Водород. Соединения водорода: 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. 

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+ O₂­2NaCl + 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. 

{mospagebreak}

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  MeH_n - сильные восстановители за счёт водорода в степени окисления (-1).

Разлагаются водой и кислотами: 

NaH + H₂O ® NaOH + H₂­CaH₂ + 2H₂O ® Ca(OH)₂ + 2H₂­LiH + 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.

 

29.06.2015