Fysiske egenskaber af hydrogen. Egenskaber og anvendelse af brint

Hydrogen H - grundstof, en af de mest almindelige i vores univers. massen af hydrogen som et element i stofsammensætningen er 75% af det totale indhold af atomer af en anden type. Han går ind i mest afgørende og vital forbindelse til planeten - vand. Et karakteristisk træk af hydrogen er også en kendsgerning, at han er det første element i det periodiske system af grundstoffer D. I. Mendeleeva.

Discovery og forskning

Den første omtale af brint i skrifter af Paracelsus dato tilbage til det sekstende århundrede. Men dets isolering fra en gasblanding af luft og brændbare egenskaber forskning er blevet foretaget i det syttende århundrede forskere Lemaire. Hydrogen grundigt studerede engelsk kemiker og fysiker videnskabsmand Henry Cavendish, som empirisk bevist, at massen af hydrogen laveste sammenlignet med andre gasser. I senere stadier af udviklingen af videnskab, mange forskere har arbejdet med ham, såsom Lavoisier, kaldte det "genererede vand."

Feature på situationen PSKHE

Element, åbner det periodiske system D. I. Mendeleeva - er hydrogen. Fysiske og kemiske egenskaber af atom udviser visse dobbelthed fordi Hydrogen samtidigt hører til den første gruppe, den største undergruppe, hvis den opfører sig som et metal og giver enkelt elektron i processen med kemisk reaktion og den syvende - i tilfælde af fuldstændigt fyldt valensskal, dvs. modtagelse negative partikler, der karakteriserer den som ligner et halogen.

Funktioner af den elektroniske struktur af elementet

Egenskaberne af hydrogenatomet af komplekse stoffer, hvortil det er inkluderet, og en enkel substans af _N2 er primært bestemt af den elektroniske udformning af brint. Partiklen har en elektron med Z = (-1), som roterer i sin bane omkring kernen indeholdende en proton med en masseenhed og positiv ladning (+1). Dens elektronisk konfiguration 1s registreret som ^1, som angiver tilstedeværelsen af en negativ partikel i sig selv for den første og eneste af Hydrogen s-orbitaler.

Når isolering eller rekyl elektron og et atom af elementet har den egenskab, at den forener med metaller opnåede kation. Væsentlige hydrogenion - er positiv elementær partikel. Derfor, elektronkanonen blottet for Hydrogen kaldet blot en proton.

fysiske egenskaber

Når der beskriver de fysiske egenskaber af hydrogen kort, det er en farveløs, tungtopløseligt gas med en relativ atommasse på 2, 14,5 gange lettere end luft, likvefaktion temperatur -252.8 grader celsius.

I eksperimentet, kan du nemt se, at _H2 er den nemmeste. Det er tilstrækkeligt at fylde de tre kugler forskellige stoffer - brint, kuldioxid, typisk luft - og samtidigt frigøre dem fra hånden. Hurtigere hele nå jorden, som er fyldt med _CO2 efter dråber luftblanding blæst omfattende _H2 og alle anledning til loftet.

En lille vægt og størrelse af partiklerne hydrogen begrunde sin evne til at trænge gennem forskellige materialer. På eksemplet med den samme bold i denne let at lave et par dage efter at han tømmes selv som simpelthen gas vil passere gennem gummi. Desuden kan hydrogen ophobes i strukturen af visse metaller (palladium eller platin), og når temperaturen hæves til fordampe fra den.

Ejendom hydrogen sparsomt anvendt i laboratoriet i sin isoleringsmetode fortrænge vand. Fysiske egenskaber af hydrogen (tabel illustreret nedenfor indeholder de grundlæggende parametre) definerer dets anvendelsesområde og fremstillingsmetoder.

Isotopsammensætning

Ligesom mange andre medlemmer af det periodiske system af grundstoffer, Hydrogen har flere naturlige isotoper, dvs. atomer med det samme antal protoner i kernen, men forskelligt antal neutroner - partikler med nul og enhedsladning masse. Eksempler på atomer, der har lignende egenskab - oxygen, carbon, chlor, brom og lignende, herunder radioaktivt.

Fysiske egenskaber af hydrogen ^1H, den mest udbredte af repræsentanterne for denne gruppe er signifikant forskellige fra dem af kendetegnene ved sine fæller. Især de forskellige funktioner på stoffer, de tilhører. Således er der en regelmæssig og deutereret vand indeholdende i sin sammensætning i stedet for et hydrogenatom, med kun én proton deuterium ^2H - isotop med to elementarpartikler: positive og uladede. Denne isotop er to gange tungere end normalt af brint, hvilket forklarer den grundlæggende forskel i egenskaberne af forbindelserne, som de danner. Arten af den deuterium fundet i 3200 gange sjældnere end hydrogen. Tredje repræsentant - tritium, ^3H, i kernen har to proton og en neutron.

Fremgangsmåder til fremstilling og isolering

Laboratorium og industrielle metoder til fremstilling af hydrogen er helt anderledes. Således bliver små mængder af gas primært produceres af reaktioner, der involverer mineraler og stor-skala produktion af stadig anvendelse organisk syntese.

Følgende kemiske reaktioner anvendes i laboratoriet:

1. Reaktioner af alkali- og jordalkalimetaller med vand til dannelse af alkali og den ønskede gas.
2. Elektrolyse af en vandig elektrolytopløsning ved anoden frigøres _H2 ↑, og katoden - oxygen.
3. Nedbrydningsprodukter hydrider af alkalimetaller med vand, alkali og produkterne er henholdsvis gassen _H2 ↑.
4. Omsætning af fortyndet syre med metaller til dannelse af salte og _H2 ↑.
5. Virkningen af alkali på silicium, aluminium og zink bidrager også til frigivelsen af hydrogen i parallel for at danne komplekse salte.

I industriel gas fordel opnået ved sådanne teknikker som:

1. Termisk dekomponering af methan i nærvær af en katalysator til dets konstituerende elementære stoffer (350 grader når værdien af en sådan parameter som temperatur) - hydrogen _H2 og carbon C. ↑
2. Transmission af vanddamp gennem koks ved 1000 ° C til dannelse af carbondioxid _CO2 og _H2 ↑ (den mest almindelige metode).
3. Konvertering af metangas på nikkel-katalysator ved temperaturer op til 800 grader.
4. Hydrogen er et biprodukt under elektrolyse af vandige opløsninger af kaliumchlorid eller natrium.

Kemiske interaktioner: almindelige bestemmelser

Fysiske egenskaber af hydrogen i vid udstrækning forklare dens opførsel i responsprocesser med en bestemt forbindelse. Valens af brint er 1, da det er placeret i det periodiske system i den første gruppe, og udviser en anderledes oxidationstrin. I alle forbindelser undtagen hydrider, hydrogen sd = (1+) i molekyler af typen ÆM, _CN2, CN ₃ - (1).

Et molekyle af hydrogengas, dannet ved at tilvejebringe generaliseret elektronpar, sammensat af to atomer og nogenlunde stabilt energisk, af denne grund under normale forhold flere inerte i reaktionen og kommer ind ved normalt ændrer sig. Afhængigt af graden af oxidation af hydrogen som andre stoffer, kan det tjene både som en oxidant og et reduktionsmiddel.

Stoffer, som reagerer under dannelse af hydrogen og

Elementært interaktion til dannelse af et kompleks stoffer (ofte ved forhøjede temperaturer):

1. Alkalimetal- og jordalkalimetal + H = hydrid.
2. Halogen + _H2 = halogenid.
3. Svovl + = hydrogensulfid.
4. Oxygen + _H2O = vand.
5. Carbon + H = methan.
6. Nitrogen + _H2 = ammoniak.

Interaktion med komplekse stoffer:

1. Fremstilling af syntesegas ud fra carbonmonoxid og hydrogen.
2. Genvinding af metaller fra deres oxider med _H2.
3. Hydrogen mætning af umættede alifatiske carbonhydrider.

hydrogenbinding

Fysiske egenskaber af hydrogen er således, at tillade det, er i forbindelse med en elektronegativ element, til dannelse af en speciel type forbindelse med det samme atom af de tilstødende molekyler med udelte elektronpar (fx oxygen, nitrogen og fluor). Det tydeligste eksempel på det er et bedre kig på dette fænomen - det er vand. Det kan siges sys hydrogenbindinger er svagere end kovalent eller ionisk, men på grund af det faktum, at mange af dem har en væsentlig indflydelse på egenskaberne af stoffer. Faktisk hydrogenbinding - er den elektrostatiske interaktion, der binder vandmolekyler i dimerer og polymerer, som beviser dets høje kogepunkt.

Hydrogen i sammensætningen af mineralblandinger

Sammensætningen af uorganiske syrer indbefatter proton - kation atom, såsom hydrogen. Stof syrerest som har en grad af oxidation større end (-1) siges polybasiske forbindelse. I øjeblikket er der adskillige hydrogenatomer, hvilket gør flertrins dissociation i vandige opløsninger. Hver efterfølgende protonsyre rest adskilles fra hårdere. At kvantificere hydrogenindholdet i miljøet bestemmes af dens surhedsgrad.

Hydrogen indeholde hydroxylgrupper og baser. De er forbundet til hydrogenatomet af oxygen, hvilket resulterer i graden af oxidation af alkali restkoncentrationer altid lig med (-1). På indholdet af hydroxylgrupper i et miljø defineret ved dens basicitet.

Anvendelsen af menneskelig aktivitet

Cylindre med et stof, såvel som beholdere med andre flydende gasser såsom oxygen, har en specifik udseende. De malede en darkish-grøn farve med en rød "Hydrogen" bogstaver. Gas injiceres ind i ballonen ved et tryk på ca. 150 atmosfærer. Fysiske egenskaber af hydrogen, især lethed af gasformig aggregattilstand og bruges til at fylde dem med en blanding af helium balloner, lydende balloner, etc.

Brint, de fysiske og kemiske egenskaber, som folk har lært at bruge for mange år siden, på det der er involveret i mange brancher øjeblik. Dets vigtigste masse går til produktion af ammoniak. Også hydrogen er involveret i produktion af metaller (hafnium, germanium, gallium, silicium, molybdæn, wolfram, zirconium og andre) af oxiderne, taler i reaktionen som et reduktionsmiddel og et salt af blåsyre, methylalkohol, og flydende brændstof også syntetisk. Fødevareindustrien bruger den til at konvertere vegetabilske olier i faste fedtstoffer.

Definerede kemiske egenskaber og brugen af hydrogen i forskellige hydrogeneringsprocesser og hydrogenering af fedtstoffer, kul, carbonhydrider, olier og olie. Med ham producere perler, glødelamper, tilbringer smedning og svejsning af metalprodukter under indflydelse af den ilt-brint flamme.