Las propiedades físicas de hidrógeno. Propiedades y uso de hidrógeno

El hidrógeno H – elemento químico, uno de los más comunes en nuestro universo. masa de hidrógeno como un elemento en la composición de materia es de 75% del contenido total de átomos de otro tipo. Él entra en la conexión más crucial y vital para el planeta – agua. Una característica distintiva de hidrógeno es también un hecho de que es el primer elemento en la tabla periódica de los elementos químicos D. I. Mendeleeva.

Descubrimiento y la investigación

La primera mención de hidrógeno en los escritos de fecha Paracelso en el siglo XVI. Sin embargo, su aislamiento a partir de una mezcla gaseosa de aire y la investigación propiedades inflamables se ha hecho en los científicos del siglo XVII Lemaire. El hidrógeno estudiado a fondo el químico Inglés y científico físico Henry Cavendish, que demostró empíricamente que la masa de hidrógeno más bajo en comparación con otros gases. En etapas posteriores del desarrollo de la ciencia, muchos científicos trabajaron con él, como Lavoisier, quien lo llamó "agua generada."

Característica de la situación PSKHE

Element, la apertura de la tabla periódica D. I. Mendeleeva – es hidrógeno. Propiedades físicas y químicas de los átomos presentan una cierta dualidad, como el hidrógeno pertenecen simultáneamente al primer grupo, los principales subgrupos si se comporta como un metal y da un solo electrón en el proceso de una reacción química, y el séptimo – en el caso de capa de valencia está completamente lleno, es decir, la recepción partículas negativas, lo que la caracteriza como similar a un halógeno.

Características de la estructura electrónica del elemento

Las propiedades del átomo de hidrógeno de sustancias complejas a la que está incluido, y una sustancia simple de N ₂ está determinada principalmente por la configuración electrónica de hidrógeno. La partícula tiene un electrón con Z = (-1), que gira en su órbita alrededor del núcleo que contiene un protón con una unidad de masa y carga positiva (1). Sus 1s configuración electrónica registran como ^1, lo que indica la presencia de una partícula negativa en sí mismo para la primera y única de hidrógeno s-orbitales.

Cuando aislamiento o de electrones de retroceso y un átomo del elemento tiene la propiedad de que se une con metales catión obtenido. Esencialmente ion hidrógeno – es partícula elemental positiva. Por lo tanto, el electrón carente de hidrógeno llamado simplemente un protón.

propiedades físicas

Cuando se describen las propiedades físicas de hidrógeno brevemente, es un gas incoloro, poco soluble con una masa relativa atómica de 2, 14,5 veces más ligero que el aire, la temperatura de licuefacción de -252.8 grados centígrados.

En el experimento, se puede ver fácilmente que el H ₂ es la más fácil. Es suficiente para llenar las tres bolas diferentes materiales – hidrógeno, dióxido de carbono, típicamente aire – y simultáneamente liberarlos de la mano. El más rápido que llega al suelo, que se llena con CO ₂ después de gotas sopladas mezcla de aire que comprende H ₂ y todo lugar al techo.

Un pequeño peso y el tamaño del hidrógeno partículas justifican su capacidad de penetrar a través de varios materiales. En el ejemplo de la misma pelota en este fácil de hacer un par de días después de que se desinfla como simplemente el gas pasará a través del caucho. Además, el hidrógeno puede acumularse en la estructura de ciertos metales (paladio o platino), y cuando se eleva la temperatura para evaporar de él.

hidrógeno Propiedad utilizarse con moderación en el laboratorio para su desplazar método de aislamiento de agua. Propiedades físicas de hidrógeno (tabla ilustra a continuación contiene los parámetros básicos) definen su ámbito de aplicación y métodos de preparación.

La composición isotópica

Al igual que muchos otros miembros del sistema periódico de los elementos químicos, hidrógeno tiene varios isótopos naturales, átomos es decir, con el mismo número de protones en el núcleo, pero diferente número de neutrones – partículas con masa carga cero y la unidad. Ejemplos de átomos que tienen propiedad similar – oxígeno, carbono, cloro, bromo y similares, incluyendo radiactivos.

Las propiedades físicas de hidrógeno ¹ H, el más extendido de los representantes de este grupo son significativamente diferentes de las de las características de sus compañeros. En particular, las diferentes características de las sustancias a la que pertenecen. Por lo tanto, hay un agua normal y deuterado que contiene en su composición en lugar de un átomo de hidrógeno con sólo un protón deuterio ² H – isótopo con dos partículas elementales: positiva y no cargados. Este isótopo es dos veces más pesada de lo normal de hidrógeno, lo que explica la diferencia fundamental en las propiedades de los compuestos que forman. La naturaleza del deuterio encontró en 3200 veces más raro que el hidrógeno. Tercer Representante – tritio, ³ H, en el núcleo que tiene dos protones y un neutrón.

Los métodos para preparar y aislar

Laboratory y métodos industriales de producción de hidrógeno son bastante diferentes. De este modo, pequeñas cantidades de gas es producido principalmente por las reacciones que implican minerales, y la producción a gran escala de cada vez más el uso de la síntesis orgánica.

Las siguientes reacciones químicas se utilizan en el laboratorio:

1. Las reacciones de metales alcalinos y alcalinotérreos con agua para formar alcalino y el gas deseado.
2. La electrólisis de una solución acuosa de electrolito en el ánodo se libera H ₂ ↑, y el cátodo – oxígeno.
3. hidruros de descomposición de metales alcalinos con agua, álcali y los productos son, respectivamente, el gas H ₂ ↑.
4. Reaccionando ácido diluido con metales para formar sales y H ₂ ↑.
5. La acción de un álcali en silicio, aluminio y zinc también contribuye a la liberación de hidrógeno en paralelo para formar sales complejas.

En beneficio gas industrial obtenida por técnicas tales como:

1. La descomposición térmica del metano en presencia de un catalizador con sus sustancias elementales constitutivos (350 grados alcanza el valor de tales parámetros como la temperatura) – hidrógeno H ₂ y C. ↑ carbono
2. La transmisión de vapor de agua a través del coque a 1000 ° C para formar dióxido de carbono CO ₂ y H ₂ ↑ (el método más común).
3. La conversión de gas metano en el catalizador de níquel a temperaturas de hasta 800 grados.
4. El hidrógeno es un subproducto durante la electrólisis de soluciones acuosas de cloruro de potasio o sodio.

interacciones químicas: disposiciones generales

Las propiedades físicas de hidrógeno explican en gran medida su comportamiento en los procesos de respuesta con un compuesto particular. Valencia del hidrógeno es 1, ya que se encuentra en la tabla periódica en el primer grupo, y exhibe un estado de oxidación diferente. En todos los compuestos, excepto hidruros, sd hidrógeno = (1+) en moléculas de tipo CNs, CN _2, CN ₃ – (1).

Una molécula de gas hidrógeno, forma proporcionando par de electrones generalizada, compuesto de dos átomos y bastante estable energéticamente, por esta razón, en condiciones normales más inertes en la reacción y entra en el cambio de condiciones normales. Dependiendo del grado de oxidación del hidrógeno como otras sustancias, puede servir tanto como un oxidante y un reductor.

Las sustancias que reaccionan para formar hidrógeno y

interacción Elemental para formar un complejo sustancias (a menudo a temperaturas elevadas):

1. El metal alcalino y alcalinotérreo + H = hidruro.
2. Halógeno + H ₂ = haluro de hidrógeno.
3. Azufre + = sulfuro de hidrógeno.
4. Oxygen + _H2O = agua.
5. Carbon + H = metano.
6. Nitrógeno + H ₂ = amoniaco.

Interacción con sustancias complejas:

1. Preparación de gas de síntesis a partir de monóxido de carbono e hidrógeno.
2. La recuperación de metales a partir de sus óxidos con H _2.
3. saturación de hidrógeno de hidrocarburos alifáticos insaturados.

enlace de hidrógeno

Las propiedades físicas de hidrógeno son tales que permita que, al estar en conexión con un elemento electronegativo, para formar un tipo especial de conexión con el mismo átomo de las moléculas adyacentes que tienen pares de electrones no compartidos (por ejemplo, oxígeno, nitrógeno y flúor). El ejemplo más claro de esto es una mejor visión de este fenómeno – es agua. Se puede decir enlaces de hidrógeno cosidas son más débiles que covalente o iónico, pero debido al hecho de que muchos de ellos tienen una influencia significativa en las propiedades de las sustancias. De hecho, enlace de hidrógeno – es la interacción electrostática, que se une moléculas de agua en dímeros y polímeros, lo que demuestra su alto punto de ebullición.

El hidrógeno en la composición de compuestos minerales

La composición de ácidos inorgánicos incluyen protón – átomo de catión tal como hidrógeno. residuo de ácido sustancia que tiene un grado de oxidación mayor que (-1) es dicho compuesto polibásico. En la actualidad hay varios átomos de hidrógeno, lo que hace la disociación de varias etapas en soluciones acuosas. Cada residuo de ácido de protones posterior separa de más difícil. Para cuantificar el contenido de hidrógeno en el medio ambiente está determinada por su acidez.

El hidrógeno contiene grupos hidroxilo y bases. Están conectados al átomo de hidrógeno del oxígeno, lo que resulta en el grado de oxidación de los residuos de álcali siempre igual a (-1). En el contenido de grupos hidroxilo en un entorno definido por su basicidad.

El uso de la actividad humana

Los cilindros con una sustancia, así como recipientes con otros gases licuados tales como el oxígeno, tienen un aspecto específico. Pintaron un color oscuro-verde con un rojo letras "hidrógeno" brillante. El gas se inyecta en el globo a una presión de alrededor de 150 atmósferas. Las propiedades físicas de hidrógeno, en particular la facilidad de estado de agregación gaseoso y se utiliza para el llenado con una mezcla de globos de helio, sonando globos, etc.

Hidrógeno, las propiedades físicas y químicas que las personas han aprendido a utilizar hace muchos años, en el momento involucrado en muchas industrias. Su masa principal va a la producción de amoníaco. También hidrógeno está implicado en la producción de metales (hafnio, germanio, galio, silicio, molibdeno, tungsteno, circonio, y otros) de los óxidos, hablando en la reacción como un agente reductor y una sal del ácido cianhídrico, alcohol metílico, y el combustible líquido también sintético. La industria alimentaria utiliza para convertir aceites vegetales en grasas sólidas.

propiedades químicas definidas, y la utilización de hidrógeno en diversos procesos de hidrogenación y la hidrogenación de grasas, carbón, hidrocarburos, aceites y aceite combustible pesado. Con él producir gemas, incandescente, pasar la forja y la soldadura de productos metálicos bajo la influencia de la llama de oxígeno-hidrógeno.