Tính chất vật lý của hydro. Thuộc tính và sử dụng hydro

Hydro H - nguyên tố hóa học, một trong những phổ biến nhất trong vũ trụ của chúng ta. khối lượng của hydro là một yếu tố trong thành phần của vấn đề là 75% của tổng hàm lượng của các nguyên tử của loại khác. Ông đi vào các kết nối quan trọng và quan trọng nhất đối với hành tinh này - nước. Một tính năng đặc biệt của hydro cũng là một thực tế rằng ông là yếu tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học D. I. Mendeleeva.

Discovery và nghiên cứu

Việc đề cập đến đầu tiên của hydro trong các tác phẩm của Paracelsus ngày trở lại thế kỷ XVI. Nhưng cô lập của nó từ một hỗn hợp khí của nghiên cứu không khí và tính chất dễ cháy đã được thực hiện tại các nhà khoa học thế kỷ XVII Lemaire. Hydrogen triệt để nghiên cứu hóa học tiếng Anh và khoa học vật lý Henry Cavendish, mà theo kinh nghiệm đã chứng minh rằng khối lượng của hydro thấp nhất so với các loại khí khác. Trong giai đoạn sau của sự phát triển của khoa học, nhiều nhà khoa học đã làm việc với anh ấy, chẳng hạn như Lavoisier, người gọi đó là "nước tạo ra."

Tính năng trên PSKHE tình

Element, mở bảng tuần hoàn D. I. Mendeleeva - là hydro. tính chất vật lý và hóa học của các nguyên tử thể hiện tính hai mặt nhất định vì Hydrogen đồng thời thuộc nhóm thứ nhất, nhóm chính, nếu nó cư xử như một kim loại và cung cấp cho electron độc thân trong quá trình phản ứng hóa học và thứ bảy - trong trường hợp hoàn toàn đầy vỏ hóa trị, ví dụ: việc tiếp nhận hạt tiêu cực, đó là đặc điểm nó như là tương tự như một halogen.

Đặc điểm của cấu trúc điện tử của nguyên tố này

Các tính chất của các nguyên tử hydro của các chất phức tạp mà nó được bao gồm, và một chất đơn giản của N ₂ chủ yếu được xác định bởi cấu hình điện tử của hydro. Các hạt có một electron với Z = (-1), mà quay theo quỹ đạo của nó xung quanh hạt nhân chứa một proton có khối lượng đơn vị và điện tích dương (+1). 1s cấu hình điện tử của nó ghi nhận là ^1, mà chỉ ra sự hiện diện của một hạt tiêu cực của riêng mình cho là người đầu tiên và duy nhất của Hydrogen s-quỹ đạo.

Khi cách ly hoặc điện tử giật và một nguyên tử của nguyên tố này có tính chất mà nó kết hợp với các kim loại thu được cation. Về cơ bản hydro ion - là hạt cơ bản tích cực. Do đó, các electron không có sự Hydrogen gọi đơn giản là một proton.

tính chất vật lý

Khi mô tả các tính chất vật lý của hydro một thời gian ngắn, nó là một khí không màu hơi tan với một khối lượng tương đối nguyên tử của 2, nhẹ hơn không khí 14,5 lần, nhiệt độ hóa lỏng của -252,8 độ C.

Trong thí nghiệm, bạn có thể dễ dàng thấy rằng H ₂ là dễ nhất. Nó là đủ để lấp đầy ba quả bóng khác nhau chất - hydro, carbon dioxide, điển hình là không khí - và đồng thời giải phóng họ khỏi tay. Nhanh nhất mà đạt đến mặt đất, mà được làm đầy với CO ₂ sau giọt thổi hỗn hợp không khí gồm H ₂ và tất cả các tăng trần.

Một trọng lượng nhỏ và kích thước của các hạt hydro biện minh cho khả năng của mình để xâm nhập qua các vật liệu khác nhau. Trên ví dụ về bóng cùng trong này dễ dàng để thực hiện một vài ngày sau khi ông xả hơi riêng của mình một cách đơn giản khí sẽ đi qua cao su. Ngoài ra, hydro có thể tích lũy trong cơ cấu kim loại nhất định (palladium hoặc bạch kim), và khi nhiệt độ được nâng lên bốc hơi từ nó.

hydro tài sản ít được sử dụng trong phòng thí nghiệm cho Displace phương pháp cô lập của nó nước. tính chất vật lý của hydro (bảng minh họa dưới đây chứa các thông số cơ bản) xác định phạm vi của ứng dụng và phương pháp chuẩn bị.

Các thành phần đồng vị

Giống như nhiều thành viên khác trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học, Hydrogen có một số đồng vị tự nhiên, ví dụ: nguyên tử có cùng số proton trong hạt nhân, nhưng số khác nhau của neutron - hạt với khối lượng không và đơn vị phụ trách. Ví dụ về các nguyên tử có tài sản tương tự - oxy, cacbon, clo, brom và những thứ tương tự, trong đó có phóng xạ.

tính chất vật lý của hydro ¹ H, phổ biến nhất của người đại diện của nhóm này là khác nhau đáng kể từ những đặc điểm của đồng loại của nó. Đặc biệt, tính năng khác nhau của các chất trong đó họ thuộc về. Như vậy, có một nước thường xuyên và deuterated chứa trong thành phần của nó thay vì một nguyên tử hydro chỉ với một proton đơteri ² H - đồng vị với hai hạt cơ bản: tích cực và không tích điện. đồng vị này là nặng hơn thông thường của Hydrogen, điều này giải thích sự khác biệt cơ bản trong các thuộc tính của các hợp chất mà chúng tạo thành hai lần. Bản chất của đơteri tìm thấy trong hiếm hơn hydro 3200 lần. Thứ ba đại diện - tritium, ³ H, trong lõi nó có hai proton và một neutron.

Phương pháp chuẩn bị và cô lập

Phòng thí nghiệm và các phương pháp công nghiệp sản xuất hydro khá khác nhau. Như vậy, một lượng nhỏ khí được sản xuất chủ yếu bởi các phản ứng liên quan đến khoáng sản, và sản xuất quy mô lớn của ngày càng sử dụng tổng hợp hữu cơ.

Các phản ứng hóa học sau đây được sử dụng trong phòng thí nghiệm:

1. Phản ứng của kim loại đất kiềm và kiềm với nước để tạo thành kiềm và khí mong muốn.
2. Các điện phân dung dịch chất điện phân dung dịch nước tại anode được giải phóng H ₂ ↑, và catot - oxy.
3. hiđrua phân hủy của các kim loại kiềm với nước, kiềm và các sản phẩm, tương ứng, khí H ₂ ↑.
4. Phản ứng axit loãng với kim loại để tạo ra muối và H ₂ ↑.
5. Các hoạt động của kiềm về silic, nhôm và kẽm cũng đóng góp vào việc phát hành hydro song song để tạo ra muối phức tạp.

Trong lợi ích khí công nghiệp thu được bằng các kỹ thuật như:

1. phân hủy nhiệt của mêtan trong sự hiện diện của một chất xúc tác để chất tiểu cấu thành của nó (350 độ đạt đến giá trị của tham số như nhiệt độ) - hydro H ₂ và carbon C. ↑
2. Truyền hơi nước qua than cốc ở 1000 ° C để tạo thành carbon dioxide CO ₂ và H ₂ ↑ (phương pháp phổ biến nhất).
3. Chuyển đổi của khí mêtan trên chất xúc tác niken ở nhiệt độ lên đến 800 độ.
4. Hydrogen là một sản phẩm phụ trong quá trình điện phân dung dịch nước của kali clorua hoặc natri.

tương tác hóa học: Những quy định chung

tính chất vật lý của hydro chủ yếu giải thích hành vi của nó trong quá trình phản ứng với một hợp chất đặc biệt. Hóa trị của Hydrogen là 1, vì nó nằm trong bảng tuần hoàn trong nhóm đầu tiên, và thể hiện một trạng thái ôxi hóa khác nhau. Trong tất cả các hợp chất, ngoại trừ hiđrua, hydro sd = (1+) trong phân tử của loại thần kinh trung ương, CN _2, CN ₃ - (1).

Một phân tử của khí hydro, được hình thành bằng cách cung cấp cặp electron tổng quát, gồm hai nguyên tử và khá ổn định hăng hái, vì lý do này trong điều kiện bình thường trơ hơn trong phản ứng và đi vào ở sự thay đổi điều kiện bình thường. Tùy thuộc vào mức độ của quá trình oxy hóa của hydro như các chất khác, nó có thể phục vụ cả hai như là một chất ôxi hóa và một chất khử.

Các chất phản ứng để tạo thành hydro và

tương tác nguyên tố để tạo thành một chất phức tạp (thường ở nhiệt độ cao):

1. Kim loại đất kiềm và kiềm + H = hydride.
2. Halogen + H ₂ = hydro halogen.
3. Lưu huỳnh + = hydrogen sulfide.
4. Oxygen + _H2O = nước.
5. Carbon + H = mêtan.
6. Nitơ + H ₂ = amoniac.

Tương tác với các chất phức tạp:

1. Chuẩn bị khí tổng hợp từ carbon monoxide và hydro.
2. Thu hồi kim loại từ oxit của họ với H _2.
3. Hydrogen bão hòa hydrocacbon béo không bão hòa.

liên kết hydro

tính chất vật lý của hydro là như vậy mà cho phép nó, là liên quan đến một yếu tố âm điện, để tạo thành một loại đặc biệt của kết nối với các nguyên tử tương tự của các phân tử liền kề có cặp electron không chia sẻ (ví dụ, oxy, nitơ và flo). Ví dụ rõ ràng nhất đó là một cái nhìn tốt hơn ở hiện tượng này - đó là nước. Có thể nói, liên kết hydro khâu là yếu hơn so với kết cộng hóa trị hoặc ion, nhưng do thực tế rằng nhiều người trong số họ có một ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất của các chất. Trong thực tế, liên kết hydro - là sự tương tác tĩnh điện, gắn kết các phân tử nước vào chất nhị trùng và polyme, chứng minh điểm sôi cao của nó.

Hydro trong thành phần của các hợp chất khoáng sản

Thành phần các axit vô cơ bao gồm proton - nguyên tử cation như hydro. axit chất cặn trong đó có một mức độ oxy hóa lớn hơn (-1) được cho là hợp chất polybasic. Hiện nay có một số nguyên tử hydro, mà làm cho phân ly nhiều tầng trong dung dịch nước. Mỗi dư lượng axit proton sau tách ra khỏi khó khăn hơn. Để xác định số lượng nội dung hydro trong môi trường được xác định bởi vị chua của nó.

Hydro chứa nhóm và các căn cứ hydroxyl. Chúng được kết nối với các nguyên tử hydro oxy, dẫn đến mức độ quá trình oxy hóa của chất kiềm dư lượng luôn bằng (-1). Về nội dung của các nhóm hydroxyl trong một môi trường xác định bởi tánh chất diêm cơ của nó.

Việc sử dụng các hoạt động của con người

Xi-lanh với một chất, cũng như container với khí hóa lỏng khác như oxy, có một diện mạo cụ thể. Họ sơn một màu hơi tối-màu xanh lá cây với một "Hydrogen" đỏ chữ tươi sáng. Gas được tiêm vào quả bóng ở áp suất khoảng 150 atmosphere. tính chất vật lý của hydro, trong một cách dễ dàng đặc biệt của nhà nước tổng hợp khí và được sử dụng để điền chúng với một hỗn hợp của bóng bay heli, nghe có vẻ khinh khí cầu, vv

Hydro, các tính chất vật lý và hóa học mà người đã học được cách sử dụng từ nhiều năm trước, tại thời điểm tham gia vào nhiều ngành công nghiệp. khối lượng chính của nó đi vào sản xuất amoniac. Ngoài ra hydro được tham gia vào việc sản xuất các kim loại (hafini, germanium, gallium, silic, molypden, vonfram, zirconi, và những người khác) của oxit, nói trong phản ứng như một chất khử và muối của axít hydrocyanic, methyl alcohol, và nhiên liệu lỏng cũng tổng hợp. Ngành công nghiệp thực phẩm sử dụng nó để chuyển đổi các loại dầu thực vật thành chất béo rắn.

tính chất hóa học xác định và việc sử dụng hydro trong quá trình hydro hóa khác nhau và hydro hóa của chất béo, than, hydrocarbons, dầu và dầu nhiên liệu nặng. Với anh sản xuất đá quý, sợi đốt, chi tiêu rèn và hàn các sản phẩm kim loại dưới ảnh hưởng của ngọn lửa oxy-hydro.