Hidrojen (Latince'den aydınger kağıdı: lat. Hidrojen - hidro = "su", gen = "üreten"; hidrojenyum - "su üreten"; H sembolü ile gösterilir) - periyodik element sisteminin ilk elemanı. Doğada yaygın olarak dağıtılır. Hidrojen 1 H'nin en yaygın izotopunun katyonu (ve çekirdeği) protondur. 1H çekirdeğinin özellikleri, organik maddelerin analizinde NMR spektroskopisinin yaygın olarak kullanılmasını mümkün kılar.

Üç hidrojen izotopunun kendi isimleri vardır: 1 H - protium (H), 2 H - döteryum (D) ve 3 H - trityum (radyoaktif) (T).

Basit madde hidrojen - H 2 - hafif renksiz bir gazdır. Hava veya oksijen ile karışım halinde yanıcı ve patlayıcıdır. Toksik olmayan. Etanol ve bir dizi metalde çözünelim: demir, nikel, paladyum, platin.

Hikaye

Asitlerin ve metallerin etkileşimi sırasında yanıcı gaz salınımı, bir bilim olarak kimyanın oluşumunun şafağında 16. ve 17. yüzyıllarda gözlendi. Mikhail Vasilyevich Lomonosov da doğrudan izolasyonuna işaret etti, ancak bunun flojiston olmadığını zaten kesinlikle fark etti. İngiliz fizikçi ve kimyager Henry Cavendish, 1766'da bu gazı inceledi ve ona "yanıcı hava" adını verdi. Yandığında, "yanıcı hava" su üretti, ancak Cavendish'in flojiston teorisine bağlılığı, onun doğru sonuçları çıkarmasını engelledi. Fransız kimyager Antoine Lavoisier, mühendis J. Meunier ile birlikte 1783'te özel gazometreler kullanarak suyun sentezini ve ardından su buharını kızgın demirle ayrıştırarak analizini gerçekleştirdi. Böylece "yanıcı havanın" suyun bir parçası olduğunu ve ondan elde edilebileceğini tespit etti.

adın kökeni

Lavoisier, hidrojene hidrogen adını verdi (diğer Yunanca ὕδωρ - su ve γεννάω - doğururum) - “suyu doğurmak”. Rus adı "hidrojen", 1824'te kimyager M.F. Solovyov tarafından - M.V. Lomonosov tarafından "oksijen" ile benzer şekilde önerildi.

yaygınlık

Evrende
Hidrojen evrende en bol bulunan elementtir. Tüm atomların yaklaşık %92'sini oluşturur (%8 helyum atomlarıdır, diğer tüm elementlerin birleşik payı %0,1'den azdır). Dolayısıyla hidrojen, yıldızların ve yıldızlararası gazın ana bileşenidir. Yıldız sıcaklıkları koşulları altında (örneğin, Güneş'in yüzey sıcaklığı ~ 6000 °C'dir), hidrojen plazma şeklinde bulunur; yıldızlararası uzayda, bu element tek tek moleküller, atomlar ve iyonlar şeklinde bulunur ve boyut, yoğunluk ve sıcaklıkta önemli ölçüde değişen moleküler bulutlar oluşturur.

Yerkabuğu ve canlı organizmalar
Hidrojenin yer kabuğundaki kütle oranı %1'dir - bu en yaygın onuncu elementtir. Bununla birlikte, doğadaki rolü kütle ile değil, diğer elementler arasındaki payı% 17 olan atom sayısı ile belirlenir (atomların oranı ~% 52 olan oksijenden sonra ikinci sırada). Bu nedenle, Dünya'da meydana gelen kimyasal süreçlerde hidrojenin önemi neredeyse oksijeninki kadar büyüktür. Yeryüzünde hem bağlı hem de serbest halde bulunan oksijenin aksine, Dünya'daki hemen hemen tüm hidrojen bileşikler biçimindedir; atmosferde basit bir madde şeklinde çok az miktarda hidrojen bulunur (hacimce %0.0005).
Hidrojen hemen hemen tüm organik maddelerin bir bileşenidir ve tüm canlı hücrelerde bulunur. Canlı hücrelerde, atom sayısına göre hidrojen neredeyse %50'dir.

Fiş

Basit maddeleri elde etmek için endüstriyel yöntemler, karşılık gelen elementin doğada bulunduğu forma, yani üretimi için hammaddenin ne olabileceğine bağlıdır. Böylece, serbest halde bulunan oksijen, sıvı havadan izole edilerek fiziksel olarak elde edilir. Hemen hemen tüm hidrojen bileşikler halindedir, bu nedenle onu elde etmek için kimyasal yöntemler kullanılır. Özellikle, ayrışma reaksiyonları kullanılabilir. Hidrojen üretmenin yollarından biri, suyun elektrik akımı ile ayrışmasının reaksiyonudur.
Hidrojen üretmek için ana endüstriyel yöntem, doğal gazın bir parçası olan metan suyu ile reaksiyondur. Yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilir:
CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2 −165 kJ

Bazen endüstride kullanılan hidrojen üretimi için laboratuvar yöntemlerinden biri, suyun elektrik akımıyla ayrıştırılmasıdır. Hidrojen genellikle laboratuvarda çinkonun hidroklorik asit ile reaksiyona girmesiyle üretilir.

Hidrojen atomu, dış (ve sadece) elektronik seviye 1'in elektronik formülüne sahiptir. s bir . Bir yandan, dış elektronik seviyede bir elektronun varlığı ile hidrojen atomu, alkali metal atomlarına benzer. Bununla birlikte, halojenler gibi, ilk elektronik seviyede 2'den fazla elektron bulunamayacağından, harici elektronik seviyeyi doldurmak için sadece bir elektronu yoktur. Hidrojenin, bazen periyodik sistemin çeşitli versiyonlarında yapılan periyodik tablonun hem birinci hem de sondan bir önceki (yedinci) grubuna aynı anda yerleştirilebileceği ortaya çıktı:

Basit bir madde olarak hidrojenin özellikleri açısından, halojenlerle daha çok ortak noktası vardır. Hidrojen ve halojenler metal değildir ve bunlara benzer şekilde iki atomlu moleküller (H 2) oluşturur.

Normal koşullar altında, hidrojen gaz halinde, aktif olmayan bir maddedir. Hidrojenin düşük aktivitesi, moleküldeki hidrojen atomları arasındaki bağın yüksek mukavemeti ile açıklanır, bu da onu kırmak için ya güçlü ısıtma ya da katalizörlerin kullanılmasını ya da her ikisinin aynı anda kullanılmasını gerektirir.

Hidrojenin basit maddelerle etkileşimi

metallerle

Metallerden hidrojen sadece alkali ve alkali toprak ile reaksiyona girer! Alkali metaller, grup I'in ana alt grubunun (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) metallerini içerir ve alkalin toprak metalleri, berilyum ve magnezyum (Ca, Sr, Ba) hariç, grup II'nin ana alt grubunun metalleridir. , Ra)

Aktif metallerle etkileşime girdiğinde, hidrojen oksitleyici özellikler sergiler, yani. oksidasyon durumunu düşürür. Bu durumda, iyonik bir yapıya sahip alkali ve toprak alkali metallerin hidritleri oluşur. Reaksiyon ısıtıldığında devam eder:

Moleküler hidrojen H2'nin oksitleyici bir ajan olduğu tek durumun aktif metallerle etkileşim olduğu belirtilmelidir.

metal olmayanlarla

Metal olmayanlardan hidrojen sadece karbon, nitrojen, oksijen, kükürt, selenyum ve halojenlerle reaksiyona girer!

Elmas, karbonun son derece inert allotropik bir modifikasyonu olduğundan, karbon grafit veya amorf karbon olarak anlaşılmalıdır.

Metal olmayanlarla etkileşime girdiğinde, hidrojen yalnızca indirgeyici bir maddenin işlevini yerine getirebilir, yani yalnızca oksidasyon durumunu artırabilir:

Hidrojenin karmaşık maddelerle etkileşimi

metal oksitler ile

Hidrojen, alüminyuma (dahil) kadar metallerin aktivite serisindeki metal oksitlerle reaksiyona girmez, ancak ısıtıldığında birçok metal oksidi alüminyumun sağına indirebilir:

metal olmayan oksitlerle

Metal olmayan oksitlerden hidrojen, nitrojen, halojenler ve karbon oksitleri ile ısıtıldığında reaksiyona girer. Hidrojenin metal olmayan oksitlerle olan tüm etkileşimleri arasında, karbon monoksit CO ile reaksiyonu özellikle not edilmelidir.

CO ve H2 karışımının kendi adı bile vardır - “sentez gazı”, çünkü koşullara bağlı olarak metanol, formaldehit ve hatta sentetik hidrokarbonlar gibi talep edilen endüstriyel ürünler ondan elde edilebilir:

asitlerle

Hidrojen inorganik asitlerle reaksiyona girmez!

Organik asitlerden hidrojen, yalnızca doymamış asitlerle ve ayrıca hidrojen tarafından indirgenebilen fonksiyonel gruplar içeren asitlerle, özellikle aldehit, keto veya nitro gruplarıyla reaksiyona girer.

tuzlarla

Sulu tuz çözeltileri durumunda, hidrojen ile etkileşimleri meydana gelmez. Bununla birlikte, hidrojen, orta ve düşük aktiviteye sahip bazı metallerin katı tuzları üzerinden geçirildiğinde, bunların kısmen veya tamamen indirgenmesi mümkündür, örneğin:

Halojenlerin kimyasal özellikleri

Halojenler, VIIA (F, Cl, Br, I, At) grubunun kimyasal elementlerinin yanı sıra oluşturdukları basit maddelerdir. Bundan sonra aksi belirtilmedikçe halojenler basit maddeler olarak anlaşılacaktır.

Tüm halojenler, bu maddelerin düşük erime ve kaynama noktalarına yol açan moleküler bir yapıya sahiptir. Halojen molekülleri iki atomludur, yani. formülleri genel formda Hal 2 olarak yazılabilir.

İyotun böyle özel bir fiziksel özelliği, yeteneği gibi not edilmelidir. süblimasyon veya başka bir deyişle, süblimasyon. süblimasyon katı haldeki bir maddenin ısıtıldığında erimediği, ancak sıvı fazı atlayarak hemen gaz haline geçtiği fenomeni çağırıyorlar.

Herhangi bir halojen atomunun dış enerji seviyesinin elektronik yapısı, ns 2 np 5 biçimindedir, burada n, halojenin bulunduğu periyodik tablonun periyot numarasıdır. Gördüğünüz gibi, halojen atomlarının sekiz elektronlu dış kabuğundan yalnızca bir elektron eksik. Bundan, pratikte de doğrulanan serbest halojenlerin baskın olarak oksitleyici özelliklerini varsaymak mantıklıdır. Bildiğiniz gibi, alt grupta aşağı doğru hareket ederken metal olmayanların elektronegatifliği azalır ve bu nedenle serideki halojenlerin aktivitesi azalır:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

Halojenlerin basit maddelerle etkileşimi

Tüm halojenler oldukça reaktiftir ve en basit maddelerle reaksiyona girer. Bununla birlikte, son derece yüksek reaktivitesi nedeniyle florin, diğer halojenlerin reaksiyona giremediği basit maddelerle bile reaksiyona girebileceği belirtilmelidir. Bu tür basit maddeler arasında oksijen, karbon (elmas), nitrojen, platin, altın ve bazı soy gazlar (ksenon ve kripton) bulunur. Şunlar. aslında, flor sadece bazı soy gazlarla reaksiyona girmez.

Kalan halojenler, yani. klor, brom ve iyot da aktif maddelerdir, ancak flordan daha az aktiftir. Oksijen, azot, karbon dışında hemen hemen tüm basit maddelerle elmas, platin, altın ve soy gazlar şeklinde reaksiyona girerler.

Halojenlerin metal olmayanlarla etkileşimi

hidrojen

Tüm halojenler hidrojen ile reaksiyona girerek hidrojen halojenürler genel formül HHal ile. Aynı zamanda, florun hidrojen ile reaksiyonu karanlıkta bile kendiliğinden başlar ve aşağıdaki denkleme göre bir patlama ile ilerler:

Klorun hidrojen ile reaksiyonu, yoğun ultraviyole ışınlama veya ısıtma ile başlatılabilir. Ayrıca bir patlama ile sızdırıyor:

Brom ve iyot, yalnızca ısıtıldığında hidrojen ile reaksiyona girer ve aynı zamanda iyot ile reaksiyon tersine çevrilebilir:

fosfor

Florun fosfor ile etkileşimi, fosforun en yüksek oksidasyon durumuna (+5) oksidasyonuna yol açar. Bu durumda, fosfor pentaflorür oluşumu meydana gelir:

Klor ve brom fosfor ile etkileşime girdiğinde, hem +3 oksidasyon durumunda hem de reaktanların oranlarına bağlı olarak +5 oksidasyon durumunda fosfor halojenürler elde etmek mümkündür:

Flor, klor veya sıvı brom atmosferinde beyaz fosfor olması durumunda, reaksiyon kendiliğinden başlar.

Fosforun iyot ile etkileşimi, diğer halojenlerden önemli ölçüde daha düşük oksitleme kabiliyeti nedeniyle sadece fosfor triiyodür oluşumuna yol açabilir:

gri

Flor, sülfürü en yüksek oksidasyon durumuna +6'ya oksitleyerek kükürt heksaflorür oluşturur:

Klor ve brom, kükürt ile reaksiyona girerek, +1 ve +2 için son derece olağandışı oksidasyon durumlarında kükürt içeren bileşikler oluşturur. Bu etkileşimler çok özeldir ve kimyadaki sınavı geçmek için bu etkileşimlerin denklemlerini yazma becerisi gerekli değildir. Bu nedenle, rehberlik için aşağıdaki üç denklem verilmiştir:

Halojenlerin metallerle etkileşimi

Yukarıda bahsedildiği gibi, flor, platin ve altın gibi aktif olmayan metaller dahil tüm metallerle reaksiyona girebilir:

Kalan halojenler platin ve altın hariç tüm metallerle reaksiyona girer:

Halojenlerin karmaşık maddelerle reaksiyonları

Halojenlerle yer değiştirme reaksiyonları

Daha aktif halojenler, yani. kimyasal elementleri periyodik tabloda daha yukarıda yer alan, oluşturdukları hidrohalik asitler ve metal halojenürlerden daha az aktif halojenleri uzaklaştırabilir:

Benzer şekilde, brom ve iyot, sülfürü sülfür ve/veya hidrojen sülfür çözeltilerinden uzaklaştırır:

Klor daha güçlü bir oksitleyici ajandır ve sulu çözeltisinde hidrojen sülfürü kükürte değil, sülfürik aside oksitler:

Halojenlerin su ile etkileşimi

Su, reaksiyon denklemine göre mavi alevle flor içinde yanar:

Brom ve klor, su ile flordan farklı reaksiyona girer. Flor oksitleyici bir madde olarak görev yaptıysa, klor ve brom suda orantısızlaşarak bir asit karışımı oluşturur. Bu durumda, reaksiyonlar geri dönüşümlüdür:

İyotun su ile etkileşimi o kadar önemsiz bir dereceye kadar ilerler ki, ihmal edilebilir ve reaksiyonun hiç ilerlemediği düşünülebilir.

Halojenlerin alkali çözeltilerle etkileşimi

Flor, sulu bir alkali çözeltisi ile etkileşime girdiğinde yine oksitleyici bir madde görevi görür:

Bu denklemi yazma yeteneği sınavı geçmek için gerekli değildir. Böyle bir etkileşimin olasılığı ve bu reaksiyonda florin oksitleyici rolü hakkındaki gerçeği bilmek yeterlidir.

Florin aksine, kalan halojenler alkali çözeltilerde orantısızdır, yani aynı anda oksidasyon durumlarını arttırır ve azaltırlar. Aynı zamanda klor ve brom durumunda sıcaklığa bağlı olarak iki farklı yönde akış mümkündür. Özellikle soğukta reaksiyonlar şu şekilde ilerler:

ve ısıtıldığında:

İyot, alkalilerle yalnızca ikinci seçeneğe göre reaksiyona girer, yani. iyodat oluşumu ile, çünkü hipoiyodit sadece ısıtıldığında değil, aynı zamanda normal sıcaklıklarda ve hatta soğukta da kararsızdır.

TANIM

Hidrojen Periyodik Tablodaki ilk elementtir. Tanım - Latince "hidrojenyum" dan H. İlk dönemde yer alan grup IA. Metal olmayanları ifade eder. Nükleer yük 1'dir.

Hidrojen en yaygın kimyasal elementlerden biridir - payı, atomik yüzdelere dönüştürüldüğünde 17.0 rakamı veren yer kabuğunun üç kabuğunun (atmosfer, hidrosfer ve litosfer) kütlesinin yaklaşık% 1'idir.

Bu elementin ana miktarı bağlı durumdadır. Böylece, su yaklaşık 11 wt içerir. %, kil - yaklaşık %1,5 vb. Karbonlu bileşikler şeklinde hidrojen, petrolün, yanıcı doğal gazların ve tüm organizmaların bir parçasıdır.

Hidrojen renksiz ve kokusuz bir gazdır (atomun yapısının bir diyagramı Şekil 1'de gösterilmiştir). Erime ve kaynama noktaları çok düşüktür (sırasıyla -259 o C ve -253 o C). Bir sıcaklıkta (-240 o C) ve basınç altında hidrojen sıvılaşabilir ve oluşan sıvının hızlı buharlaşması ile katı hale (şeffaf kristaller) dönüşür. Suda az çözünür - hacimce 2:100. Hidrojen, bazı metallerde, örneğin demirde çözünürlük ile karakterize edilir.

Pirinç. 1. Hidrojen atomunun yapısı.

Hidrojenin atom ve moleküler ağırlığı

TANIM

Göreceli atomik kütle element, belirli bir elementin atomunun kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranıdır.

Göreceli atom kütlesi boyutsuzdur ve Ar ile gösterilir ("r" indeksi, çeviride "göreceli" anlamına gelen İngilizce göreceli kelimesinin ilk harfidir). Atomik hidrojenin bağıl atom kütlesi 1.008 amu'dur.

Moleküllerin kütleleri, tıpkı atomların kütleleri gibi, atomik kütle birimleriyle ifade edilir.

TANIM

moleküler ağırlık Maddeye molekülün kütlesi denir ve atomik kütle birimleriyle ifade edilir. bağıl moleküler ağırlık maddeler, belirli bir maddenin bir molekülünün kütlesinin, kütlesi 12 a.m.u olan bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sine oranı olarak adlandırılır.

Hidrojen molekülünün iki atomlu - H 2 olduğu bilinmektedir. Bir hidrojen molekülünün bağıl moleküler ağırlığı şuna eşit olacaktır:

M r (H 2) \u003d 1.008 × 2 \u003d 2.016.

hidrojen izotopları

Hidrojenin üç izotopu vardır: protium 1 H, döteryum 2 H veya D ve trityum 3 H veya T. Kütle numaraları 1, 2 ve 3'tür. Protium ve döteryum stabildir, trityum radyoaktiftir (yarı ömrü 12,5 yıl). Doğal bileşiklerde döteryum ve protiyum ortalama olarak 1:6800 oranında (atom sayısına göre) bulunur. Trityum, doğada ihmal edilebilir miktarlarda bulunur.

Hidrojen atomu 1 H'nin çekirdeği bir proton içerir. Döteryum ve trityum çekirdekleri, protona ek olarak bir ve iki nötron içerir.

hidrojen iyonları

Bir hidrojen atomu, ya pozitif bir iyon ("çıplak" bir proton olan) oluşturmak için tek elektronunu bağışlayabilir ya da bir helyum elektron konfigürasyonuna sahip olan bir negatif iyon olmak için bir elektron kazanabilir.

Bir elektronun bir hidrojen atomundan tamamen ayrılması, çok büyük bir iyonlaşma enerjisinin harcanmasını gerektirir:

H + 315 kcal = H + + e.

Sonuç olarak, hidrojenin metaloidlerle etkileşiminde iyonik değil, sadece polar bağlar ortaya çıkar.

Nötr bir atomun fazla elektron bağlama eğilimi, elektron afinitesinin değeri ile karakterize edilir. Hidrojende oldukça zayıf bir şekilde ifade edilir (ancak bu, böyle bir hidrojen iyonunun bulunamayacağı anlamına gelmez):

H + e \u003d H - + 19 kcal.

Hidrojen molekülü ve atom

Hidrojen molekülü iki atomdan oluşur - H 2 . Hidrojen atomunu ve molekülünü karakterize eden bazı özellikler şunlardır:

Problem çözme örnekleri

ÖRNEK 1

Egzersiz yapmak	% 12,5 hidrojen içeren EN x genel formülünün hidritlerinin olduğunu kanıtlayın.
Çözüm	Numunenin kütlesini 100 g alarak hidrojen ve bilinmeyen elementin kütlelerini hesaplayın: m(H) = m(EN x)×w(H); m(H) = 100 × 0.125 = 12.5 gr. m (E) \u003d m (EN x) - m (H); m (E) \u003d 100 - 12,5 \u003d 87,5 gr. Hidrojen maddesinin miktarını ve ikincisinin molar kütlesini "x" olarak gösteren bilinmeyen bir elementi bulalım (hidrojenin molar kütlesi 1 g / mol):

Hidrojenin kimyasal ve fiziksel özelliklerini düşünmeye başlayarak, olağan durumda bu kimyasal elementin gaz halinde olduğu belirtilmelidir. Renksiz hidrojen gazı kokusuz ve tatsızdır. İlk kez, bu kimyasal element, bilim adamı A. Lavoisier'in suyla deneyler yapmasından sonra hidrojen olarak adlandırıldı, sonuçlarına göre dünya bilimi, suyun Hidrojen içeren çok bileşenli bir sıvı olduğunu öğrendi. Bu olay 1787'de meydana geldi, ancak bu tarihten çok önce hidrojen, bilim adamları tarafından "yanıcı gaz" adı altında biliniyordu.

Doğada hidrojen

Bilim adamlarına göre, hidrojen yerkabuğunda ve suda bulunur (toplam su hacminin yaklaşık %11.2'si). Bu gaz, insanlığın yüzyıllardır dünyanın bağırsaklarından çıkardığı birçok mineralin bir parçasıdır. Kısmen, hidrojenin özellikleri, hayvan ve bitki organizmaları için petrol, doğal gazlar ve kilin karakteristiğidir. Ancak saf haliyle, yani periyodik tablonun diğer kimyasal elementleriyle birleştirilmediğinde, bu gaz doğada son derece nadirdir. Bu gaz volkanik patlamalar sırasında yeryüzüne kaçabilir. Atmosferde eser miktarda serbest hidrojen bulunur.

Hidrojenin kimyasal özellikleri

Hidrojenin kimyasal özellikleri tek tip olmadığından, bu kimyasal element hem Mendeleev sisteminin I. grubuna, hem de sistemin VII. grubuna aittir. Birinci grubun temsilcisi olan hidrojen, aslında, dahil olduğu bileşiklerin çoğunda +1 oksidasyon durumuna sahip bir alkali metaldir. Aynı değerlik, sodyum ve diğer alkali metallerin karakteristiğidir. Bu kimyasal özellikler göz önüne alındığında, hidrojen bu metallere benzer bir element olarak kabul edilir.

Metal hidritlerden bahsediyorsak, hidrojen iyonunun negatif bir değeri vardır - oksidasyon durumu -1'dir. Na + H-, Na + Cl- klorür ile aynı şekilde inşa edilmiştir. Bu gerçek, Mendeleev sisteminin VII grubuna hidrojen atamasının nedenidir. Hidrojen, sıradan bir ortamda bulunmak şartıyla molekül halinde olup inaktiftir ve ancak kendisi için daha aktif olan metal olmayanlarla birleşebilir. Bu tür metaller flor içerir, ışık varlığında hidrojen klor ile birleşir. Hidrojen ısıtılırsa, Mendeleev'in periyodik sisteminin birçok elementiyle reaksiyona girerek daha aktif hale gelir.

Atomik hidrojen, moleküler hidrojenden daha aktif kimyasal özellikler sergiler. Oksijen molekülleri su oluşturur - H2 + 1/2O2 = H2O. Hidrojen halojenlerle etkileşime girdiğinde, hidrojen halojenürler H2 + Cl2 = 2HCl oluşur ve hidrojen bu reaksiyona ışık olmadan ve - 252 ° C'ye kadar yeterince yüksek negatif sıcaklıklarda girer. Hidrojenin kimyasal özellikleri, birçok metalin indirgenmesi için kullanılmasını mümkün kılar, çünkü reaksiyona girdiğinde hidrojen oksijeni metal oksitlerden emer, örneğin CuO + H2 = Cu + H2O. Hidrojen, amonyak oluşumunda yer alır, 3H2 + N2 = 2NH3 reaksiyonunda azot ile etkileşime girer, ancak bir katalizör kullanılması ve sıcaklık ve basıncın arttırılması şartıyla.

Hidrojen sülfür ile sonuçlanan H2 + S = H2S reaksiyonunda hidrojen sülfür ile etkileşime girdiğinde enerjik bir reaksiyon meydana gelir. Hidrojenin tellür ve selenyum ile etkileşimi biraz daha az aktiftir. Katalizör yoksa, yalnızca yüksek sıcaklıkların yaratılması koşuluyla saf karbon, hidrojen ile reaksiyona girer. 2H2 + C (amorf) = CH4 (metan). Bazı alkali ve diğer metallerle hidrojen aktivitesi sürecinde, örneğin H2 + 2Li = 2LiH gibi hidritler elde edilir.

Hidrojenin fiziksel özellikleri

Hidrojen çok hafif bir kimyasaldır. En azından bilim adamları şu anda hidrojenden daha hafif bir madde olmadığını iddia ediyorlar. Kütlesi havadan 14,4 kat daha hafiftir, yoğunluğu 0°C'de 0,0899 g/l'dir. -259.1 ° C sıcaklıklarda, hidrojen erime yeteneğine sahiptir - bu, çoğu kimyasal bileşiğin bir durumdan diğerine dönüşümü için tipik olmayan çok kritik bir sıcaklıktır. Sadece helyum gibi bir element, bu bağlamda hidrojenin fiziksel özelliklerini aşar. Kritik sıcaklığı (-240°C) olduğu için hidrojenin sıvılaştırılması zordur. Hidrojen, insanlık tarafından bilinen en ısı üreten gazdır. Yukarıda açıklanan tüm özellikler, insan tarafından belirli amaçlar için kullanılan hidrojenin en önemli fiziksel özellikleridir. Ayrıca, bu özellikler modern bilim için en alakalı olanlardır.

MINSK TEKNOLOJİ VE HAFİF ENDÜSTRİSİ TASARIMI KOLEJİ

Öz

disiplin: kimya

Konu: "Hidrojen ve bileşikleri"

Tarafından hazırlandı: 1. sınıf öğrencisi343 grup

Viskup Elena

Kontrol: Alyabyeva N.V.

Minsk 2009

Periyodik sistemdeki hidrojen atomunun yapısı

oksidasyon durumları

Doğada yaygınlık

Basit bir madde olarak hidrojen

hidrojen bileşikleri

bibliyografya

Periyodik sistemdeki hidrojen atomunun yapısı

Periyodik sistemin ilk elemanı (1. periyot, seri numarası 1). Diğer kimyasal elementlerle tam bir analojisi yoktur ve herhangi bir gruba ait değildir, bu nedenle tablolarda şartlı olarak IA grubuna ve / veya VIIA grubuna yerleştirilmiştir.

Hidrojen atomu, tüm elementlerin atomları arasında en küçük ve en hafif olanıdır. Atomun elektronik formülü 1s 1'dir. Bir elementin serbest haldeki olağan varoluş biçimi, iki atomlu bir moleküldür.

oksidasyon durumları

Daha elektronegatif elementlere sahip bileşiklerdeki hidrojen atomu, +1'lik bir oksidasyon durumu gösterir, örneğin, HF, H20, vb. Ve metal hidritli bileşiklerde, hidrojen atomunun oksidasyon durumu -1'dir, örneğin, NaH , CaH 2, vb. Tipik metaller ve metal olmayanlar arasında bir elektronegatiflik değeri ortalamasına sahiptir. Asetik asit veya alkol gibi organik çözücülerde, birçok organik bileşiği katalitik olarak indirgeyebilir: doymamış bileşiklerden doymuşa, bazı sodyum bileşikleri amonyak veya aminlere.

Doğada yaygınlık

Doğal hidrojen iki kararlı izotoptan oluşur - protium 1 H, döteryum 2 H ve trityum 3 H. Başka bir şekilde, döteryum D ve trityum T olarak gösterilir. Çeşitli kombinasyonlar mümkündür, örneğin HT, HD, TD, H 2, D 2, T2. Hidrojen, doğada kükürt (H 2 S), oksijen (su şeklinde), karbon, azot ve klor ile çeşitli bileşikler şeklinde daha yaygındır. Daha az sıklıkla fosfor, iyot, brom ve diğer elementler içeren bileşikler şeklinde. Tüm bitki ve hayvan organizmalarının, petrolün, fosil kömürlerin, doğal gazın, bir dizi mineral ve kayanın bir parçasıdır. Serbest halde, çok nadiren küçük miktarlarda bulunur - volkanik gazlarda ve organik kalıntıların ayrışma ürünlerinde. Hidrojen evrende en bol bulunan elementtir (yaklaşık %75). Güneşte ve çoğu yıldızın yanı sıra çoğunlukla hidrojen olan Jüpiter ve Satürn gezegenlerinde bulunur. Bazı gezegenlerde hidrojen katı halde bulunabilir.

Basit bir madde olarak hidrojen

Hidrojen molekülü, polar olmayan bir kovalent bağ ile bağlanmış iki atomdan oluşur. Fiziksel özellikler- renksiz ve kokusuz gaz. Uzayda diğer gazlardan daha hızlı yayılır, küçük gözeneklerden geçer ve yüksek sıcaklıklarda çeliğe ve diğer malzemelere nispeten kolayca nüfuz eder. Yüksek ısı iletkenliğine sahiptir.

Kimyasal özellikler. Normal durumunda, düşük sıcaklıklarda aktif değildir, ısıtmadan flor ve klor ile reaksiyona girer (ışık varlığında).

H 2 + F 2 2HF H 2 + Cl 2 hv 2HCl

Metal olmayanlarla metallerden daha aktif olarak etkileşime girer.

Çeşitli maddelerle etkileşime girdiğinde hem oksitleyici hem de indirgeyici özellikler sergileyebilir.

hidrojen bileşikleri

Hidrojen bileşiklerinden biri halojenlerdir. Hidrojen, VIIA grubunun elementleri ile birleştiğinde oluşurlar. HF, HCl, HBr ve HI, suda yüksek oranda çözünür olan renksiz gazlardır.

Cl2 + H2OHClO + HCl; HClO-klorlu su

HBr ve HI tipik indirgeyici ajanlar olduğundan, HCl gibi değişim reaksiyonu ile elde edilemezler.

CaF 2 + H 2 SO 4 \u003d CaSO 4 + 2HF

Su, doğada en yaygın hidrojen bileşiğidir.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Rengi yok, tadı yok, kokusu yok. Çok zayıf elektrolit, ancak birçok metal ve metal olmayan, bazik ve asidik oksitlerle aktif olarak reaksiyona girer.

2H20 + 2Na \u003d 2NaOH + H2

H20 + BaO \u003d Ba (OH) 2

3H 2 O + P 2 O 5 \u003d 2H 3 PO 4

Ağır su (D 2 O) izotopik bir su çeşididir. Maddelerin ağır sudaki çözünürlüğü normal sudakinden çok daha azdır. Ağır su, canlı organizmalardaki biyolojik süreçleri yavaşlattığı için zehirlidir. Suyun tekrarlanan elektrolizi sırasında elektroliz kalıntısında birikir. Nükleer reaktörlerde soğutucu ve nötron moderatörü olarak kullanılır.

Hidrürler - hidrojenin metallerle (yüksek sıcaklıkta) veya hidrojenden daha az elektronegatif metal olmayanlarla etkileşimi.

Si + 2H 2 \u003d SiH 4

Hidrojen, 16. yüzyılın ilk yarısında keşfedildi. Paracelsus. 1776'da G. Cavendish ilk olarak özelliklerini araştırdı, 1783-1787'de A. Lavoisier, hidrojenin suyun bir parçası olduğunu gösterdi, onu kimyasal elementler listesine dahil etti ve "hidrojen" adını önerdi.

bibliyografya

1. M.B. Volovich, O.F. Kabardey, R.A. Lidin, L.Yu. Alikberova, V.S. Rokhlov, V.B. Pyatunin, Yu.A. Simagin, S.V. Simonovich / Okul Çocukları El Kitabı / Moskova "AST-BASIN KİTABI" 2003.

2. I.L. Knunyats / Kimya Ansiklopedisi / Moskova "Sovyet Ansiklopedisi" 1988

3. I.E. Shimanovich / Kimya 11 / Minsk "Halkın Asvetası" 2008

4. F. Cotton, J. Wilkinson / Modern inorganik kimya / Moskova "Mir" 1969