Водород

Водород H - первый элемент в периодической системе, самый распространённый элемент во Вселенной (92%); в земной коре массовая доля водорода составляет всего 1%.
Впервые выделен в чистом виде Г. Кавендишем в 1766 г. В 1787г. А.Лавуазье доказал, что водород - химический элемент.
Атом водорода состоит из ядра и одного электрона. Электронная конфигурация - 1S1.  Молекула водорода двухатомная. Связь ковалентная неполярная.
 
Радиус атома - (0,08 нм);
потенциал ионизации (ПИ) - (13,6 эВ);
электроотрицательность (ЭО) - (2,1);
степени окисления ­­- (-1; +1).
 
Изотопы:
 

1
    Н - протий (99,98% по массе);
1

 

2
    D - дейтерий (0,02%);
1

 

3
    T - тритий (получен искусственно).
1

 
Физические свойства.
 
Водород - газ, бесцветный, без запаха; t°кип = -253°C; t°пл = -259°C; почти не растворяется в воде (в 100V H2O растворяется 2V H2); легче воздуха. D (по воздуху) = 0,069.
 
Способы собирания.


Вытеснением воды                   Вытеснением воздуха
    
    
Получение
 

      1)     взаимодействие активных металлов с кислотами - неокислителями:

 
Zn + 2HCl ® ZnCl2 + H2­
 

      2)     взаимодействие алюминия (или цинка) с водными растворами щелочей:

 
2Al + 2NaOH + 6H2O ® 2Na[Al(OH)4] + 3H2­
 

      3)     электролиз воды и водных растворов щелочей и солей:

 
2H2O ® 2H2­ + O2­
2NaCl + 2H2O ® H2­ + Cl2­ + 2NaOH
 

      4)     пропускание паров воды над раскалённым углём при 1000°C:

 
C + H2O « CO + H2
 

      5)     конверсия метана при 900°C:

CH4 + H2O « CO + 3H2
 
Методы (1,2) используют в лаборатории, (3-5) используют в промышленности.
 
Химические свойства
 
При обычных условиях малоактивен (реагирует только с фтором)
 
Восстановительные свойства:
 

      1)     с неметаллами:

2H20 + O2 ® 2H2+1O
(со взрывом при поджоге)
 
H20 + S  –150-250°®  H2+1S
 
 
3H20 + N2  ¬p;t°®  2NH3+1
(в присутствии железного катализатора)
 
H20 + F2 ® 2HF
(со взрывом)
 
H2 + I2  ¬t°®  2H+1I-1
 
 

      2)     с оксидами металлов:

H20 + СuO  –t°®  Cu + H2O
 
(метод получения малоактивных металлов Pb, Mo, W, Ni, Cu и др. из их оксидов)
 
Окислительные свойства
 

      3)     с щелочными и щелочноземельными металлами:

 
H20 + 2Li0 ® 2Li+1H-1
H20 + Ca0 ® Ca+2H2-1
 
Гидриды  MeHn - сильные восстановители за счёт водорода в степени окисления (-1). Разлагаются водой и кислотами:
 
NaH + H2O ® NaOH + H2­
CaH2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + 2H2­
LiH + HCl ® LiCl + H2­
 
Применение
 

      1)     Для промышленного синтеза NH3, HCl, CH3OH (реакцией CO + 2H2  –p;t°;kat®  CH3OH)

 

      2)     Восстановление редких металлов из оксидов (W, Mo и др.).

 

      3)     Гидрирование органических соединений (в частности, гидрогенизация растительных масел в твёрдые жиры).

 

      4)     Для сварки и резки металлов водородно-кислородным пламенем.

Другие записи

10.06.2016. Состав воздуха
Компонент Объемное содержание % Массовое содержание % N2 78,09 75,50 O2 20,95 23,15 Ar 0,933 1,292 CO2 0,03 0,046 Ne 1,8 10-3 1,4 10-3 He…
10.06.2016. Растворимость твердых веществ
Растворимость веществ, являющихся твердыми при температуре растворения, выражена через массовый коэффициент растворимости k (в граммах безводного вещества на 100 г воды). Как правило, растворимость приведена…
10.06.2016. Растворимость газообразных и жидких веществ
Приведена растворимость жидких веществ (отмечено рядом с формулой) и газов (остальные вещества). Растворимость выражена массовым коэффициентом растворимости k (в граммах вещества на 100 г воды)б объемным…
10.06.2016. Подгруппа углерода
УГЛЕРОД Аллотропия Алмаз Кристаллическое вещество, прозрачное, сильно преломляет лучи света, очень твёрдое, не проводит электрический ток, плохо проводит тепло, r = 3,5 г/см3; t°пл. = 3730°C; t°кип. = …
10.06.2016. Кислотно-основные индикаторы
Приведены распространенные в лабораторной практике кислотно-основные индикаторы в порядке возрастания значений рН, вызывающих изменение окраски. Первая окраска соответствует значениям рН до интервала,…