الهيدروجين - ما هو هذا الاشياء؟ الخواص الكيميائية والفيزيائية للهيدروجين

كل عنصر كيميائي له مكانه الخاص مكانتها في نظام الدوري، وهو ما يعكس الخصائص التي أظهرتها لهم ويتحدث عن التركيب الإلكتروني الخاص به. ومع ذلك، هناك واحد معين من كل ذرات، والتي تأخذ خليتين فقط. وهي تقع في اثنين المعاكس تماما في الخصائص التي أظهرتها مجموعة من العناصر. هو الهيدروجين. هذه الميزات جعلها فريدة من نوعها.

الهيدروجين - ليست مجرد عنصر، ولكن مادة بسيطة، وكذلك جزءا لا يتجزأ من العديد من المركبات المعقدة، الاحيائية وعنصر عضوي المنشأ. ولذلك، فإننا نعتبر خصائصه وخصائص بالتفصيل.

الهيدروجين هو العنصر الكيميائي

الهيدروجين - عنصر من المجموعة الأولى من المجموعة الرئيسية، فضلا عن المجموعة السابعة من المجموعة الرئيسية في فترة صغيرة الأولى. وتتألف هذه الفترة من اثنين فقط من الذرات: الهليوم والاتصال عنصر. وصفنا الملامح الرئيسية لموقف الهيدروجين في نظام الدوري.

1. عدد ترتيبي من الهيدروجين - 1، وعدد الإلكترونات هو نفسه، وعلى التوالي، والبروتونات قدر. الكتلة الذرية - 1.00795. هناك ثلاثة نظائر العنصر مع أرقام كتلة 1، 2، 3. ومع ذلك، فإن خصائص كل تختلف اختلافا كبيرا، وذلك لأن الزيادة في الكتلة لكل وحدة حتى مرة واحدة فقط لالهيدروجين مزدوجة.
2. كون الخارجي مستوى الطاقة أنه يحتوي على إلكترون واحد فقط، يمكن أن يكون بنجاح على حد سواء تأكسد والحد من الخصائص. وبالإضافة إلى ذلك، بعد الإلكترون نكص انه لا يزال حرا المدارية، التي تشارك في تكوين الروابط الكيميائية آلية المانحين متقبل.
3. الهيدروجين - هو عامل مختزل قوي. ولذلك، فهو يعتبر أن يكون المكان الرئيسي للمجموعة الأولى من المجموعة الرئيسية، حيث قاد المعادن الأكثر نشاطا - قلوية.
4. ومع ذلك، من خلال التفاعل مع وكلاء قوي الحد من مثل، على سبيل المثال، والمعادن، وأنه قد يكون للأكسدة، وقبول الإلكترون. هذه المركبات تسمى هدريدات. وعلى هذا الأساس وهو يقود مجموعة فرعية من الهالوجينات، وهو ما شابه ذلك.
5. ونظرا للكتلة ذرية صغيرة جدا من الهيدروجين يعتبر أخف عنصر. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الكثافة هي أيضا صغيرة جدا، لذلك هو أيضا معيارا لسهولة.

وبالتالي، فمن الواضح أن ذرة الهيدروجين - هي فريدة من نوعها تماما، على عكس كل عنصر آخر. وبالتالي، فإن خصائص بل هو أيضا خاص، وشكلت المواد البسيطة والمعقدة هي مهمة جدا. دعونا النظر لهم أكثر من ذلك.

مادة بسيطة

إذا كنا نتحدث عن هذا العنصر كناقل، لا بد من القول أنه من ثنائي الذرة. وهذا هو، الهيدروجين (مادة بسيطة)، - غاز. هو مكتوب في صيغة تجريبية كما H _2، والرسومات - من خلال سيغما السندات H-H واحد. آلية تشكيل الرابطة بين ذرات - والتساهمية غير القطبية.

في 1766 كان حتى هنري كافنديش قادرا على فتح مادة. أنه ثبت أن الهيدروجين - غاز واحدة التي هي قادرة على تفجير في الهواء. وفي وقت لاحق، والخصائص تم دراستها جيدا، واتضح أن هذه المادة - الأخف وزنا بين المشاهير.

لا يزال في وقت لاحق أعطى لافوازييه الاسم (كعنصر، ومادة بناء على ذلك) في اللغة اللاتينية - "ولادة المياه" hydrogenium، وهو ما يعني مكتشف 1781 godu هذا العنصر ثبت هنري كافنديش أن المياه - مزيج من الهيدروجين والأكسجين، أي هو نتاج رد فعل منه. وهذا الغاز الخفيف هو أيضا شديد الاشتعال، وكان معروفا بالفعل في القرن السادس عشر، وقد انعكس هذا في سجلات باراسيلسوس.

وهكذا، والهيدروجين الجزيئي - هو أمر شائع جدا في الطبيعة والتي تحدث بشكل طبيعي مركب غازي يتكون من ذرتين التي هي قادرة على تفجير في الهواء. وعلاوة على ذلك، فإن جزيء يمكن أن تتحلل إلى ذرات، التي تشارك في التفاعلات النووية، وتحول إلى نواة الهيليوم. هذه العمليات تحدث بشكل مستمر في الشمس وفي الفضاء، والتي هي المورد الرئيسي للمجمع.

الهيدروجين - وهي مادة قادرة على التعبير عن أنفسهم، وبصفته وكيلا المؤكسدة، وكعامل مختزل. أيضا، بل هو يستخدم على نطاق واسع جدا في الأنشطة البشرية.

الخصائص الفيزيائية

المعلمات المادية من الهيدروجين لديه ما يلي:

1. نقطة الغليان - (-252.76 ⁰ C).
2. نقطة انصهار - (-259.2 ⁰ C).
3. في نطاق درجات الحرارة يشار إليه هو سائل عديم اللون، عدم وجود رائحة.
4. في الضغوط العالية جدا وجود snowlike بلورات من الهيدروجين الصلبة.
5. في ظروف معينة (ارتفاع الضغط ودرجات الحرارة المنخفضة) للتحويل إلى حالة المعدنية.
6. غير قابلة للذوبان في الماء عمليا، وبالتالي فإن تهمة ممكن من النزوح من الماء في إعداد في المختبر.
7. في ظل الظروف العادية من الهيدروجين - غاز، وهو عديم الرائحة، عديم اللون والمذاق.
8. مواد قابلة للاشتعال والانفجار.
9. يذوب جيدا في المعادن، كما هو قادرة على الانتشار عبر سمكها.
10. ما يقرب من 14.5 أضعاف غاز أخف من الهواء.

الكريستال المشبك من المواد الجزيئية بسيطة، التواصل الضعيف، دمرت بسهولة.

الخواص الكيميائية

كما ذكر أعلاه، يمكن أن تظهر الهيدروجين على حد سواء تخفيض وخصائص المؤكسدة. قوة الأكسدة المحتملة للعنصر 1؛ -1. ولذلك، فإنه كثيرا ما يستخدم في صناعة لمختلف التوليفات وردود الفعل.

خصائص أكسدة الهيدروجين

1. التفاعل مع النشطة المعادن (القلوية والقلوية الترابية) في ظل الظروف التقليدية يؤدي إلى تكوين مركبات تشبه الملح دعا هدريدات. على سبيل المثال: ليه، CAH _2، KH، MGH _2، وغيرها.
2. مركبات المعادن مع أقل نشاطا في درجات حرارة عالية أو إضاءة قوية (لالضوئي رد فعل الشروع) أيضا تشكيل هدريدات.

الهيدروجين الحد من الخصائص

1. التفاعل تحت ظروف طبيعية فقط مع الفلور (كعامل مؤكسد قوي). ونتيجة لذلك، فلوريد الهيدروجين أو HF حمض الهيدروفلوريك.
2. التفاعل مع ما يقرب من جميع المعادن غير، ولكن تحت شروط معينة صارمة إلى حد ما. أمثلة من المركبات: H ₂ S، NH _3، H ₂ O، PH _{3، 4} سيح وغيرها.
3. يستعيد المعادن من أكاسيد على مواد بسيطة. هذه هي واحدة من الصناعية طرق لإنتاج المعادن vodorodotermiey -called.

يجب علينا أيضا تسليط الضوء على ردود الفعل التي تستخدم في توليفات العضوية. فهي تسمى الهدرجة - الهيدروجين والتشبع الهيدروجين، وهذا هو، انشقاق في الفترة من الجزيء. واستنادا إلى هذه الأساليب، عدد وافر من التحولات من الهيدروكربونات والمركبات العضوية الأخرى.

ويجري في الطبيعة

الهيدروجين - هو المادة الأكثر شيوعا على كوكبنا وخارجها. بعد كل شيء، وكلها تقريبا من الفضاء بين النجوم والنجوم مصنوعة من هذا المركب معين. في الفضاء، يمكن أن توجد في شكل:

• البلازما.
• الغاز.
• الأيونات.
• الذرات.
• الجزيئات.

وهناك عدة أنواع من الغيوم كثافة مختلفة، تتكون على وجه التحديد من هذه المادة.

يتحدث تحديدا انتشار في القشرة الأرضية، والهيدروجين في المركز الثاني على عدد من ذرات الأكسجين بعد على ما يقرب من 17٪. شكل حر أمر نادر الحدوث، إلا بكميات صغيرة كجزء من الهواء الجاف. مجمع الأكثر شيوعا لهذا العنصر - الماء. هو في هيكلها وانها وجدت على هذا الكوكب.

أيضا، والهيدروجين هو جزء لا يتجزأ من أي كائن حي. وعلاوة على ذلك، 63٪ من الجسم البشري في جزء صغير من الذرات. الهيدروجين - العنصر هو عضوي المنشأ وبالتالي يولد جزيئات من البروتينات والدهون والكربوهيدرات والأحماض النووية، وكذلك العديد من المركبات الحيوية الأخرى.

استقبال

هناك طرق مختلفة للحصول على الغاز تحت رعاية الولايات المتحدة. وتشمل هذه عدة أنواع التوليف الصناعية والمختبر.

العمليات التجارية ل إنتاج الهيدروجين :

1. تحويل غاز الميثان البخار.
2. تغويز الفحم - عملية تنطوي على تسخين الكربون إلى 1000 ⁰ C، وبالتالي تكوين الهيدروجين وكثافة الكربون.
3. التحليل الكهربائي. ويمكن استخدام هذا الأسلوب فقط من أجل المحاليل المائية من مختلف الأملاح كما تذوب لا يؤدي إلى الماء تفريغها عند الكاثود.

طرق مختبر لإنتاج الهيدروجين:

1. التحلل من هدريدات المعدنية.
2. العمل من الأحماض المخففة على المعادن النشطة والنشاط الثانوي.
3. تفاعل المعادن الأرضية القلوية والقلوية مع الماء.

لجمع إنتاج الهيدروجين، فمن الضروري للحفاظ على أنبوب رأسا على عقب. بعد كل شيء، والغاز لا يمكن جمعها، على سبيل المثال، وثاني أكسيد الكربون. هو الهيدروجين، فمن أخف بكثير من الهواء. يختفي بسرعة، وبكميات كبيرة عند مزجه مع ينفجر الهواء. لذلك، يجب أن تتحول الأنبوب. بعد الانتهاء منه يجب أن تكون مغلقة مع سدادة مطاطية.

للتحقق من نقاء الهيدروجين التي جمعت يجب تقديمهم إلى عنق مباراة مضاءة. إذا القطن مملة والهدوء - حتى الغاز نظيفة، مع الشوائب الهواء الحد الأدنى. إذا كان صفير عال - القذرة، مع حصة كبيرة من المكونات الأجنبية.

مجالات استخدام

أثناء احتراق الهيدروجين صدر هو كمية كبيرة جدا من الطاقة (الحرارة) أن وقود الغاز هو الأكثر فائدة. وبالإضافة إلى ذلك، غير ملوثة للبيئة. اليوم، ومع ذلك، واستخدامه محدودة في هذا المجال. ويرجع ذلك إلى غير حكيم حل مشاكل توليف الهيدروجين النقي، التي من شأنها أن تكون مناسبة للاستخدام كوقود في محركات المفاعلات والأجهزة المحمولة، وكذلك مراجل التدفئة المنازل ليس تماما.

في الواقع، طرق لإعداد الغاز غالية نوعا ما، وذلك قبل فمن الضروري تطوير طريقة تركيب خاص. واحدة من شأنها أن تسمح للحصول على المنتج على نطاق واسع وبأقل جهد ممكن.

هناك العديد من المجالات الرئيسية التي يستخدم فيها الغاز قيد النظر من قبلنا.

1. التركيب الكيميائي. واستنادا إلى الحصول على الصابون هدرجة والسمن والبلاستيك. عندما المشاركة الهيدروجين تصنيعه الميثانول والأمونيا، وغيرها من المركبات.
2. في صناعة المواد الغذائية - كما المضافة E949.
3. صناعة الطيران (الصواريخ والطائرات).
4. الطاقة الكهربائية.
5. الأرصاد الجوية.
6. وقود مظهر أكثر نظافة.

ومن الواضح أن الهيدروجين لا يقل أهمية عن توزيعها في الطبيعة. لا تزال تلعب دورا هاما شكلوا مركبات مختلفة.

مركبات الهيدروجين

هذه المادة المعقدة التي تحتوي على ذرات الهيدروجين. ويمكن تحديد عدة أنواع أساسية من تلك المواد.

1. هاليدات. الصيغة العامة - HHal. أهمية خاصة بينها هو كلوريد الهيدروجين. هذا الغاز، الذي يذوب في الماء لتشكيل محلول حمض الهيدروكلوريك. ويستخدم هذا الحمض على نطاق واسع في توليفات الكيميائية كلها تقريبا. وعلاوة على ذلك، سواء العضوية وغير العضوية. كلوريد الهيدروجين - مجمع جود التجريبية صيغة HCL وتعد واحدة من أكبر الشركات في مجال إنتاج سنويا في هذا البلد. وهناك أيضا هاليد الهيدروجين تشمل يوديد الهيدروجين، فلوريد الهيدروجين وبروميد الهيدروجين. أنهم جميعا تشكل حمض المقابلة.
2. الهيدروجين متقلبة المركبات اللافلزية. جميعهم تقريبا من الغازات السامة جدا. على سبيل المثال، كبريتيد الهيدروجين والميثان وسيلاني، الفوسفين، وغيرها. ومن شديد الاشتعال.
3. هدريدات - مركبات مع الفلزات. الرجوع إلى أملاح الطبقة.
4. هيدروكسيدات: قواعد، والأحماض، ومركبات مذبذب. مطلوب تكوين لتشمل ذرات الهيدروجين، واحدة أو أكثر. على سبيل المثال: هيدروكسيد الصوديوم، K ₂ [AL (OH) _4]، H ₂ SO ₄ وغيرها.
5. الهيدروجين وهيدروكسيد. هذا المركب المعروف باسم الماء. آخر أكسيد الهيدروجين اسم. تركيبته التجريبية هي - H ₂ O.
6. بيروكسيد الهيدروجين. هذا مؤكسد قوي، والتي لديها صيغة شكل H ₂ O _2.
7. المركبات العضوية عديدة: الهيدروكربونات، والبروتينات، والدهون، والدهون، والفيتامينات، والهرمونات، والزيوت الأساسية الأخرى.

ومن الواضح أن تنوع الاتصالات التي ننظر فيها عنصر كبير جدا. هذا يؤكد مرة أخرى على قيمة عالية من الطبيعة والإنسان، وكذلك لجميع الكائنات الحية.

أكسيد الهيدروجين - هو أفضل المذيبات

وكما ذكر أعلاه، اسم العامي للمادة - الماء. وهو يتألف من ذرتي هيدروجين وأكسجين مترابطة السندات التساهمية القطبية واحدة. جزيء الماء هو ثنائي القطب، وهو ما يفسر العديد من الخصائص التي أظهرتها ذلك. وعلى وجه الخصوص حقيقة أنه هو المذيب العالمي.

وكان في البيئة المائية تحدث عمليات كيميائية تقريبا. ويتم ردود الفعل من البلاستيك الداخلي واستقلاب الطاقة في الكائنات الحية أيضا مع أكسيد الهيدروجين.

يعتبر الماء لتكون أهم مادة على هذا الكوكب. ومن المعروف أنه من دون ذلك لا يمكن ان يعيش كائن حي واحد. على الأرض، يمكن أن توجد في ثلاث ولايات التجميع:

• السائل.
• غاز (بخار)؛
• الصلبة (جليد).

اعتمادا على نظائر الهيدروجين في جزيء، وهناك ثلاثة أنواع من المياه.

1. من السهل أو البروتيوم. النظير مع عدد كتلة 1. الصيغة - H ₂ O. هذا هو شكل مألوف يستخدم جميع الكائنات الحية.
2. الديوتريوم أو الثقيلة، وصيغة - D ₂ O. يحتوي النظائر ² H.
3. فائقة الثقل أو التريتيوم. الصيغة على النحو T ₃ O النظائر - ³ N.

احتياطات هامة جدا من المياه العذبة على كوكب البروتيوم. بالفعل، في العديد من البلدان هناك نقص منه. الأساليب المتقدمة لعلاج المياه المالحة لإنتاج المياه الصالحة للشرب.

بيروكسيد الهيدروجين - هو وسيلة عالمية

هذا المركب، كما ذكر أعلاه، أكسدة ممتازة. ومع ذلك، مع ممثلي القوي يمكن أن تعمل وكعامل مختزل جدا. وعلاوة على ذلك، أن لديها تأثير قوي للجراثيم.

اسم آخر لهذا المركب - بيروكسيد. في هذا النموذج يتم استخدامه في الطب. حل 3٪ من المركبات البلورية قيد النظر - هذا الدواء الطبية التي تستخدم لعلاج الجروح الصغيرة بهدف إزالة التلوث بها. ومع ذلك، ثبت أن في نفس الوقت التئام الجروح الزيادات.

وأيضا يستخدم بيروكسيد الهيدروجين في وقود الصواريخ في الصناعة لتطهير والتبييض، وكعامل رغوة للحصول على المواد المقابلة (الرغوة، على سبيل المثال). بالإضافة إلى ذلك، بيروكسيد يساعد على تنظيف أحواض السمك، تلطيخ الشعر وتبييض الأسنان. ومع ذلك، فإن الأنسجة الأضرار، وبالتالي فإن خبراء لهذا الغرض لا ينصح.