Вадарод - гэта што за рэчыва? Хімічныя і фізічныя ўласцівасці вадароду

Кожны хімічны элемент у перыядычнай сістэме мае сваё пэўнае месца становішча, якое адлюстроўвае праяўляюцца, ім ўласцівасці і кажа пра яго электронным будынку. Аднак ёсць сярод усіх адзін асаблівы атам, які займае адразу дзве ячэйкі. Ён размяшчаецца ў двух цалкам процілеглых па праяўляюць уласцівасцях групах элементаў. Гэта вадарод. Такія асаблівасці робяць яго унікальным.

Вадарод - гэта не проста элемент, але і простае рэчыва, а таксама складовая частка многіх складаных злучэнняў, біягенных і ДЗЕЙНАСЦІ. Таму разгледзім яго характарыстыкі і ўласцівасці падрабязней.

Вадарод як хімічны элемент

Вадарод - гэта элемент першай групы галоўнай падгрупы, а таксама сёмы групы галоўнай падгрупы ў першым малым перыядзе. Дадзены перыяд складаецца ўсяго з двух атамаў: гелія і разгляданага намі элемента. Апішам асноўныя асаблівасці становішча вадароду ў перыядычнай сістэме.

1. Парадкавы нумар вадароду - 1, колькасць электронаў такое ж, адпаведна, пратонаў столькі ж. Атамная маса - 1,00795. Існуе тры ізатопа дадзенага элемента з масавымі лікамі 1, 2, 3. Аднак ўласцівасці кожнага з іх вельмі моцна адрозніваюцца, так як павелічэнне масы нават на адзінку менавіта для вадароду з'яўляецца адразу падвойным.
2. Тое, што на знешнім энергетычным узроўні ён змяшчае ўсяго адзін электрон, дазваляе паспяхова праяўляць яму як акісляльныя, так і аднаўленчыя ўласцівасці. Акрамя таго, пасля аддачы электрона ў яго застаецца свабодная арбіталей, якая прымае ўдзел у адукацыі хімічных сувязяў па донорно-акцэптарных механізму.
3. Вадарод - гэта моцны аднаўляльнік. Таму асноўным месцам яго лічыцца першая група галоўнай падгрупы, дзе ён узначальвае самыя актыўныя металы - шчолачныя.
4. Аднак пры ўзаемадзеянні з моцнымі адраджэнцам, такімі як, напрыклад, металы, ён можа быць і акісляльнікам, прымаючы электрон. Дадзеныя злучэння атрымалі назву гидридов. Па гэтай прыкмеце ён узначальвае падгрупу галагенаў, з якімі з'яўляецца падобным.
5. Дзякуючы зусім маленькай атамнай масе, вадарод лічыцца самым лёгкім элементам. Акрамя таго, яго шчыльнасць таксама вельмі малая, таму ён таксама з'яўляецца эталонам лёгкасці.

Такім чынам, відавочна, што атам вадароду - гэта зусім унікальны, непадобны на ўсе астатнія элемент. Такім чынам, ўласцівасці яго таксама асаблівыя, а ўтвараюцца простыя і складаныя рэчывы вельмі важныя. Разгледзім іх далей.

простае рэчыва

Калі казаць пра дадзены элеменце як пра малекуле, то трэба сказаць, што яна двухатомные. Гэта значыць вадарод (простае рэчыва) - гэта газ. Формула яго эмпірычная будзе запісвацца як Н _2, а графічная - праз адзінарную сігма-сувязь Н-М. Механізм адукацыі сувязі паміж атамамі - кавалентная Непалярныя.

Яшчэ Генры Кавендыш ў 1766 годзе здолеў адкрыць дадзенае рэчыва. Менавіта ён і даказаў, што вадарод - гэта газ, прычым такі, які здольны выбухаць на паветры. Пазней былі добра вывучаны ўласцівасці, стала ясна, што дадзенае рэчыва - самае лёгкае сярод вядомых.

Яшчэ пазней Лавуазье даў назву (як элементу, так і рэчыву на яго аснове) на латыні - hydrogenium, што ў перакладзе азначае "які нараджае ваду". У 1781 годзе першаадкрывальнік дадзенага элемента Генры Кавендыш даказаў, што вада - спалучэнне вадароду і кіслароду, гэта значыць гэта прадукт іх узаемадзеяння. А пра тое, што лёгкі газ яшчэ і вельмі гаручы, было вядома яшчэ ў XVI стагоддзі, гэта адбівалася ў запісах Парацэльса.

Такім чынам, малекулярны вадарод - гэта вельмі распаўсюджанае ў прыродзе і якое ўтвараецца натуральным шляхам газападобнае злучэнне, якое складаецца з двух атамаў, якое здольна выбухаць на паветры. Акрамя таго, малекула можа распадацца на атамы, якія бяруць удзел у ядзерных рэакцыях, ператвараючыся ў ядра гелія. Дадзеныя працэсы бесперапынна адбываюцца на Сонца і ў космасе, якія і з'яўляюцца асноўнымі пастаўшчыкамі дадзенага злучэння.

Вадарод - гэта рэчыва, якое здольна выяўляць сябе і як акісляльнік, і як аднаўляльнік. Таксама яно знаходзіць сабе вельмі шырокае прымяненне ў дзейнасці чалавека.

фізічныя ўласцівасці

Фізічныя параметры вадарод мае наступныя:

1. Тэмпература кіпення - (-252,76 ⁰ С).
2. Тэмпература плаўлення - (-259,2 ⁰ С).
3. У пазначаным інтэрвале тэмператур з'яўляецца бясколернай вадкасцю, якая не мае паху.
4. Пры вельмі высокім ціску існуюць снегообразные крышталі цвёрдага вадароду.
5. Пры пэўных умовах (высокі ціск і нізкія тэмпературы) здольны пераходзіць у металічнае стан.
6. Практычна нерастваральны ў вадзе, таму магчымы збор метадам выцяснення вады пры атрыманні ў лабараторных умовах.
7. Пры звычайных умовах вадарод - гэта газ, які не мае паху, колеру і густу.
8. З'яўляецца гаручым і выбуханебяспечным рэчывам.
9. Добра раствараецца ў металах, бо здольны дыфундзіраваў скрозь іх тоўшчу.
10. Прыкладна ў 14,5 разоў дадзены газ лягчэй паветра.

Крышталічная рашотка простага рэчывы малекулярная, сувязі слабыя, таму лёгка руйнуюцца.

хімічныя ўласцівасці

Як ужо гаварылася вышэй, вадарод здольны праяўляць як аднаўленчыя, так і акісляльныя ўласцівасці. Магчымыя ступені акіслення элемента +1; -1. Таму яго часта выкарыстоўваюць у прамысловасці для сінтэзаў і розных рэакцый.

Акісляльныя ўласцівасці вадароду

1. Узаемадзеянне з актыўнымі металамі (шчолачнымі і шчолачназямельныя) пры звычайных умовах прыводзіць да адукацыі солеподобных злучэнняў, званых гидридами. Напрыклад: LiH, CaH _2, KH, MgH ₂ і іншыя.
2. Злучэння з малаактыўны металамі пад уздзеяннем высокіх тэмператур ці моцнай асветленасці (фотахімічных ініцыяцыя рэакцый) таксама ўтвараюць гидриды.

Аднаўленчыя ўласцівасці вадароду

1. Ўзаемадзеянне пры звычайных умовах толькі з фторам (як моцным акісляльнікам). У выніку ўтворыцца фтороводород або плавікавай кіслата HF.
2. Ўзаемадзеянне практычна з усімі неметаламі, але пры пэўных досыць жорсткіх умовах. Прыклады злучэнняў: H ₂ S, NH _3, H ₂ O, PH _3, SiH ₄ і іншыя.
3. Аднаўляе металы з іх аксідаў да простых рэчываў. Гэта адзін з прамысловых спосабаў атрымання металаў, той, хто называе водородотермией.

Асобна варта вылучыць рэакцыі, якія выкарыстоўваюцца ў арганічным сінтэзе. Яны называюцца гидрированием - насычэннем вадародам і дегидрированием, гэта значыць яго адшчапленнем ад малекулы. На падставе гэтых спосабаў ператварэнняў атрымліваюць мноства вуглевадародаў і іншых арганічных злучэнняў.

Знаходжанне ў прыродзе

Вадарод - гэта самае распаўсюджанае рэчыва на нашай планеце і за яе межамі. Бо практычна ўсе міжзоркавае прастору і зоркі складаюцца менавіта з гэтага злучэння. У космасе ён можа існаваць у выглядзе:

• плазмы;
• газу;
• іёнаў;
• атамаў;
• малекул.

Існуе некалькі відаў розных па шчыльнасці аблокаў, якія складаюцца менавіта з гэтага рэчыва.

Што да распаўсюджвання канкрэтна ў зямной кары, то вадарод стаіць на другім месцы па ліку атамаў пасля кіслароду, яго прыблізна 17%. У вольным выглядзе сустракаецца рэдка, толькі ў нязначных колькасцях у складзе сухога паветра. Самае распаўсюджанае злучэнне дадзенага элемента - вада. Менавіта ў яе складзе ён і сустракаецца на планеце.

Таксама вадарод з'яўляецца абавязковай складовай часткай любога жывога арганізма. Прычым у целе чалавека на долю гэтага атама прыходзіцца 63%. Вадарод - гэта ДЗЕЙНАСЦІ, таму фармуе малекулы бялкоў, тлушчаў, вугляводаў і нуклеінавых кіслот, а таксама многіх іншых жыццёва важных злучэнняў.

атрыманне

Існуюць розныя спосабы атрымання разгляданага намі газу. Да іх адносіцца некалькі прамысловых і лабараторных варыянтаў сінтэзу.

Прамысловыя спосабы атрымання вадароду :

1. Паравая канверсія метану.
2. Газіфікацыя вугалю - працэс мае на ўвазе награванне вугалю до 1000 ⁰ С, у выніку чаго ўтвараецца вадарод і высокоуглеродный вугаль.
3. Электроліз. Дадзены метад можа выкарыстоўвацца толькі для водных раствораў розных соляў, так як расплавы не прыводзяць да Разраджаны вады на катодзе.

Лабараторныя спосабы атрымання вадароду:

1. Гідроліз гидридов металаў.
2. Дзеянне разведзеных кіслот на актыўныя металы і сярэдняй актыўнасці.
3. Узаемадзеянне шчолачных і шчолачназямельныя металаў з вадой.

Каб сабраць ўтвараецца вадарод, неабходна трымаць прабірку перавернутай уверх дном. Бо дадзены газ нельга сабраць так, як, напрыклад, вуглякіслы газ. Гэта вадарод, ён нашмат лягчэй паветра. Хутка знікае, а ў вялікіх колькасцях пры змешванні з паветрам выбухае. Таму і варта пераварочваць прабірку. Пасля яе запаўнення яе трэба зачыніць гумовым коркам.

Каб праверыць чысціню сабранага вадароду, варта паднесці да рыльца запаленую запалку. Калі бавоўна глухі і ціхі - значыць газ чысты, з мінімальнымі прымешкамі паветра. Калі ж гучны і свісцячы - брудны, з вялікай доляй старонніх кампанентаў.

галіне выкарыстання

Пры згаранні вадароду вылучаецца настолькі вялікая колькасць энергіі (цеплыні), што дадзены газ лічыцца самым выгадным палівам. Да таго ж экалагічна чыстым. Аднак на сённяшні дзень яго ўжыванне ў дадзенай галіне абмежавана. Гэта звязана з непрадуманымі да канца і не вырашанымі праблемамі сінтэзу чыстага вадароду, які быў бы прыдатны для выкарыстання ў якасці паліва ў рэактарах, рухавіках і партатыўных прыладах, а таксама ацяпляльных катлах жылых дамоў.

Бо спосабы атрымання дадзенага газу досыць дарагія, таму перш неабходна распрацаваць адмысловы метад сінтэзу. Такі, які дазволіць атрымліваць прадукт у вялікім аб'ёме і з мінімальнымі выдаткамі.

Можна вылучыць некалькі асноўных абласцей, у якіх знаходзіць прымяненне разгляданы намі газ.

1. Хімічныя сінтэзы. На падставе гидрирования атрымліваюць мыла, маргарыны, пластмасы. Пры ўдзеле вадароду сінтэзуецца метанол і аміяк, а таксама іншыя злучэння.
2. У харчовай прамысловасці - як дадатак Е949.
3. Авіяцыйная прамысловасць (ракетабудавання, самалётабудаванне).
4. Электраэнергетыка.
5. Метэаралогія.
6. Паліва экалагічна чыстага віду.

Відавочна, што вадарод так жа важны, як і распаўсюджаны ў прыродзе. Яшчэ вялікую ролю гуляюць ўтвараюцца ім розныя злучэння.

злучэння вадароду

Гэта складаныя, якія змяшчаюць атамы вадароду рэчывы. Можна вылучыць некалькі асноўных тыпаў падобных рэчываў.

1. Галогеноводороды. Агульная формула - HHal. Асаблівае значэнне сярод іх мае хларыд вадароду. Гэта газ, які раствараецца ў вадзе з адукацыяй раствора салянай кіслаты. Дадзеная кіслата знаходзіць шырокае прымяненне практычна ва ўсіх хімічных сінтэз. Прычым як арганічных, так і неарганічных. Хларыд вадароду - гэта злучэнне, якое мае эмпірычную формулу HCL і якое з'яўляецца адным з найбуйнейшых па аб'ёмах вытворчасці ў нашай краіне штогод. Таксама да галогеноводородам ставяцца йодоводород, фтороводород і бромоводород. Усе яны ўтвараюць адпаведныя кіслаты.
2. Лятучыя вадародныя злучэння неметаллов. Практычна ўсе яны досыць атрутныя газы. Напрыклад, серавадарод, метан, сіла, фосфин і іншыя. Пры гэтым вельмі гаручыя.
3. Гидриды - злучэнні з металамі. Ставяцца да класа соляў.
4. Гідраксіды: падставы, кіслоты і амфатэрныя злучэння. У іх склад абавязкова ўваходзяць атамы вадароду, адзін або некалькі. Прыклад: NaOH, K ₂ [AL (OH) _4], H ₂ SO ₄ і іншыя.
5. Гідраксід вадароду. Гэта злучэнне больш вядома як вада. Іншая назва аксід вадароду. Эмпірычная формула выглядае так - Н ₂ О.
6. Пераксіду вадароду. Гэта наймацнейшы акісляльнік, формула якога мае выгляд Н ₂ О _2.
7. Шматлікія арганічныя злучэнні: вуглевадароды, вавёркі, тлушчы, ліпіды, вітаміны, гармоны, эфірныя алеі і іншыя.

Відавочна, што разнастайнасць злучэнняў разгляданага намі элемента вельмі вяліка. Гэта яшчэ раз пацвярджае яго высокае значэнне для прыроды і чалавека, а таксама для ўсіх жывых істот.

Аксід вадароду - гэта лепшы растваральнік

Як ужо згадвалася вышэй, могілкі простага назву дадзенага рэчыва - вада. Складаецца з двух атамаў вадароду і аднаго кіслароду, злучаных паміж сабой кавалентная палярнымі сувязямі. Малекула вады з'яўляецца дыполь, гэта тлумачыць многія праяўляюцца, ёю ўласцівасці. У прыватнасці тое, што яна з'яўляецца універсальным растваральнікам.

Менавіта ў воднай асяроддзі адбываюцца практычна ўсе хімічныя працэсы. Унутраныя рэакцыі пластычнага і энергетычнага абмену ў жывых арганізмах таксама ажыццяўляюцца з дапамогай аксіду вадароду.

Вада па праве лічыцца самым важным рэчывам на планеце. Вядома, што без яе не зможа жыць ні адзін жывы арганізм. На Зямлі яна здольная існаваць у трох агрэгатных станах:

• вадкасць;
• газ (пар);
• цвёрдае (лёд).

У залежнасці ад ізатопа вадароду, якое ўваходзіць у склад малекулы, адрозніваюць тры выгляду вады.

1. Лёгкая або протиевая. Ізатоп з масавым лікам 1. Формула - Н ₂ О. Гэта звыклая форма, якую выкарыстоўваюць усе арганізмы.
2. Дэйтэрыевая або цяжкая, яе формула - D ₂ O. Змяшчае ізатоп ² Н.
3. Звышцяжкіх або тритиевая. Формула выглядае як Т ₃ О, ізатоп - ³ Н.

Вельмі важныя запасы прэснай протиевой вады на планеце. Ужо зараз у многіх краінах адчуваецца яе недахоп. Распрацоўваюцца спосабы апрацоўкі салёнай вады з мэтай атрымання пітной.

Пераксіду вадароду - гэта ўніверсальны сродак

Дадзенае злучэнне, як ужо згадвалася вышэй, выдатны акісляльнік. Аднак з моцнымі прадстаўнікамі можа паводзіць сябе і як аднаўляльнік таксама. Акрамя таго, валодае выяўленым бактэрыцыдным эфектам.

Іншая назва дадзенага злучэння - перакіс. Менавіта ў такім выглядзе яго выкарыстоўваюць у медыцыне. 3% раствор кристаллогидрата разгляданага злучэння - гэта медыцынскае лекі, якое ўжываюць для апрацоўкі невялікіх ран з мэтай іх абеззаражання. Аднак даказана, што пры гэтым гаенне раненні па часе павялічваецца.

Таксама пераксіду вадароду выкарыстоўваецца ў ракетным паліве, у прамысловасці для дэзінфекцыі і адбельвання, у якасці пенаўтваральніка для атрымання адпаведных матэрыялаў (пенапласту, напрыклад). Акрамя таго, перакіс дапамагае чысціць акварыумы, абескаляроўваюцца валасы і адбельваць зубы. Аднак пры гэтым наносіць шкоду тканінам, таму спецыялістамі ў гэтых мэтах не рэкамендуецца.