Fyzikální vlastnosti vodíku. Vlastnosti a použití vodíku

Vodík H - chemický prvek, jeden z nejčastějších v našem vesmíru. hmotnost vodíku jako prvku ve složení hmoty je 75% z celkového obsahu atomů jiného typu. Vstoupí nejvíce zásadní a důležitou připojení k planetě - vody. Charakteristickým rysem vodíku je také fakt, že je první prvek v periodické tabulce chemických prvků D. I. Mendeleeva.

Objev a výzkum

První zmínka o vodíku ve spisech Paracelsus sahají do šestnáctého století. Ale jeho izolaci z plynné směsi vzduchu a hořlavých vlastností výzkumu bylo dosaženo v vědců sedmnáctého století Lemaire. Vodík důkladně studoval anglickou chemik a fyzik vědec Henry Cavendish, který empiricky prokázáno, že množství vodíku nejnižší ve srovnání s jinými plyny. V pozdějších fázích vývoje vědy, mnoho vědců pracoval s ním, jako Lavoisier, který ji označil za „generována voda.“

Funkce na situaci PSKHE

Element, otevření periodickou tabulku D. I. Mendeleeva - je atom vodíku. Fyzikální a chemické vlastnosti atomu vykazují určitou dualitu, protože vodík současně patří do první skupiny, hlavní podskupiny, pokud se chová jako kov a poskytuje jeden elektron v procesu chemické reakce a sedmý - v případě zcela zaplněném valence pláště, to znamená příjem negativní částice, které charakterizuje jako podobné halogen.

Rysy elektronové struktury prvku

Vlastnosti atomu vodíku komplexních látek, na které je obsažen, a jednoduchá látka, N _2, je v první řadě určen elektronickou konfiguraci vodíku. Částice má elektron s Z = (-1), která se otáčí na své oběžné dráze kolem jádra, obsahující jeden proton s jednotku hmotnosti a kladný náboj (+1). Jeho elektronické konfigurace 1s zaznamenán jako ^1, což indikuje přítomnost negativního částice samo o sobě první a jediná vodíku s-orbitalů.

Při izolaci nebo zpětného rázu elektronů a atomu prvku má tu vlastnost, že se spojí s kovy získané kationtem. V podstatě vodíkových iontů - je pozitivní elementární částice. Proto je elektron bez vodíku nazvaný jednoduše proton.

fyzikální vlastnosti

Při popisu fyzikálních vlastností vodíku krátce, to je bezbarvý, mírně rozpustný plyn s relativní atomové hmotnosti 2, 14,5 krát lehčí než vzduch, ztekucovací teplotě -252.8 stupních Celsia.

V experimentu, můžete snadno vidět, že _H2 je nejjednodušší. Postačí vyplnit tři kuličky různých látek - vodík, oxid uhličitý, typicky vzduch - a současně uvolnění je z ruky. Nejrychlejší který dosáhne země, která je naplněna CO ₂ po kapkách vyfukované vzduchové směsi, obsahující _H2 a všechny vést ke stropu.

Malá hmotnost a velikost částic vodíku odůvodnit své schopnosti pronikat různých materiálů. Na příkladu stejných míč v této jednoduché, aby pár dní poté, co vypustí sebe jako jednoduše plyn projde kaučuku. Také, vodík se mohou hromadit ve struktuře některých kovů (palladium nebo platina), a když se zvýší teplota odpařit z něj.

Vlastnost vodík šetrně používán v laboratoři pro jeho způsob izolace vytěsnění vody. Fyzikální vlastnosti vodíku (tabulka je ilustrováno dále obsahuje základní parametry) definovat jeho rozsah použití a způsoby přípravy.

Izotopové složení

Podobně jako mnoho jiných členů periodické soustavy chemických prvků, vodík má několik přirozených izotopů, to znamená atomy se stejným počtem protonů v jádře, ale různý počet neutronů - částice s nulou a jednotkou náboje hmoty. Příklady atomy, které mají podobné vlastnosti - kyslík, uhlík, chlor, brom a podobně, včetně radioaktivní.

Fyzikální vlastnosti vodíku ¹ H, nejrozšířenější zástupců této skupiny se významně liší od těch z charakteristik jeho kolegové. Zejména různé vlastnosti látek, ve kterých patří. Proto je pravidelná a těžké vodě, obsahující ve svém složení místo atomu vodíku, s pouze jeden proton deuterium ² H - izotop se dvěma elementárních částic: pozitivní a bez náboje. Tento izotop je dvakrát těžší než obvykle vodíku, což vysvětluje zásadní rozdíl ve vlastnostech sloučenin, které tvoří. Povaha deuteria nalézt v 3200 krát vzácnější než vodík. Třetí příkladné - tritium, ^3H, v jádru, že má dvě proton a jeden neutron.

Způsoby pro přípravu a izolaci

Laboratorní a průmyslové způsoby výroby vodíku jsou zcela odlišné. Tak malé množství plynu se vyrábí především reakcemi, které zahrnují minerální látky, a produkce ve velkém měřítku stále více používají organické syntézy.

Následující chemické reakce se používají v laboratoři:

1. Reakce alkalických kovů a kovů alkalických zemin, s vodou za vzniku alkalických kovů a požadovaný plyn.
2. Elektrolýza vodného roztoku elektrolytu na anodě se uvolňuje H ₂ ↑ a katoda - kyslík.
3. Rozkladu hydridy alkalických kovů s vodou, alkalických kovů a produkty jsou, v tomto pořadí, se plyn _H2 ↑.
4. Reakci kyseliny zředěný s kovy za vzniku solí a _H2 ↑.
5. Působení alkalického na křemík, hliník a zinek také přispívá k uvolňování vodíku paralelně za vzniku komplexní soli.

V průmyslovém prospěch plynu získaného takovými technikami, jako je:

1. Tepelný rozklad metanu v přítomnosti katalyzátoru, ke které ji tvoří základní látky (350 stupňů dosáhne hodnoty tohoto parametru, jako je teplota), - vodík _H2 a uhlík C ↑
2. Přenos vodní páry přes koksu při teplotě 1000 ° C, za vzniku oxidu uhličitého CO ₂ a H ₂ ↑ (nejběžnější způsob).
3. Konverze metanu na katalyzátoru niklu při teplotách až do 800 stupňů.
4. Vodík je vedlejší produkt při elektrolýze vodných roztoků chloridu sodného nebo draselného.

Chemická interakce: všeobecná ustanovení

Fyzikální vlastnosti vodíku z velké části vysvětlit jeho chování v procesu reakce s konkrétní sloučeniny. Valence vodíku je 1, protože se nachází v periodické tabulce, v první skupině, a vykazuje jiný oxidační stav. Ve všech sloučeninách, kromě hydridy, vodík sd = (1+) v molekulách typu CN, CN _2, CN ₃ - (1).

Molekula vodíku, tvořený poskytuje generalizované elektronový pár, složený ze dvou atomů a poměrně stabilní energicky, z tohoto důvodu za normálních podmínek více inertními v reakci a vstupuje do normální změny podmínek. V závislosti na stupni oxidace vodíku jako dalších látek, může sloužit jak jako oxidační činidlo a redukční činidlo.

Látky, které reagují za vzniku vodíku a

Elementární interakce aby se vytvořil komplex látek (často při vysokých teplotách):

1. Kovová alkalických kovů a kovů alkalických zemin + H = hydrid.
2. Halogen + H ₂ = vodík halogenid.
3. Síra + = sirovodík.
4. Kyslík + _H2O = voda.
5. Carbon + H = methan.
6. Dusík + H ₂ = amoniak.

Interakce s komplexní látky:

1. Příprava syntézního plynu z oxidu uhelnatého a vodíku.
2. Obnova kovů z jejich oxidů s _H2.
3. sycení nenasycených alifatických uhlovodíků.

vodíková vazba

Fyzikální vlastnosti vodíku jsou takové, že umožňují, že v souvislosti s elektronegativní prvek, do speciálního typu připojení se stejným atomem sousedních molekul, které mají nesdílené páry elektron (například kyslík, dusík a fluoru). Zářným příkladem toho, že je lepší pohled na tento fenomén - je to voda. Dá se říci, prošité vodíkové vazby jsou slabší než kovalentní nebo iontové, ale vzhledem k tomu, že mnoho z nich má významný vliv na vlastnosti látek. Ve skutečnosti vodíková vazba - je elektrostatická interakce, která se váže molekuly vody na dimery a polymery, což dokazuje jeho vysokou teplotu varu.

Vodík ve složení minerálních látek

Složení anorganických kyselin zahrnují proton - kationtů atom, jako je vodík. zbytek kyseliny Látka, která má oxidační stupeň je větší než (1) se říká, vícesytné sloučeniny. V současné době existuje několik atomů vodíku, což vícestupňový disociaci ve vodných roztocích. Každý zbytek proton kyseliny následné oddělí od těžší. Pro kvantifikaci obsah vodíku v prostředí je určena jeho kyselost.

Vodík obsahují hydroxylové skupiny a bází. Jsou připojeny k atomu vodíku kyslíku, což vede ve stupni oxidace je alkalický reziduí vždy rovna (1). Na obsah hydroxylových skupin v prostředí, definovaném jeho zásaditosti.

Použití lidské činnosti

Válce s látkou, stejně jako kontejnery s jinými zkapalněnými plyny, jako je kyslík, mají specifický vzhled. Oni maloval darkish-zelené barvy s jasně červenou „vodíkové“ písmem. Plyn se vstřikuje do balónu při tlaku asi 150 MPa. Fyzikální vlastnosti vodíku, zejména snadnost plynného skupenství a používá se k jejich plnění se směsí heliové balony, znějící balóny, atd.

Vodík, fyzikální a chemické vlastnosti, které lidé se naučili používat před mnoha lety, v současné době podílí na mnoha průmyslových odvětvích. Jeho hlavní hmota přejde na výrobu čpavku. Také vodík se podílí na výrobě kovů (hafnia, germanium, gallium, silikonové, molybden, wolfram, zirkon, a další) z oxidů, mluvení při reakci jako redukčního činidla a soli kyseliny kyanovodíkové, methylalkoholu, a také syntetické kapalné palivo. Potravinářský průmysl používá pro převod rostlinné oleje do pevných tuků.

Definované chemické vlastnosti a použití vodíku v různých procesech hydrogenace a hydrogenace tuků, uhlí, uhlovodíky, oleje a těžké palivové oleje. S ním vyrobit drahokamy, žárovka, strávit kování a svařování kovů pod vlivem kyslíku a vodíku plamene.