - Bezfarebný plyn bez chuti a zápachu, trochu ťažšieho vzduchu. Pri teplote -182,9 ° C sa zmení na ťažkú \u200b\u200bkvapalinu modrej, pri teplote -218 ° C stvrdne na tvorbu modrých kryštálov. Molekuly kyslíka sú paramagnetické, to znamená, že kyslík je priťahovaný magnetom. Kyslík je zle rozpustný vo vode.
Na rozdiel od vodíka, ktorý tvorí molekulu iba jedného typu, kyslík vykazuje alotropiu a tvorí dva typy molekúl, to znamená, že kyslíkový prvok tvorí dve jednoduché látky: kyslík a ozón.
Chemické vlastnosti a získavanie jednoduchých látok
Vodík.
Komunikácia v molekule vodíka je jednoduchá, ale je to jedna z najrôznejších jednoduchých väzieb v prírode, a preto, že je potrebné stráviť veľa energie na to, aby sa z tohto dôvodu stalo, že vodík je veľmi nízky účinný pri teplote miestnosti, \\ t Ale keď je teplota zvýšená (alebo v prítomnosti katalyzátora), vodík interaguje ľahko s mnohými jednoduchými a sofistikovanými látkami.
Vodík z chemického hľadiska je typický non-metallol. To znamená, že je schopný interaktovať s aktívnymi kovmi s tvorbou hydridov, v ktorých ukazuje stupeň oxidácie -1. S niektorými kovmi (lítium, vápnik) sa interakcia vyskytuje aj pri teplote miestnosti, ale pomaly, preto sa počas syntézy hydridov používa:
,
.
Tvorba hydridov priamym interakciou jednoduchých látok je možná len pre aktívne kovy. Hliník neintekuje s vodíkom priamo, jeho hydrid sa získa výmennými reakciami.
S nekovom, vodík tiež reaguje len pri zahrievaní. Výnimkami sú halogén chlór a bróm, reakcia, ktorá môže byť indukovaná svetlom:
.
Odpoveď fluóru tiež nevyžaduje vykurovanie, pokračuje s výbuchom aj so silným chladiacim a v absolútnej tme.
Reakcia s kyslíkom prebieha cez rozsiahly reťazový mechanizmus, takže reakčná rýchlosť sa rýchlo zvyšuje, a v zmesi kyslíka s vodíkom v pomere 1: 2, reakcia prebieha s výbuchom (taká zmes sa nazýva "harmóniový plyn" ):
.
Reakcia s sivými postupuje oveľa pokojnejšie, takmer bez vydania tepla:
.
Reakcie s dusíkom a jódovým postupom:
,
.
Táto okolnosť značne komplikuje produkciu amoniaku v priemysle: proces si vyžaduje použitie zvýšeného tlaku na miešanie rovnováhy k forme amoniaku. Jódový vodík nie je dostal priamu syntézu, pretože tam sú trochu oveľa pohodlnejšie spôsoby jeho syntézy.
S nízkoaktívnymi nekovovými kovmi (), vodík nereaguje priamo priamo, hoci ich zlúčeniny sú im známe.
V reakciách so zlúčeninami látky, vodík pôsobí vo väčšine prípadov ako redukčného činidla. V riešeniach môže vodík obnoviť kovy na nízkej úrovni (umiestnené po vodíku v rade stresu) zo svojich solí:
Pri zahrievaní môže vodík obnoviť mnoho kovov z ich oxidov. Zároveň, tým viac aktívnejšia je kov, tým ťažšie je to obnoviť a čím vyššie je potrebné, aby ste potrebovali teplotu:
.
Kovy sú aktívnejšie ako zinok, je takmer nemožné obnoviť vodík.
Vodík v laboratóriu sa získa interakciou kovov s ťažkými kyselinami. Najčastejšie sa používajú zinok a kyselina chlorovodíková:
Je menej bežne používaná voda elektrolýza v prítomnosti silných elektrolytov:
V priemysle sa získa vodík ako vedľajší produkt pri získavaní elektrolýzy chloridu sodného roztoku chloridu sodného:
Okrem toho sa získa vodík rafináciou oleja.
Príprava vodíka s fotolismi vody je jednou z najsľubnejších metód v budúcnosti, avšak v súčasnosti je priemyselné využitie tejto metódy predložené.
Práca s materiálmi elektronických vzdelávacích zdrojov Laboratórne práce "Získanie a vlastnosti vodíka" a laboratórnych prác "Restoratívne vlastnosti vodíka". Preskúmajte princíp prístroja KIPP a Kiriryushkin Apartus. Myslite na to, aké prípady je vhodnejšie použiť Cyprusové prístroje a v čo - Kiryushkin. Aké vlastnosti vykazujú vodík v reakciách?
Kyslík.
Komunikácia v molekule kyslíka je dvojnásobná a veľmi odolná. Preto je kyslík pomerne nízko účinný pri teplote miestnosti. Keď sa však zahrieva, však začína prejavovať silné oxidačné vlastnosti.
Kyslík bez zahrievania reaguje s aktívnymi kovmi (alkalické, alkalické zem a niektoré lantanoidy):
Pri zahrievaní sa kyslík interaguje s väčšinou kovov za vzniku oxidov:
,
,
.
Striebro a menej aktívne kovy nie sú oxidované kyslíkom.
Kyslík tiež reaguje s väčšinou nekovovou tvorbou oxidu:
,
,
.
Interakcia s dusíkom sa vyskytuje len pri veľmi vysokých teplotách, približne 2000 ° C.
Pri chlór, bróm a jód kyslík nereaguje, hoci mnohé z ich oxidov možno získať nepriamo.
Interakcia kyslíka s fluórmi sa môže uskutočniť prechodom elektrického výboja cez zmes plynov:
.
Fluorid kyslíka (II) je nestabilná zlúčenina, ľahko sa rozkladá a je veľmi silné oxidačné činidlo.
V roztokoch je kyslík silný, aj keď pomaly, oxidačné činidlo. Spravidla kyslík prispieva k prechodu kovov na vyššie stupne oxidácie:
Prítomnosť kyslíka často umožňuje rozpúšťať kovy v kyselinách umiestnených bezprostredne za vodíkom v rade namáhaní:
Keď zahrievaný kyslík môže oxidovať dolné oxidy kovov:
.
Kyslík v priemysle nie je získaný chemickými metódami, získava sa zo destilácie vzduchu.
Laboratórium využíva reakcie rozkladu zlúčenín bohatých na kyslík - dusičnany, chlóres, permanita, keď sa zahrievajú:
Môžete tiež získať kyslík, keď katalytický rozklad peroxidu vodíka:
Okrem toho, zníženie elektrolýzy vody sa môže použiť na získanie kyslíka.
Práca s materiálmi elektronických vzdelávacích zdrojov laboratórnych prác "Získanie kyslíka a jeho vlastností".
Aký je názov zbierky kyslíka používaného v laboratórnych prácach? Aké ďalšie spôsoby zberu plynov existujú a ktoré z nich sú vhodné pre zber kyslíka?
Úloha 1. Pozrite sa na video "rozklad manganistanu draselného pri zahrievaní."
Odpovedz na otázku:
- Ktoré z tuhých reakčných produktov je rozpustné vo vode?
- Akú farbu má roztok manganistan draselný?
- Akú farbu má roztok draslíka manganate?
Napíšte rovnice vyskytujúcich sa reakcií. Rovnajúcou sa pomocou metódy elektronickej bilancie.
Diskutujte o úlohe s učiteľom na alebo vo video kancelárii.
Ozón.
Ozónová molekula je trekhamatóm a spojenie je menej trvanlivé ako v molekule kyslíka, čo vedie k väčšej chemickej aktivite ozónu: ozón ľahko oxiduje mnoho látok v roztokoch alebo suché bez vykurovania:
Ozón je schopný ľahko oxidovať oxid dusíka (IV) na oxid dusíka (V) a oxidu síry (IV) na oxid síry (VI) bez katalyzátora:
Ozón sa postupne rozloží tvorbou kyslíka:
Špeciálne zariadenia sa používajú na získanie ozónu - ozonizátorov, v ktorých je žiara prietok prechádza cez kyslík.
V laboratóriu sa niekedy používajú reakcie rozkladu peroxov a niektoré z najvyšších oxidov, sa niekedy používajú na získanie menších množstiev ozónu.
Práca s materiálmi elektronických vzdelávacích zdrojov laboratórne práce "pozorovanie ozónu a štúdie jej nehnuteľností".
Vysvetlite, prečo je indigo riešenie sfarbené. Zapíšte rovnice reakcií, ktoré sa vyskytujú pri zmiešaní roztokov nitránu s vodcom a sulfidom sodným a pri prechode cez výslednú suspenziu ozonizovaného vzduchu. Pre ionomeničnú reakciu robia iónové rovnice. Pre redoxnú reakciu vykonajte elektronickú rovnováhu.
Diskutujte o úlohe s učiteľom na alebo vo video kancelárii.
Chemické vlastnosti vody
Pre lepšiu oboznámenie s fyzikálnymi vlastnosťami vody a jej významom pracujeme s materiálmi elektronických vzdelávacích zdrojov "Anomálne vlastnosti vody" a "Voda je najdôležitejšia tekutina na Zemi."
Voda má obrovský význam pre akékoľvek živé organizmy - v skutočnosti, mnoho živých organizmov pozostávajú z vody viac ako polovicu. Voda je jedným z najuniverzálnejších rozpúšťadiel (pri vysokých teplotách a tlakoch svojich možností ako významne zvýšenie rozpúšťadla). Z chemického hľadiska je voda oxid vodíka, zatiaľ čo vo vodnom roztoku, ktorý disociuje (aj keď vo veľmi nízkej miere) na vodíkové katióny a hydroxidové anióny:
.
Voda interaguje s mnohými kovmi. S aktívnym (alkalickým, alkalickým zemným a niektorými lantinaidmi), voda reaguje bez vykurovania:
S menej aktívnou interakciou sa vyskytuje pri zahrievaní.
Načítava...