Tabia za kimaumbile ya hidrojeni. Mali na matumizi ya hidrojeni

Hidrojeni H - kemikali kipengele, mmoja wa kawaida katika ulimwengu wetu. wingi wa hidrojeni kama kipengele katika utungaji wa mambo ni 75% ya maudhui ya jumla ya atomi ya aina nyingine. Yeye huingia uhusiano muhimu zaidi na muhimu kwa dunia - maji. kipengele tofauti ya hidrojeni pia ukweli kwamba kitu cha kwanza katika meza ya upimaji wa mambo ya kemikali D. I. Mendeleeva.

Ugunduzi na utafiti

kutaja ya kwanza ya hidrojeni katika maandishi ya tarehe Paracelsus nyuma ya karne ya kumi na sita. Lakini kutengwa yake kutoka gesi mchanganyiko wa hewa na mali kuwaka utafiti umefanywa katika kumi na saba wanasayansi karne Lemaire. Hidrojeni kabisa alisoma Kiingereza duka la dawa na mwanafizikia mwanasayansi Henry Cavendish, ambayo empirically imeonekana kwamba wingi wa Hidrojeni chini kwa kulinganisha na gesi nyingine. Katika hatua ya baadaye ya maendeleo ya sayansi, wanasayansi wengi kazi na yeye, kama vile Lavoisier ambaye aliita "yanayotokana maji."

Kipengele na hali PSKHE

Element, kufungua mara kwa mara meza D. I. Mendeleeva - ni hidrojeni. Kimwili na kemikali mali ya atomu maonyesho uwili fulani kwa sababu Hidrojeni wakati huo huo ni wa kundi la kwanza, kikundi kuu, ikiwa ni kutenda kama chuma na anatoa elektroni moja katika mchakato wa kemikali mmenyuko na saba - katika kesi ya kabisa kujazwa Valence shell, yaani mapokezi chembe hasi, ambayo ni sifa ya kuwa ni sawa na halogen.

Makala ya muundo elektroniki ya kipengele

tabia za atomu ya hidrojeni wa vitu tata ambayo ni pamoja na, na rahisi kiini cha N ₂ kimsingi kuamua na Configuration ya elektroniki ya Hidrojeni. chembe ina elektroni na Z = (-1), ambayo huzunguka katika mzunguko wake zinazozunguka kiini zenye protoni mwenye nguvu ya wananchi kitengo na malipo mazuri (+1). umeme Configuration ya sekunde 1 kumbukumbu kama ^1, ambayo inaonyesha kuwepo kwa chembe hasi yenyewe kwa mara ya kwanza na pekee ya Hidrojeni s-mizunguko.

Wakati kutengwa au nywea elektroni na chembe ya kipengele ina mali kuwa ni unaunganisha na vyuma kupatikana kataioni. Kimsingi hidrojeni ion - ni chanya msingi chembe. Kwa hiyo, elektroni bila ya Hidrojeni kuitwa tu protoni.

tabia za kimaumbile

Wakati wa kuelezea tabia za kimaumbile ya hidrojeni ufupi, ni colorless, kidogo mumunyifu gesi na atomi jamaa wa 2, mara 14.5 nyepesi kuliko hewa, liquefaction joto la nyuzi -252.8 Centigrade.

Katika majaribio, unaweza kuona kwa urahisi kwamba H ₂ ni rahisi. Ni kutosha kujaza mipira tatu vitu mbalimbali - hidrojeni, kaboni dioksidi, kawaida hewa - na wakati huo huo kutoa yao kutoka mkono. kasi ambayo fika chini, ambayo ni kujazwa na CO ₂ baada matone barugumu hewa mchanganyiko inahusu H ₂ na kila kupanda kwa dari.

uzito wadogo na ukubwa wa chembe hidrojeni kuhalalisha uwezo wake wa kupenya kupitia vifaa mbalimbali. Juu ya mfano wa mpira huo katika hii rahisi ya kufanya siku chache baada ya deflates yenyewe kama tu gesi kupita mpira. Pia, hidrojeni inaweza kujilimbikiza katika muundo wa vyuma fulani (palladium au platinum), na wakati joto ni kufufuka kuyeyuka kutoka humo.

Mali hidrojeni uangalifu kutumika katika maabara kwa ajili ya kutengwa njia yake hubadilisha maji. tabia za kimaumbile ya hidrojeni (meza michoro chini ina vigezo msingi) kufafanua wigo wake wa maombi na mbinu za maandalizi.

utungaji isotopic

Kama watu wengine wengi kwa mfumo wa mara kwa mara wa mambo ya kemikali, Hidrojeni ina isotopu kadhaa ya asili, yaani atomi kwa nambari za protoni katika kiini, lakini idadi ya nyutroni tofauti - chembe na sifuri na kitengo malipo ya molekuli. Mifano ya atomi kuwa na mali kama hiyo - oksijeni, kaboni, klorini, bromini na kama, ikiwa ni pamoja na mionzi.

tabia za kimaumbile ya hidrojeni ¹ H, kuenea zaidi ya wawakilishi wa kundi hili ni tofauti na zile za tabia ya wenzake. Hasa, makala mbalimbali za dutu katika ambayo wao ni. Kwa hivyo, kuna mara na deuterated maji zenye katika muundo wake badala ya atomu ya hidrojeni na moja tu protoni deuterium ² H - isotopu na chembe mbili ya msingi: chanya na uncharged. isotopu Hii ni mara mbili ya nzito kuliko kawaida ya Hidrojeni, inayoelezea tofauti ya msingi katika mali ya misombo ambayo wanaunda. asili ya deuterium kupatikana katika nyakati 3200 rarer kuliko hidrojeni. Tatu Mwakilishi - tritium, ³ H, katika msingi ina mbili protoni na nutroni moja.

Mbinu kwa ajili ya maandalizi na kuwatenga

Maabara na mbinu za viwanda wa kuzalisha hidrojeni ni tofauti kabisa. Hivyo, kiasi kidogo cha gesi ni zinazozalishwa hasa na athari kuwashirikisha madini, na uzalishaji kwa kiwango kikubwa wa kuongezeka kwa kutumia awali ya kikaboni.

zifuatazo athari za kemikali zinazotumika katika maabara:

1. Reactions ya madini alkali na alkali dunia kwa maji na kuunda alkali na gesi taka.
2. electrolysis ya maji electrolyte ufumbuzi katika anode ni huru H ₂ ↑, na cathode - oksijeni.
3. Kuoza hidridi ya madini alkali na maji, alkali na bidhaa ni, kwa mtiririko huo, gesi H ₂ ↑.
4. Akijibu kuondokana asidi na madini ya kuunda chumvi na H ₂ ↑.
5. hatua ya alkali silicon, alumini na zinki pia inachangia kutolewa hidrojeni sambamba na kuunda chumvi tata.

Katika viwanda faida gesi kupatikana kwa mbinu kama vile:

1. Mafuta mtengano wa methane mbele ya kichocheo kwa dutu yake Constituent ya msingi (digrii 350 fika Thamani ya kigezo kama vile joto) - hidrojeni H ₂ na carbon C. ↑
2. Maambukizi ya mvuke wa maji kwa njia ya coke katika 1000 ° C kuunda dioksidi kaboni CO ₂ na H ₂ ↑ (njia ya kawaida).
3. Kubadilishwa kwa gesi ya methane katika kichocheo nikeli katika joto hadi nyuzi 800.
4. Hidrojeni ni byproduct wakati wa electrolysis ya ufumbuzi wa maji ya kloridi potassium au sodium.

Kemikali mwingiliano: masharti ya jumla

tabia za kimaumbile ya hidrojeni hasa kuelezea tabia yake katika mchakato wa kukabiliana na kiwanja fulani. Valency ya Hidrojeni ni 1, kwa vile iko katika meza ya mara kwa mara katika kundi la kwanza, na kuonyesha hali oxidation tofauti. Katika misombo zote, isipokuwa hidridi, sd hidrojeni = (zaidi ya 1) katika molekuli ya aina CNS, CN _2, CN ₃ - (1).

molekuli ya gesi ya hidrojeni, hutengenezwa kwa kutoa ya ujumla jozi elektroni, linajumuisha atomi mbili na haki imara kwa nguvu, kwa sababu hii katika hali ya kawaida zaidi ajizi katika mmenyuko na kuingia katika kawaida mabadiliko masharti. Kutegemeana na kiasi cha oxidation ya hidrojeni kama vitu vingine, inaweza kutumika wote kama kioksidishaji na reductant.

Nyenzo ambayo kuathiriwa na kuunda hidrojeni na

mwingiliano watawala na kuunda vitu tata (mara nyingi kwa joto muinuko):

1. alkali na alkali dunia chuma + H = hydride.
2. Halogen + H ₂ = halidi hidrojeni.
3. Sulphur + = sulfidi hidrojeni.
4. Oxygen + _H2O = maji.
5. Carbon + H = methane.
6. Nitrogen + H ₂ = amonia.

Mwingiliano na vitu tata:

1. Maandalizi ya awali gesi kutoka monoksidi kaboni na hidrojeni.
2. Recovery ya madini kutoka oksidi zao na H _2.
3. Hidrojeni kueneza ya hidrokaboni isokefu alifatiki.

dhamana hidrojeni

tabia za kimaumbile ya hidrojeni ni vile kwamba kuruhusu, kuwa katika uhusiano na kipengele electronegative, ili kuunda aina maalum ya uhusiano na chembe hiyo ya molekuli karibu kuwa imeondolewa kushiriki elektroni jozi (kwa mfano, oksijeni, nitrojeni na florini). Mfano ulio wazi wa kwamba ni bora kuangalia jambo hili - ni maji. Ni inaweza kuwa alisema kuunganishwa vifungo hidrojeni ni dhaifu kuliko covalent au ionic, lakini kutokana na ukweli kwamba wengi wao kuwa na ushawishi mkubwa juu ya tabia za vitu. Kwa kweli, dhamana hidrojeni - ni mwingiliano umeme, ambayo hufunga maji molekuli katika dimers na polima, na kudhibitisha yake kiwango mchemko ya juu.

Hidrojeni katika muundo wa misombo ya madini

muundo wa asidi iso pamoja protoni - kataioni chembe kama vile hidrojeni. Madawa ya asidi mabaki ambayo ina kiasi cha oxidation zaidi (-1) Inasemekana polybasic kiwanja. Kwa sasa kuna atomi kadhaa hidrojeni, ambayo hufanya dissociation multistage katika ufumbuzi wa maji. Kila baadae protoni asidi mabaki hutenganisha kutoka ngumu. Kupima hidrojeni katika mazingira imedhamiria kwa asidi yake.

Hidrojeni vyenye makundi hydroxyl na besi. Wao ni kushikamana na atomu ya hidrojeni ya oksijeni, na kusababisha kiwango cha oxidation mabaki alkali daima sawa na (-1). Juu ya maudhui ya makundi hydroxyl katika mazingira inavyoelezwa na basicity yake.

matumizi ya shughuli za binadamu

Mitungi kwa mali, pamoja na vyombo na gesi nyingine kimiminika kama vile oksijeni, na kuonekana maalum. Wao walijenga darkish-kijani rangi na nyekundu "Hidrojeni" lettering. Gas ni sindano ya ndani ya puto katika shinikizo ya juu 150 atmospheres. tabia za kimaumbile ya hidrojeni, hasa urahisi wa gesi hali jumla ya mabao na hutumiwa kwa kujaza yao na mchanganyiko wa balloons heli, wakipiga balloons, nk

Hidrojeni, kimwili na kemikali ambayo watu wamejifunza kutumia miaka mingi iliyopita, kwa sasa kushiriki katika viwanda vingi. habari lake kuu inakwenda uzalishaji wa amonia. Pia hidrojeni anahusika katika uzalishaji wa vyuma (hafnium, Gerimani, gallium, silicon, molybdenum, Tungsten, zirconium, na wengine) ya oksidi, akizungumza katika majibu kama wakala kupunguza na chumvi ya asidi hydrocyanic, pombe methyl, na pia synthetic mafuta kioevu. sekta ya chakula matumizi yake ya kubadilisha mafuta ya mboga katika mafuta kigumu.

Inavyoelezwa mali kemikali na matumizi ya hidrojeni katika michakato mbalimbali hydrogenation na hydrogenation ya mafuta, makaa ya mawe, hidrokaboni, mafuta na mafuta mazito mafuta. Naye kuzalisha vito, incandescent, kutumia kubuni na kulehemu ya bidhaa za chuma chini ya ushawishi wa moto oksijeni hidrojeni.