Fizinės savybės vandenilio. Savybės ir naudojimas iš vandenilio

Vandenilio H - cheminis elementas, vienas iš labiausiai paplitusi mūsų visatos. masė iš vandenilio kaip materijos sudėties elemento yra 75% nuo bendro kiekio atomų kito tipo. Jis patenka į svarbiausią ir esminį ryšį su planetos - vandens. Skiriamasis bruožas iš vandenilio taip pat yra tai, kad jis yra pirmasis elementas periodinės lentelės cheminių elementų D. I. Mendeleeva.

Atradimas ir tyrimai

Pirmasis paminėjimas vandeniliu Paracelsus datuojamas XVI a raštuose. Bet jo izoliacija nuo dujų mišinio oro ir degus tyrimų buvo padaryta XVII amžiuje mokslininkai LEMAIRE. Vandenilio kruopščiai studijavo anglų chemikas ir fizikas mokslininkas Henry Cavendish, kuris empiriškai įrodyta, kad vandenilio mažiausia masė, lyginant su kitomis dujomis. Vėlesniais etapais mokslo plėtrą, daugelis mokslininkų dirbo su juo, pavyzdžiui, Lavoisier, kuris vadinamas ją "sukurtas vandens."

Funkcija situacijos PSKHE

Elementas, atidarant periodinės lentelės D. I. Mendeleeva - yra vandenilis. Fizines ir chemines savybes atomo eksponuoti tam tikrą dvilypumą, nes vandenilio vienu metu priklausyti pirmosios grupės, pagrindinio pogrupio, jei jis elgiasi kaip metalo ir suteikia vieną elektroną cheminės reakcijos ir septintoji proceso - į visiškai užpildytas valentinės lukštais atveju, t.y. priimamasis neigiami dalelės, kurios apibūdina jį kaip panašus į halogenu.

Savybės elektroninių struktūros elemento

Medžiagų savybių vandenilio atomo sudėtingų medžiagų, kurioms ji yra įtrauktas, ir paprastas medžiaga _n2 yra daugiausia lemia elektroninių konfigūracija vandenilis. Dalelių turi su Z elektroną = (-1), kurios gali suktis orbita aplink branduolį, kurioje yra vienas protono su masės vienetas ir teigiamu krūviu (+1). Jos elektroninis konfigūracijos 1s įrašomi kaip ^1, kuris rodo, neigiamas daleles buvimą savaime už pirmąjį ir tik iš vandenilio s-orbitalėse.

Kai izoliavimas arba atatrankos elektronų ir elemento atomas turi savybę, kad ji jungia su metalais, gauto katijonas. Iš esmės vandenilio jonų - yra teigiamas elementari dalelių. Todėl elektronų neturi vandenilio vadinamas tiesiog protonų.

fizikinės savybės

Apibūdinant fizines savybes vandenilio trumpai, ji yra bespalvis, labai mažai tirpus dujų esant santykiniam atominės masės 2, 14.5 kartus lengvesnės už orą, suskystinant temperatūra -252.8 laipsnių Celsijaus temperatūros.

Eksperimente, jūs galite lengvai pamatyti, kad _H2 yra lengviausias. Ji yra pakankamas, kad būtų užpildyti trys rutuliai įvairių medžiagų - vandenilis, anglies dioksido, paprastai oro - ir tuo pat metu paleisti juos iš rankos. Greičiausiai, kad pasiekia ant žemės, kuri yra pripildyta CO ₂ po to, kai lašų pučiamas oro mišinį, apimantį H ₂ ir visų atsiranda lubų.

Mažas svoris ir dalelių dydis, kad vandenilio pagrįsti savo savybė įsiskverbti į įvairių medžiagų. Dėl tos pačios kamuolys šiame lengva Pavyzdžiui, kad porą dienų po to, kai jis deflates save kaip tiesiog dujos praeis per gumą. Taip pat, vandenilis gali kauptis tam tikrų metalų (paladžio arba platinos) struktūrą, ir, kai temperatūra yra pakeliama iki išgaruoti iš jo.

Objekto vandenilis saikingai naudojamas laboratorijoje jos izoliavimo metodą išstumti vandens. Fizikinės savybės vandenilio (lentelėje parodyta žemiau yra, pagrindiniai parametrai) apibrėžti jo taikymo sritį, ir metodų po paruošimo.

Izotopinė sudėtis

Kaip ir daugelis kitų narių periodinę sistemą, cheminių elementų, vandenilio turi keletą natūralių izotopų, t.y. atomus su tuo pačiu numeriu protonų atomo branduolyje, bet skirtingus numerius neutronų - dalelių su nulis ir vieneto apmokestinimo masės. Pavyzdžiai atomų, turinčių panašų objektą - deguonies, anglies, chlorą, bromą ir panašūs gaminiai, įskaitant radioaktyvūs.

Fizinės savybės vandenilio ¹ H, labiausiai paplitęs iš šios grupės atstovų yra gerokai skiriasi nuo tų, kurie iš jos bičiulių savybių. Visų pirma, skirtingos savybės medžiagų kuriai jie priklauso. Tokiu būdu, yra reguliariai ir deuteruotas vandens, kuriame yra savo sudėtimi, o ne iš vandenilio atomo tik su vienu protonų deuterio ² H - izotopų su dviem elementariųjų dalelių: teigiamų ir krūvio. Tai izotopų yra du kartus sunkesnis nei įprastai iš vandenilio, kuris paaiškina esminį skirtumą iš junginių, kuriuos jos sudaro savybių. Deuterio pobūdis rasti 3200 kartų rečiau negu vandenilis. Trečia atstovas - tritis, ^3H, core ji turi du protoną ir vieną neutronų.

Gavimo būdai ir izoliuoti

Laboratorijos ir pramoniniai metodai gaminti vandenilį yra gana skirtingi. Tokiu būdu, maži dujų pagaminama pirmiausia reakcijos, tame tarpe mineralų, ir didelio masto gamybą vis naudojant organinės sintezės.

Šie cheminės reakcijos naudojamos laboratorijoje:

1. Reakcijos šarminių ir šarminių žemių metalų su vandeniu, kad susidarytų šarmų ir norimą dujų.
2. Vandeninės elektrolitų tirpalo anodo elektrolizės atleidžiamas H ₂ ↑, ir katodo - deguonies.
3. Skilimo hidridai šarminių metalų su vandeniu, šarmų ir produktai yra, atitinkamai, dujų H ₂ ↑.
4. Reagavimą atskiestai.rūgščiai su metalais, sudarydamas druskas ir H ₂ ↑.
5. Šarmo veiksmai silicio, aliuminio ir cinko taip pat prisideda prie vandenilio išleidimo lygiagrečiai sudarytų sudėtines druskų.

Pramonės dujų gautą naudą pagal tokias metodikas kaip:

1. Šiluminio skilimo iš metano, esant katalizatoriui į jo sudedamųjų elementariųjų medžiagų buvimą (350 laipsnių pasiekia tokio parametro vertę, kaip temperatūra) - vandenilis H ₂ ir anglies C. ↑
2. Perdavimo vandens garų per esant 1000 ° C kokso, kad sudarytų anglies dioksidą CO ₂ ir H ₂ ↑ (labiausiai paplitęs metodas).
3. Konversijos metano dujų ant nikelio katalizatoriumi esant temperatūrai iki 800 laipsnių.
4. Vandenilis yra per vandeninių tirpalų kalio chlorido arba natrio elektrolize pašalinis produktas.

Cheminiai sąveika: Bendrosios nuostatos

Fizinės savybės vandenilio daugiausia paaiškinti savo elgesį atsako procesų su konkrečiu junginys. Valentingumas Vandenilio yra 1, nes jis yra periodinės lentelės pirmosios grupės, ir eksponuoja kitą oksidacijos. Visose junginių, išskyrus hidridų, vandenilis SD = (1 +) molekulėmis tipo CNS, CN _2, CN ₃ - (1).

Vandenilio dujų molekulė, suformuojami generalizuoto elektronų porą, susidedantis iš dviejų atomų ir gana stabili energingai, dėl šios priežasties įprastomis sąlygomis daugiau inertinių reakcijoje ir patenka esant normaliam sąlygoms. Priklausomai nuo oksidacijos vandenilio pat kitų medžiagų, laipsnis, jis gali būti naudojamas tiek kaip oksidantas ir reduktoriumi.

Medžiagos, kurios reaguoja į susidaro vandenilis ir

Elementinė sąveika formuoti sudėtingą medžiagų (dažnai esant aukštesnei temperatūrai):

1. Šarminio ir žemės šarminio metalo + H = hidrido.
2. Halogenas + H ₂ = vandenilis halogenidas.
3. Sieros + = vandenilio sulfido.
4. Deguonies + _H2O = vandens.
5. Anglies + H = metano.
6. Azoto + H ₂ = amoniako.

Sąveika su sudėtingų medžiagų:

1. Paruošimas sintezės dujų iš anglies monoksido ir vandenilio.
2. Išieškojimas metalų iš jų oksidų su H _2.
3. Vandenilio prisotinimas nesočiųjų alifatinių angliavandenilių,.

vandenilio jungtis

Fizinės savybės vandenilio yra tokie, kad būtų galima jį, susiejimui su elektriškai neigiamą elemento, kad susidarytų specialaus tipo ryšium su to paties atomo gretimų molekulių, turinčių neskirstomosios elektronų poras (pvz, deguonies, azoto ir fluoro). Aiškiausias pavyzdys, kad yra geresnis žvilgsnis šio reiškinio - tai vanduo. Jis gali būti šias dygsniuotas vandenilio obligacijos yra silpnesnis negu kovalentine jungtimi arba joninės, bet dėl to, kad daugelis iš jų turi didelę įtaką cheminių medžiagų savybes. Iš tiesų, vandenilis jungtis - yra elektrostatinis sąveika, kuris rišasi vandens molekulių į dimerų ir polimerų, parodant savo aukštą virimo temperatūrą.

Vandenilio mineralinių junginių sudėties

Neorganinių rūgščių kompozicija apima protono - katijonų atomą, pavyzdžiui, vandenilio. Medžiaga rūgšties liekaną, kuri turi oksidacijos didesnis nei (-1) laipsnį yra sakoma daugiaprotoninių junginį. Šiuo metu yra keletas vandenilio atomai, kurie turi vidurinį daugiapakopis disociacija vandeninių tirpalų. Kiekvieno vėlesnio protonų rūgšties liekanos atsiskiria nuo sunkiau. Kiekybiškai įvertinti vandenilio kiekis aplinkoje yra nustatomas pagal jo rūgštingumą.

Vandenilis yra hidroksilo grupes ir bazių. Jie yra prijungtas prie vandenilio deguonies atomo, todėl oksidacijos iš likučių šarmo visada yra lygi (-1) laipsnis. Dėl hidroksilo grupių kiekio aplinkoje apibrėžtą jos baziškumo.

Žmogaus veiklos naudojimas

Cilindrai, kurių medžiagos, taip pat konteineriai su kitų suskystintų dujų, tokių kaip deguonies, turi tam tikrą išvaizdą. Jie nudažyti darkish žalios spalvos su ryškiai raudonu "Vandenilio" raidėmis. Dujos švirkščiamas į balioną už maždaug 150 atmosferų slėgiui. Fizikinės savybės vandenilio, ypač be vargo dujinio bendros būklės, ir jis naudojamas pripildant juos helio balionų mišinio, zondavimo balionai, ir tt

Vandenilis, fizikinės ir cheminės savybės, kurios žmonės išmoko naudotis prieš daugelį metų, šiuo metu dalyvauja daugelyje pramonės šakų. Jos pagrindinis masė eina į amoniako gamybą. Taip pat vandenilis dalyvauja metalų gamybos (hafnio, germanio, galio, silicio, molibdeno, volframo, cirkonio ir kiti) iš oksidų, kalbant reakcijoje kaip redukcijos agentu ir vandenilio cianido druskos, metilo alkoholio, ir taip pat sintetinio skysto kuro. Maisto pramonė naudoja ją konvertuoti augalinių aliejų į kietųjų riebalų.

Apibrėžtos cheminės savybės ir iš vandenilio naudojimas įvairių hidrinimo procesų ir hidrinant riebalų, anglis, angliavandenilių, aliejų ir mazuto. Su juo gaminti brangakmenių, dirbtinė šviesa, praleisti kalimo ir suvirinimas metalo gaminių pagal deguonies-vandenilio liepsnos poveikio.