Neden su yanmaz, ancak yanıcı maddelerden (hidrojen ve oksijen) oluşur. Hidrojen
Basit maddeleri elde etme endüstriyel yöntemleri, karşılık gelen elemanın hangi formun doğada olduğuna, yani hazırlığı için hammadde olabileceklerine bağlıdır. Böylece, serbest durumda mevcut olan oksijen, fiziksel bir yöntemle elde edilir - sıvı havadan ayrılır. Hidrojen neredeyse tamamen tamamen bileşikler şeklindedir, bu nedenle bunu elde etmek için kimyasal yöntemler kullanılır. Özellikle, ayrışma reaksiyonları kullanılabilir. Hidrojen elde etme yöntemlerinden biri, su ayrışmasının elektrik çarpması ile reaksiyonudur.
Hidrojen elde etmenin ana endüstriyel metodu, doğal gazın bir parçası olan metan suyuyla bir reaksiyondur. Yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir (metan, kaynar su yoluyla bile, reaksiyon olmadığından emin olmak kolaydır):
CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 KJ
Laboratuarda, mutlaka doğal hammaddeler basit maddeler elde etmek için kullanılır, ancak gerekli maddeyi seçmek daha kolay olduğu kaynak maddeleri seçin. Örneğin, laboratuvarda oksijen havadan elde edilmez. Aynısı, hidrojenin hazırlanması için de geçerlidir. Bazen endüstride kullanılan hidrojen üretimi için laboratuvar yöntemlerinden biri - elektrik inme ile suyun genişlemesi.
Genellikle, hidrojen laboratuvarları, çinko'nın hidroklorik asit ile etkileşimi ile elde edilir.
Endüstride
1.Sulu tuzların elektrolizi:
2NACL + 2H20 → H2 + 2NAOH + CL 2
2.Sıcak kok üzerine su buharının iletimi yaklaşık 1000 ° C sıcaklıkta:
H 2 O + C ⇄ H 2 + CO
3.Doğal gazdan.
Su buharı ile dönüşüm: CH 4 + H20 ⇄ CO + 3H2 (1000 ° C) Oksijenli Katalitik Oksidasyon: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H2
4. Crequen ve hidrokarbonların yağ arıtma sürecinde reform yapılması.
Laboratuarda
1.Seyreltilmiş asitlerin metallere etkisi. Böyle bir reaksiyonu yürütmek için, çinko ve hidroklorik asit en sık kullanılır:
Zn + 2Hcl → ZnCl 2 + H 2
2.Su ile kalsiyum etkileşimi:
CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2
3.Hidroliz Hidritleri:
NAH + H 2 O → NaOH + H 2
4.Çinko veya alüminyumdaki aksiyon alkalileri:
2AL + 2NAOH + 6H20 → 2NA + 3H2 ZN + 2KOH + 2H20 → K 2 + H 2
5.Elektroliz yardımı ile. KATHODE'teki alkali veya asitlerin sulu çözeltilerinin elektroliziyle, hidrojen serbest bırakılır, örneğin:
2H 3 O + + 2E - → H2 + 2H20 O
- Hidrojen üretimi için biyoreaktör
Fiziki ozellikleri
Gazöz hidrojen, orto ve para-hidrojen biçiminde iki şekilde (modifikasyonlar) var olabilir.
Ortodorod molekülünde (öyle pl. -259.10 ° C, t. KIP. -252.56 ° C) Nükleer spinler eşit olarak (paralel) ve Paravodorod'da (M. -259,32 ° C, T. KIP. -252,89 ° C) - birbirinin karşısında (paralel önleyici).
ALTO hidrojen altropi formlarını, sıvı azot sıcaklığında aktif bir açıyla ayırmak mümkündür. Çok düşük sıcaklıklarda, ortopomi ile su geçirmez arasındaki denge neredeyse ikincisine doğru amaçlanmaktadır. 80'de yaklaşık 1: 1 olan form oranı. Isıtma altındaki desorbed paralodin, karışımın oda sıcaklığında denge oluşumuna kadar bir ortodoksit haline gelir (orto-buhar: 75:25). Bir katalizör olmadan, dönüşüm yavaşça ortaya çıkar, bu da bireysel allotropik formların özelliklerini incelemeyi mümkün kılar. Hidrojen Molekülü DVKHATOMNA - H₂. Normal koşullar altında, renksiz, koku ve tadı olmayan gazdır. Hidrojen en kolay gazdır, yoğunluğu hava yoğunluğundan birçok kez daha azdır. Açıkçası, moleküllerin daha az ağırlığı, hızları aynı sıcaklıkta ne kadar yüksek olur. En kolay, hidrojen molekülleri, başka bir gazın moleküllerinden daha hızlı hareket etmesi ve dolayısıyla daha hızlı bir şekilde bir vücuttan diğerine ısı iletebilir. Gaz maddeler arasında hidrojenin en yüksek termal iletkenliğe sahip olduğunu takip eder. Termal iletkenliği, havanın termal iletkenliğinden yaklaşık yedi kat daha yüksektir.
Kimyasal özellikler
Hidrojen molekülleri H₂ oldukça dayanıklıdır ve hidrojenin reaksiyona girmesi için, büyük bir enerji harcanması gerekir: H2 \u003d 2N - 432 KJ, normal sıcaklıklarda, hidrojen çok aktif metallerle, örneğin kalsiyum ile reaksiyona girer. Kalsiyum Hidrit Şekillendirme: CA + H2 \u003d SAN 2 ve tek bir metalol olmayan - florin, florin hidrojenini oluşturan: F2 + H2 \u003d 2HF Çoğu metal ve metal olmayan hidrojen, yüksek sıcaklıklarda veya farklı bir etki ile reaksiyona girer. örneğin aydınlatırken. Bazı oksitlerden oksijeni "götürebilir", örneğin: CUO + H2 \u003d CU + H 2 0 Kayıtlı denklem, geri kazanım reaksiyonunu yansıtır. Kurtarma reaksiyonları, sonuç olarak, oksijenin bileşikten alındığı bir sonucu olarak denir; Oksijen tutarlı maddeler azaltılan ajanlar denir (aynı zamanda kendileri oksitlenir). Daha sonra, "oksidasyon" ve "Kurtarma" kavramlarının bir başka tanımı verilecektir. Ve bu tanım, tarihsel olarak ilk olarak, anlamını ve şimdi, özellikle organik kimyada tutar. Kurtarma yanıtı, oksidasyon reaksiyonunun tam tersidir. Bu reaksiyonların her ikisi de her zaman aynı anda bir işlemle devam eder: tek bir maddenin oksitlenmesi (kurtarılması), aynı anda bir başkasının iyileştirilmesi (oksidasyonu) tanımlanır.
N 2 + 3H 2 → 2 NH 3
Halojen formlarıyla halojen üreme:
F 2 + H2 → 2 HF, reaksiyon, karanlıkta ve herhangi bir sıcaklıkta bir patlama ile ilerler, CL 2 + H2 → 2 HC1, reaksiyon sadece ışıkta bir patlama ile ilerler.
Soot ile güçlü ısıtma ile etkileşime gir:
C + 2H2 → CH 4
Alkalin ve toplu toprak metallerle etkileşimi
Aktif metallerle hidrojen formları hidritler:
NA + H 2 → 2 NAH CA + H 2 → CAH 2 mg + H 2 → MGH 2
Hidritler - Salin, katılar, kolayca hidrolize edildi:
CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H 2
Metal oksitler ile etkileşim (genellikle D-elementler)
Oksitler metallere geri yüklenir:
CUO + H 2 → CU + H20 FE 2 O 3 + 3H2 → 2 Fe + 3H20 WO 3 + 3H2 → W + 3H 2 O
Organik bileşiklerin hidrojenasyonu
Bir nikel katalizörünün varlığında doymamış hidrokarbonlarda hidrojenin etkisi altında, bir reaksiyon meydana gelir. hidrojenasyon:
CH2 \u003d CH2 + H2 → CH3CH 3
Hidrojen aldehitleri alkollere geri yükler:
CH3 CHO + H 2 → C 2H5 OH.
Hidrojen jeokimyası
Hidrojen, evrenin ana yapı malzemesidir. Bu, en yaygın unsurdur ve tüm unsurlar termonükleer ve nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak oluşturulur.
Ücretsiz hidrojen H2, dünyanın gazlarında nispeten nadir görülür, ancak su şeklinde jeokimyasal işlemlere son derece önemli katılım gerektirir.
Hidrojen mineralleri, amonyum iyonu, hidroksil iyonu ve kristal su formuna dahil edilebilir.
Atmosferde, hidrojen güneş ışınımı ile su aygıtının bir sonucu olarak sürekli olarak oluşturulur. Atmosferin üst katmanlarına göç eder ve uzaya kaybolur.
Uygulama
- Hidrojen enerjisi
Atomik hidrojen atomik hidrojen kaynağı için kullanılır.
Gıda endüstrisinde, hidrojen bir gıda katkı maddesi olarak kayıtlıdır. E949.ambalaj gazı gibi.
Dolaşımın Özellikleri
Hava ile bir karışımdaki hidrojen, patlayıcı bir karışım oluşturur - sözde sıçan gazıdır. Bu gaz, hidrojen ve oksijen 2: 1 veya hidrojen ve hava yaklaşık 2: 5 ile en büyük patlayıcıya sahiptir, çünkü oksijen havasının yaklaşık% 21'i içerir. Ayrıca hidrojen yangın tehlikelidir. Sıvı hidrojen cilde patlatırken ciddi donmaya neden olabilir.
Oksijenli patlayıcı hidrojen konsantrasyonları% 4 ila% 96 oranında hacimseldir. % 4 ila 75 (74) hacimsel hacimsel bir karışımla.
Hidrojen kullanma
Kimya endüstrisinde, amonyak, sabun ve plastik üretiminde hidrojen kullanılır. Gıda endüstrisinde sıvı bitkisel yağlardan hidrojen ile margarin yapar. Hidrojen çok akciğerdir ve havada her zaman yükselir. Bir kez ajanslar ve balonlar hidrojenle dolduruldu. Ancak 30'lu yıllarda. Xx yüzyıl Hava gemileri patladığında ve yandığında birkaç korkunç felaket vardı. Günümüzde, hava gemileri gaz helyum ile doldurulur. Hidrojen ayrıca roket yakıtı olarak kullanılır. Bir gün hidrojen, yolcu ve kamyonlar için yakıt olarak yaygın olarak kullanılabilir. Hidrojen motorları çevreyi kirletmez ve sadece su buharı tahsis etmemektedir (ancak, çok sayıda hidrojen, bazı çevre kirliliğine yol açar). Güneşimiz ağırlıklı olarak hidrojenden oluşur. Güneş ısısı ve ışık, hidrojen çekirdeği birleşmesi sırasında nükleer enerji salımının sonucudur.
Hidrojeni yakıt olarak kullanmak (ekonomik verimlilik)
Yakıt olarak kullanılan maddelerin en önemli özelliği yanma ısısıdır. Genel kimya süresinden, hidrojenin etkileşiminin oksijen etkileşiminin, ısı salınımıyla gerçekleştiği bilinmektedir. Standart koşullar altında 1 mol H2 (2 g) ve 0.5 mol 02 (16 g) alırsanız ve reaksiyonu uyarırsanız, sonra denklemine göre
H2 + 0.5 o 2 \u003d H20
reaksiyonun tamamlanmasından sonra, 285.8 kJ / mol'lük bir enerji salımıyla 1 mol H20 (18 g) oluşturulur (karşılaştırma için: asetilenin yanması 1300 KJ / MOL, propan - 2200 KJ / MOL) . 1 m³ hidrojen 89.8 g (44.9 mol) ağırlığında. Bu nedenle, 1 m³ hidrojen elde etmek için 12832.4 KJ enerji harcanacaktır. 1 KW · H \u003d 3600 KJ'nin, 3.56 kWh elektrik aldığımız gerçeğini dikkate alıyor. 1 kW elektrik ve 1 m³ gazın maliyeti için tarifeyi tanımak, hidrojen yakıtına geçişin fizibilitesinin yapılması mümkündür.
Örneğin, Honda FCX 3 nesillerin bir hidrojen tankı 156 L ile deneysel modeli (25 MPa basınç altında 3.12 kg hidrojen içerir) 355 km sürücüler. Buna göre, 123.8 kWh, 3.12 kg H2'den elde edilir. 100 km'de, enerji tüketimi 36.97 kWh olacaktır. Elektrik maliyetini, gaz veya benzin maliyetini bilmek, 100 km başına bir araba için tüketimi, araç geçişinin hidrojen yakıtına kadar olumsuz ekonomik etkisini hesaplamaktır. Diyelim ki (Rusya 2008), KWh başına 10 kuruş, 1 m³ hidrojenin 35.6 kuruş fiyatına yol açtığı ve aynı sayıda kWh sayısındaki 40-45 kuruşun su parçasının verimliliğini göz önünde bulundurular. · G benzinden, 12832,4kg / 42000kj / 0.7kg / l * 80tesunts / l \u003d 34 kuruş perakende fiyatlarında, hidrojen için, ekipmanların amortismanını, vb. İçin dikkate alınmadan mükemmel seçeneği hesapladık. M³ üzerindeki yaklaşık 39 MJ'nin yanma enerjisiyle metan, sonuç fiyatındaki fark nedeniyle sonuç (Ukrayna için 1m³, 179 $ 'lık ve Avrupa için 350 dolar). Yani, eşdeğer miktarda metan 10-20 kuruşa mal olacaktır.
Ancak, hidrojen yakarken, mayınlı olarak temiz su elde etmeyi unutmamalıyız. Yani, yenilenebiliriz ppplase Çevreye zarar vermeden enerji, birincil enerji kaynakları olan gaz veya benzin aksine.
Hatta PHP 377 UYARI: Gerektirir (http: //www..php): Akış açılamadı: NO UNIPHERE/LOCAL/home/winexins/sight/tab/vodorod.php on line 377 ölümcül Hata: İste (): Başarısız Açılış Gerekli "http: //www..php" (dahil_path \u003d ".. Satırda PHP 377
Hidrojen H, evrendeki en yaygın unsurdur (ağırlıkça yaklaşık% 75), dokuzuncu prevalans. Hidrojenin en önemli doğal bileşiği sudur.
Hidrojen ilk önce periyodik sistemde (Z \u003d 1). Atomun en basit yapısına sahiptir: atom çekirdeği - 1 proton, 1 elektrondan oluşan bir elektron bulutuyla çevrilidir.
Bazı koşullarda, hidrojen metal özellikleri (bir elektron verir), diğerlerinde - metalik olmayan (bir elektron alıcı) sergiler.
Doğada, hidrojen izotopları vardır: 1N - tarihler (çekirdek bir protondan oluşur), 2n - dederyum (d - çekirdek bir protondan ve bir nötrondan oluşur), 3H - trityum (T - Çekirdek bir protondan oluşur ve iki nötron).
Basit madde hidrojen
Hidrojen molekülü, kovalent polar olmayan bir bağla birbirine bağlanan iki atomdan oluşur.
Fiziki ozellikleri. Hidrojen, koku ve tadı olmayan renksiz toksik olmayan bir gazdır. Hidrojen molekülü kutup değil. Bu nedenle, hidrojen gazlı hidrojen içinde intermoleküler etkileşimin güçleri. Bu, düşük kaynar sıcaklıklarda (-252.6 0 ° C) ve erime (-259.2 0 ° C) gösterilir.
Hidrojen havanın daha kolaydır, D (hava yoluyla) \u003d 0.069; Yanlış olarak suda çözünür (100 h2O'da, 2 hacim H2 çözündürülür). Bu nedenle, laboratuarda elde ederken hidrojen, hava veya suyun ekstrüzyon yöntemleri ile toplanabilir.
Hidrojen elde etmek
Laboratuarda:
1. Seyreltilmiş asitlerin metallere eşitliği:
Zn + 2Hcl → ZnCl 2 + H 2
2. Alkalin ve SH-Z suyunun su ile geri kazanılması:
CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2
3. Hidritler Hidritler: Metal hidritler, uygun alkali ve hidrojen oluşturmak için suyla kolayca ayrıştırılır:
NAH + H 2 O → NaOH + H 2
SAH 2 + 2N 2 O \u003d CA (OH) 2 + 2N 2
4. Çinko veya Alüminyum veya Silikon için Eşitlik Alkalileri:
2AL + 2NAOH + 6H20 → 2NA + 3H2
Zn + 2KOH + 2H20 → K 2 + H 2
Si + 2naoh + H 2 O → Na 2 Si03 + 2H 2
5. Suyun elektrolizi. Suyun elektriksel iletkenliğini arttırmak için, örneğin Nao, H2S04 veya Na2S04'e elektrolit eklenir. Katoda 2 hidrojen, anot - 1 oksijen hacminde oluşur.
2H20 → 2H2 + O 2
Endüstriyel hidrojen üretimi
1. Metanın su buharı ile dönüşümü, Ni 800 ° C (en ucuz):
CH 4 + H20 → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Toplamda:
CH 4 + 2 H20 → 4H 2 + C02
2. 1000 o C'de sıcak koktan suyun çiftleri:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Elde edilen karbon oksit (IV) su ile emilir, bu yöntem endüstriyel hidrojenin% 50'si ile elde edilir.
3. Bir demir veya nikel katalizör varlığında 350 ° C'ye metan ısıtılması:
SH 4 → C + 2N 2
4. Bir yan ürün gibi KCL veya NaCl sulu çözeltilerin elektrolizi:
2N 2 O + 2NACL → CL 2 + H2 + 2NAOH
Hidrojenin kimyasal özellikleri
- Bileşiklerde, hidrojen her zaman monovalent. +1 oksidasyon derecesi ile karakterizedir, ancak metallerin hidritlerinde -1'e eşittir.
- Hidrojen molekülü iki atomdan oluşur. Aralarındaki iletişimin ortaya çıkması, genelleştirilmiş bir elektron çifti H: H veya H 2 oluşumundan kaynaklanmaktadır.
- Elektronların bu genelleştirilmesi nedeniyle, H2 molekülü, bireysel atomlarından daha enerjik olarak stabildir. Molekülleri 1 mol içinde atomlara ayırmak için, 436 KJ'nin enerjisini harcamak gerekir: H2 \u003d 2N, ΔH ° \u003d 436 KJ / MOL
- Bu, normal sıcaklıkta nispeten küçük moleküler hidrojen aktivitesini açıklar.
- Birçok metal olmayan, hidrojen, RN 4, RN 3, RN2, RN tipi olan gazlı bileşikler oluşturur.
1) Halojenler ile halojen ırkları oluşturur:
H2 + CL 2 → 2NSL.
Aynı zamanda florin ile, klor ve bromom ile sadece aydınlatma veya ısıtma sırasında ve sadece ısıtıldığında iyot ile reaksiyona girer.
2) oksijen ile:
2n2 + o 2 → 2n 2
Isı salınması ile. Normal sıcaklıklarda, reaksiyon yavaşça, 550 ° C'nin üzerinde bir patlama ile ilerler. 2 hacim H2 ve 1 hacminin bir karışımı, sıçan gazına denir.
3) Isıtıldığında, ağır bir şekilde gri ile reaksiyona girer (selenyum ve telluryum ile çok daha zor):
H2 + s → H20 (hidrojen sülfit),
4) sadece katalizörde ve yüksek sıcaklıklarda ve basınçlarda amonyak oluşumuyla azotlu:
Zn 2 + n 2 → 2nn 3
5) yüksek sıcaklıklarda karbon ile:
2N2 + C → CH 4 (metan)
6) alkali ve alkalin toprak metalleri ile hidrojenler (hidrojen - oksitleyici madde):
H 2 + 2LI → 2LIH
metallerin hidrilerinde, hidrojen iyonu negatif olarak (oksidasyonun -1 derecesi) şarj edilir, yani hidrit NA + H, NA + CL klorür gibi yapılır -
Karmaşık maddelerle:
7) Metal oksitlerle (metalleri geri yüklemek için kullanılır):
CUO + H 2 → CU + H 2 O
FE 3 O 4 + 4H 2 → 3FE + 4N2
8) Karbon oksitli (II):
CO + 2H 2 → CH3 OH
Sentez - gaz (bir hidrojen ve karbon monoksit) karışımı önemli bir pratik değere sahiptir, TC, sıcaklık, basınç ve katalizöre bağlı olarak, çeşitli organik bileşikler oluşturulur, örneğin, NSO, zaten 3 ve diğerleridir.
9) Doymamış hidrokarbonlar, doymuş, doymuş şekilde, hidrojen ile reaksiyona girer:
N2N + H2 → C n2n + 2 ile.
Oksijen, dünyadaki en yaygın unsurdur. Azot ve önemsiz diğer gaz sayısıyla birlikte, serbest oksijen, dünyanın atmosferini oluşturur. Havadaki içeriği, ağırlıkça% 20.95 veya ağırlıkça% 23,15'tir. Dünyanın kabuğunda, atomların% 58'i, bağlı oksijen atomlarıdır (ağırlıkça% 47). Oksijen suyun bir parçasıdır (hidrosferde sınırlı oksijen rezervleri, kayalar, birçok mineral ve tuzdur, canlı organizmaların oluştuğu yağlar, proteinler ve karbonhidratlarda içerir. Pratik olarak, dünyanın tüm serbest oksijeni, fotosentez süreci sonucunda ortaya çıkmış ve ısrar etti.
Fiziki ozellikleri.
Oksijen - renk, tadı ve koku olmadan gaz, biraz daha ağır hava. Suda, küçük bir çözücü (20 derecede 1 litre suda, 31 ml oksijen çözülür), ancak yine de diğer atmosferik gazlardan daha iyidir, bu nedenle su oksijenle zenginleştirilir. Normal koşullar altında oksijenin yoğunluğu 1.429 g / l'dir. Sıcaklıklarda -183 0 C ve 101.325 KPA oksijenin bir basıncı bir sıvı duruma girer. Sıvı oksijen mavimsi bir renge sahiptir, manyetik bir alana sahiptir ve -218.7 ° C'de mavi kristaller oluşturur.
Doğal oksijen, yaklaşık 16, yaklaşık 16, yaklaşık 18 izotop vardır.
Allotropy- kimyasal elemanın, yalnızca moleküldeki veya yapıda atomların sayısında farklılık gösteren, iki veya birkaç basit madde biçiminde bulunabilme.
Ozon yaklaşık 3 - atmosferin üst katmanlarında, yeryüzünün yüzeyine 20-25 km mesafede ve dünyayı güneşin yıkıcı ultraviyole radyasyonundan koruyan "ozon tabakası" olarak oluşturur; Soluk Menekşe, belirli, keskin, ama hoş bir kokusu olan büyük miktarlarda zehirli. Erime noktası - 192.7 0 s, kaynama noktası-111.9 0 C. suda, çözünür oksijenden daha iyidir.
Ozon güçlü bir oksitleyici ajandır. Oksidatif aktivitesi, molekülün atomik oksijenin salınımı ile ayrışabilen yeteneğe dayanır:
Birçok basit ve karmaşık maddeyi oksitler. Bazı metallerle, ozonidler formları, örneğin Potassia ozonid:
K + o 3 \u003d KO 3
Ozon özel cihazlarda elde edilir - Özonomatörler. İçinde, elektriksel deşarjın etkisi altında, moleküler oksijenin ozona dönüşmesi:
Benzer bir reaksiyon, fırtınaların etkisi altında gerçekleşir.
Ozon kullanımı, güçlü oksidatif özelliklerinden kaynaklanmaktadır: dokuları, içme suyunun dezenfekte edilmesini, tıpta dezenfektan olarak beyazlatmak için kullanılır.
Ozonun azaltılması büyük miktarlarda zararlıdır Zararlıdır: Gözlerin ve solunum organlarının mukozur membranlarını can sıkıcıdır.
Kimyasal özellikler.
Diğer elementlerin atomlu kimyasal reaksiyonlarda (florin hariç), oksijen sadece oksidatif özellikler sergiler
En önemli kimyasal özellik, neredeyse tüm unsurlarla oksitler oluşturma yeteneğidir. Aynı zamanda, çoğu madde ile, oksijen doğrudan, özellikle de ısıtıldığında reaksiyona girer.
Bu reaksiyonların bir sonucu olarak, kural olarak, oksitler oluşturulur, daha az sıklıkla - peroksitler:
2sa + o 2 \u003d 2sao
2VA + O 2 \u003d 2VAO
2NA + O 2 \u003d NA 2 O 2
Oksijen doğrudan halojenler, altın, platin ile etkileşime girmez, oksitleri dolaylı olarak elde edilir. Kükürt ısındığında, karbon, fosfor oksijende yanar.
Oksijenin azotlu etkileşimi, yalnızca 1200 0 s veya elektrikli bir boşaltma sıcaklığında başlar:
N 2 + o 2 \u003d 2no
Hidrojen oksijen formu ile su:
2N 2 + o 2 \u003d 2N 2
Bu reaksiyon işleminde, önemli miktarda ısı vurgulanır.
Kontakta bir oksijene sahip iki hidrojen haciminin bir karışımı patlar; Çıngıraklı bir gaz denir.
Hava oksijenle temas eden birçok metal yok edilir - korozyon. Normal koşullar altında bazı metaller sadece yüzeyden oksitlenir (örneğin, alüminyum, krom). Elde edilen oksit filmi daha fazla etkileşimi önler.
4AL + 3O 2 \u003d 2AL 2 O 3
Bazı koşullar altında karmaşık maddeler de oksijen ile etkileşime girer. Aynı zamanda, oksitler oluşturulur ve bazı durumlarda - oksitler ve basit maddeler.
CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2N 2
H2 S + O 2 \u003d 2SO 2 + 2N 2
4NN 3 + ZO 2 \u003d 2N2 + 6N 2
4CH3 NH2 + 9O 2 \u003d 4CO 2 + 2N2 + 10H 2 O
Karmaşık maddelerle etkileşime girdiğinde, oksijen bir oksitleyici madde olarak işlev görür. Oksijenin oksidatif aktivitesinde, önemli özelliği dayanmaktadır - destekleme yeteneği yanmamaddeler.
Hidrojenli oksijen ayrıca bir bileşik oluşturur - hidrojen peroksit H202, yanan bir büzücü tadı olan renksiz saydam bir sıvıdır, suda iyi çözünür. Hidrojen peroksit kimyasal oranında çok ilginç bir bağlantıdır. Düşük stabilitesi ile karakterizedir: dururken, yavaşça su ve oksijene ayrılır:
H20 2 \u003d H20 + o 2
Işık, ısıtma, alkali varlığı, oksitleyici ajanlarla temas veya azaltma maddeleri ayrışma işlemini hızlandırır. Hidrojen peroksit \u003d 1, yani oksijenin oksidasyonu derecesi. Suda (-2) oksijenin oksidasyonu ile moleküler oksijen (0) oksidasyonu arasında ara bir değere sahiptir, böylece hidrojen peroksit redoks dualite sergiler. Hidrojen peroksitin oksidatif özellikleri azaltmaktan çok daha güçlüdür ve asidik, alkalin ve nötr ortamlarda görünürler.
H20 2 + 2KI + H 2 S04 \u003d K2 SO 4 + I 2 + 2H2 O
Periyodik sistemde, hidrojen, eleman gruplarının özelliklerinde kesinlikle tam tersidir. Bu özellik tamamen benzersiz hale getirir. Hidrojen sadece bir eleman veya madde değildir, aynı zamanda birçok karmaşık bileşik, organojenik ve biyojenik elemanın ayrılmaz bir parçasıdır. Bu nedenle, özelliklerini ve özelliklerini daha ayrıntılı olarak görüyoruz.
Yakıt gazının metaller ve asitler arasındaki etkileşim sürecinde ayrılması, yani kimyanın bilim olarak oluşması sırasında, yani bilim olarak görülmüştür. Ünlü İngiliz bilimcisi Henry Cavendish, 1766'dan beri maddeyi araştırdı ve ona "yanıcı hava" adını verdi. Yanarken, bu gaz su verdi. Ne yazık ki, bilim adamı flogiston teorisinin taahhüdü (varsayımsal "maddenin hipotonu") doğru sonuçlara gelmesini engelledi.
Fransız kimyacı ve doğalcı A. Lavoisier, Mühendis J. daha fazla ve 1783'te özel benzinometrelerin yardımıyla, su sentezi ve sonrasında bir su sentezi ve su buharı sıcak demir ayrıştırma ile analiz yaptı. Böylece, bilim adamları doğru sonuçlara gelebildiler. "Yanıcı havanın" sadece suyun bir kısmı değil, aynı zamanda ondan da elde edilebileceğini buldular.
1787'de, lavoisier, çalışma altındaki gazın basit bir madde olduğu varsayımını öne sürdü ve buna göre, birincil kimyasal elementlerin sayısını belirtir. Ona hidrojene (Hydor - Su + Gennao - Tanrı'nın Yunanca sözlerinden), yani "Horing Su" olarak adlandırdı.
1824'te Rus adı "hidrojen", bir kimyager M. Solovyov'u önerdi. Su bileşiminin belirlenmesi "flogiston teorisinin" nın sonunu işaret etti. XVIII ve XIX yüzyıllarının kavşağında, hidrojen atomunun çok hafif olduğu tespit edildi (diğer elementlerin atomlarına kıyasla) ve kitlesi, atom kütlelerinin karşılaştırılmasının ana birimi için 1'e eşit bir değer elde ettiği tespit edildi.
Fiziki ozellikleri
Hidrojen, bilinen tüm bilinen maddelerin en kolay olanıdır (havadan 14,4 kat daha hafiftir), yoğunluğu 0.0899 g / l (1 atm, 0 ° C). Bu malzeme sırasıyla -259.1 ° C ve -252.8 ° C'de sırasıyla (sertleşir) ve kaynar (sıvılaştırılmış) (sıvılaştırılmış) (sadece helyum, daha düşük kaynama ve erime t °).
Kritik hidrojen sıcaklığı son derece düşüktür (-240 ° C). Bu nedenle, sıvılaşması oldukça karmaşık ve maliyet sürecidir. Maddenin kritik basıncı 12.8 kgf / cm²dir ve kritik yoğunluk 0.0312 g / cm³'dir. Tüm gazlar arasında, hidrojen en büyük termal iletkenliğe sahiptir: 1 ATM ve 0 ° C'de, 0.174 W / (MHC) eşittir.
Maddenin aynı koşullar altında spesifik ısı kapasitesi - 14.208 KJ / (CGKK) veya 3,394 CAL / (GC ° C). Bu eleman suda (yaklaşık 0.0182 ml / g, yaklaşık 0.0182 mL / g, yaklaşık 0.0182 ml / g), ancak iyi - çoğu metalde (Ni, PT, PA ve diğerleri), özellikle paladyumda (bir PD başına yaklaşık 850 hacim).
Son mülkiyetle, difüzyon yeteneği ilişkilidir, bir karbon alaşımı (örneğin, çelik) arasındaki difüzyon, hidrojenin karbon ile etkileşimi nedeniyle alaşımın tahrip edilmesiyle eşlik edebilir (bu işlem dekarbonizasyon denir). Bir sıvı durumda, madde çok kolaydır (yoğunluk - 0.0708 g / cm³, t ° \u003d -253 ° C'de) ve sıvı (viskozite - aynı koşullar altında 13.8 scolazis).
Birçok bileşikte, bu eleman, sodyum ve diğer alkalin metaller gibi değerlik +1 (oksidasyon derecesi) sergiler. Genellikle bu metallerin analogu olarak kabul edilir. Buna göre, Mendeleev sisteminin i grubuna gidiyor. Metallerin hidritlerinde, hidrojen iyonu, negatif bir yük (aynı zamanda oksidasyon derecesi) gösterir, yani Na + H- Klorür'e benzer bir yapıya sahiptir. Buna ve diğer bazı gerçeklere uygun olarak ("H" ve halojenin fiziksel özelliklerinin yakınlığı, organik bileşiklerde halojenlerle değiştirme kabiliyeti) Hidrojen, MendeleV sisteminin VII grubuna aittir.
Normal koşullar altında, moleküler hidrojen düşük aktiviteye sahiptir, doğrudan yalnızca en aktif metal olmayan (florin ve klorlu, ışıkta - florin ve klorlu) ile bağlanır. Sırayla, ısıtıldığında, birçok kimyasal elementle etkileşime girer.
Atomik hidrojen kimyasal aktiviteyi arttırdı (moleküler ile karşılaştırıldığında). Oksijen ile, formül tarafından su oluşturur:
N₂ + ½₂ \u003d n₂o,
285.937 KJ / MOL ısı veya 68,3174 Kcal / mol (25 ° C, 1 ATM) vurgulanması. Geleneksel sıcaklık koşullarında, reaksiyon oldukça yavaş gelir ve t °\u003e \u003d 550 ° C - kontrol edilemez. Hacimdeki hidrojen + oksijen karışımının patlama limitleri% 4-94 H₂ ve hidrojen + havanın karışımları -% 4-74 H₂ (iki hacim H₂ ve bir hacminin bir hacminin sıçan gaz denir).
Bu eleman, oksijen oksitler tarafından oksijeni olduğu gibi çoğu metal geri yüklemek için kullanılır:
Fe₃o₄ + 4h₂ \u003d 3fe + 4n₂o,
CUO + H₂ \u003d CU + H₂O, vb.
Farklı halojenler, hidrojen halojen hidrojen sodları, örneğin:
N₂ + cl₂ \u003d 2nsl.
Bununla birlikte, florin ile reaksiyonlar, hidrojen patlar (bu, karanlıkta, -252 ° C'de meydana gelir), bromin ve klor ile sadece ısıtıldığında veya aydınlatıldığında ve iadinle birlikte ısıtıldığında reaksiyona girer. Azotla etkileşime girdiğinde, amonyak oluşturulur, ancak yalnızca katalizörde, yüksek basınçlarda ve sıcaklıklarda:
Zn₂ + n₂ \u003d 2nn₃.
Isıtıldığında, hidrojen aktif olarak kükürt ile reaksiyona girer:
N₂ + s \u003d h₂s (hidrojen sülfit)
ve çok daha zor - Tellurium veya Selenyum ile. Saf karbon ile, hidrojen bir katalizör olmadan reaksiyona girer, ancak yüksek sıcaklıklarda:
2n₂ + c (amorf) \u003d CH₄ (metan).
Bu madde doğrudan metallerden (alkalin, alkali toprak ve diğer), örneğin hidritleri oluşturur, örneğin:
H₂ + 2li \u003d 2lih.
Değerlendirilebilir pratik öneme sahip hidrojen ve karbon oksit (II) etkileşimlerine sahiptir. Bu durumda, basınç, sıcaklık ve katalizöre bağlı olarak, farklı organik bileşikler oluşur: NSNO, CN₃ON, vb. Reaksiyon işleminde doymamış hidrokarbonlar doyurulur, örneğin:
N ₂ n + h₂ \u003d c n ₂ n ₊₂ ile.
Hidrojen ve bileşikleri kimyada olağanüstü bir rol oynamaktadır. T. N.'nin asit özelliklerine neden olur. Protonik asitler, birçok inorganik ve organik bileşiklerin özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olan farklı elementlere sahip bir hidrojen bağ oluşturmaya meyillidir.
Hidrojen elde etmek
Bu elemanın endüstriyel üretimi için ana hammadde türleri, rafinaj, doğal yanıcı ve kok gazlarının gazlarıdır. Ayrıca, sudan elektroliz (uygun fiyatlı elektriğe sahip yerlerde) elde edilir. Doğal gaz malzemesinin üretimi için en önemli yöntemlerden biri, ağırlıklı olarak metan, su buharı (T.N. dönüşüm) ile hidrokarbonların katalitik etkileşimidir. Örneğin:
CH₄ + H₂O \u003d CO + ZN₂.
Oksijenli Hidrokarbonların Eksik Oksidasyonu:
CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2N₂.
Sentezlenmiş karbon oksit (ii) dönüşüm:
CO + N₂O \u003d SO + H₂.
Doğal gazdan üretilen hidrojen en ucuzdur.
Suyun elektrolizi için, bir NaOH veya Con çözeltisinden geçirilen bir sabit akım kullanılır (enstrümanların korozyonunu önlemek için kullanılmaz). Laboratuarda, malzeme suyun elektroliziyle veya hidroklorik asit ile çinko arasındaki reaksiyonun bir sonucu olarak elde edilir. Bununla birlikte, daha sık silindirlerde hazır fabrika malzemesini kullanır.
Yağ arıtma ve kok gazının gazından, bu eleman, gaz karışımının diğer tüm bileşenlerinin çıkarılmasıyla izole edilir, çünkü derin soğutma ile sıvılaştırılması daha kolaydır.
Endüstriyel olarak, bu malzeme XVIII yüzyılın sonunda bile almaya başladı. Sonra balonları doldurmak için kullanıldı. Şu anda, hidrojen, endüstride, özellikle kimyasalda, amonyak üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Maddenin kitle tüketicileri, metil ve diğer alkollerin üreticileri, sentetik benzin ve diğer birçok üründür. Karbon oksit (II) ve hidrojen sentezi ile elde edilirler. Hidrojen, ağır ve katı sıvı yakıtları, yağları vb. Hidrojen, petrol ürünlerinin hidroteat edilmesinin yanı sıra metallerin kesilmesi / kaynak yapılması için kullanılır. Nükleer enerji için en önemli unsurlar izotoplarıdır - trityum ve deuteryumdur.
Hidrojenin Biyolojik Rolü
Canlı organizmaların kütlesinin yaklaşık% 10'u (ortalama olarak) bu elemana düşer. Proteinler, nükleik asitler, lipitler, karbonhidratlar da dahil olmak üzere, su ve temel doğal bileşik gruplarının bir parçasıdır. Neden hizmet ediyor?
Bu malzeme belirleyici bir rol oynar: Proteinlerin (kuaterner) mekansal yapısını (kuaterner), nükleik asit prensibinin (yani genetik bilgilerin uygulanması ve depolanmasında), genel olarak molekülerdeki "tanıma" nın uygulanmasında seviye.
Hidrojen iyonu H + vücuttaki önemli dinamik reaksiyonlarda / işlemlerde yer alıyor. Dahil: Biyolojik oksidasyonda, biyosentez reaksiyonlarında, biyosentez reaksiyonlarında, bitkilerde, bakteriyel fotosentez ve nitrojenasyonda, asit-alkalin dengesini ve homeostazında, membran taşıma işlemlerinde. Karbon ve oksijen ile birlikte, yaşam olaylarının fonksiyonel ve yapısal temelini oluşturur.
Yükleniyor...