Елементот водород - периодниот систем на Интернет
- Елемент во
Периодична табела - Информации за општи елементи
- Општи информации за групите
- Атомски својства
- Измени/физички својства
- Јонизација
- термодинамика
- Оксидација и редукција
- Кисело-базно однесување
- Закон за масовно дејствување
- Изотопи
- дистрибуција
- приказна
- врски
1, водород (H)
Елементот водород:
Природно формирање на водород (нуклеосинтеза): Водородот е далеку најчестиот елемент во универзумот. Веднаш по Големата експлозија, целата материја се состоеше од водород (покрај некаков хелиум), додека потешките елементи беа формирани само како резултат на процесите на нуклеарно спојување во theвездите и нивните експлозии на супернова на крајот од нивниот живот. Соодветно на тоа, процентот на водород ќе продолжи да се намалува во текот на историјата на универзумот за сметка на хелиум.
Се разбира, постојат три типа на атоми (= изотопи) на водород:
Еве го тоа Пртиум (нормален или лесен водород, 1 Н) најчест вид на атом на водород.
деутериум (исто така наречен "тежок водород", содржеше 0,015% во мешавина на природен изотоп, 2 Н), од друга страна, исто како и изотопите на хелиум-3 или литиум и берилиум, тоа е повеќе како фрагменти од поголеми атомски јадра како резултат на експлозии на супернова го изразува фактот дека не е широко користен. Тој е еден од четирите изотопи кој е стабилен и со непарен број на неутрони и протони.
Покрај тоа, 10-15% од природната изотопска мешавина сè уште постои во природата Тритиум (исто така наречен "супер-тежок водород", 3 Н), кој е формиран од слободни неутрони кои удираат во атоми на азот, кои се генерираат во повисоките атмосферски слоеви како резултат на космичкото зрачење:
Формирање на тритиум од азот и слободни неутрони:
| 14 N + 1 n → 12 C + 3 H + 4,015 MeV |
Тритиумот е радиоактивен и, со емисија на бета зраци (слободни електрони), се распаѓа во хелиум-3 со полуживот од 12,3 години.
Појава на водород: Универзумот е сè уште 75% водород. Сепак, овој процент се зголемува полека, но континуирано, во прилог на хелиум, кислород и неон, особено.
Водородот е деветти најчест елемент на земјата. Така, тој е во голема мера исцрпен во споредба со неговото појавување на сонцето (90%) и универзумот. Ова има врска со фактот дека кога се формираше Земјата, само мал дел од првично присутниот водород можеше да биде хемиски врзан за други елементи (особено кислородот), а огромното мнозинство дифундираше во слободен простор како основен водород за релативно кратко време. Од истата причина, благородните гасови, кои се хемиски инертни, исто така се исцрпуваат во нивните земни појави во споредба со изобилството во универзумот (со исклучок на аргонот, видете таму).
Најважното соединение на водородот е неговиот оксид, водата (H2O). Ова опфаќа 72% од површината на земјата. Втората најчеста појава на водород е несомнено во органските соединенија на природата, кои претежно се состојат од елементите јаглерод, водород и кислород. Покрај тоа, метанот (како наједноставен јаглеводород, CH4) како извор на фосилна енергија (природен гас) е важен. За време на процесите на гниење, се формираат и водородни соединенија: Водород сулфидот (H2), кој мириса на скапани јајца, е исклучително отровен гас, кој се произведува кога се распаѓаат протеините. Карактеристичен амонијак со лут мирис е азотното соединение на водород (NH3), кое се користи како средство за чистење во домаќинството како воден раствор. Амонијакот се произведува и кога растенијата или животните остануваат во распаѓање.
| Важни депозити на водород | ||
Вода [1] H2O. | Примерок од нафта [2] CnH2n + 2, n = 5-10 | Сончева површина [3] |
Производство на водород: Гасификација на јаглен: Елементарниот водород се добива технички со поминување на топла пареа над блескав кокс. Од тука потекнува Воден гас. Примарно формираниот јаглерод моноксид (СО) се претвора во водород со понатамошна вода под катализа со никел (III) оксид или хром (III) оксид, при што се формира јаглерод диоксид. Со миење на синтезата на гасот со раствори на сода или поташа и потоа миење со раствор на бакар (I) хлорид, CO2 и CO може да се отстранат. Водородниот сулфид, кој произлегува од сулфурот содржан во јагленот, исто така е одделен.
C + H2O + 175,3 kJ/mol → CO + H2; Генерирање вода гас
CO + H2O + 2,8 kJ → CO2 + H2; Реакција на смена на вода гас
C + 2 H2O + 178,1 kJ → CO2 + 2 H2; Вкупен одговор
Електрохемиски од вода: Водородот исто така може ефикасно да се добие од вода со електролиза. Бидејќи внатрешната спроводливост на чиста вода е многу мала, за ова се користат соодветни електролити. Електролизата на 25% раствори на калиум хидроксид на 70 до 90 ° С, кои се електролизираат со густина на струја од 0,15 до 0,5 А/см 2 и напон од 1,9 В, се покажа како особено погоден. Оваа репрезентација има ефикасност од 80%. На катодата, калиумовите јони се испуштаат на негативно наелектризираната катода, а потоа формираат елементарен калиум. Ова веднаш реагира со водата назад и формира калиум хидроксид и водород, што се крева и може да се зафати. На анодата, хидроксидните јони се испуштаат за да формираат хидроксилни радикали на позитивно наелектризираната анода, кои веднаш понатаму реагираат и формираат водород пероксид. Сепак, ова се распаѓа веднаш по вода и кислород. Кислородот може да се пренасочи и собира како водород.
| Електролиза на вода (разреден раствор на KOH): | |
| Катода: | |
Преку конверзија на базни метали со киселина: Во лабораториска скала преку реакција на базни метали со киселини. На пример, водородот може да се добие од цинк или алуминиум со употреба на хлороводородна киселина во апаратот Кипп.
Претставување од метан (реформа на пареа): Во овој случај, метанот (или кој било друг алкан) и пареата се претвораат на 900 ° C над никелот како катализатор, при што целиот врзан водород може да се добие редуктивно. Јаглерод моноксидот се произведува како нуспроизвод.
Од калциум бромид и вода. Во првиот чекор, калциум-бромидот реагира со вода на 750 ° C и формира гас на калциум оксид и водород-бромид. Како резултат на хидроген бромид, се претвора во бромид на жива и елементарен водород на 100 ° С. Потоа, живиот бромид реагира со калциум оксидот и понатаму формира калциум бромид и оксид на жива. Оваа мешавина формира жива назад кога се загрева, ослободувајќи кислород. На крајот, живата и калциум-бромидот имаат само каталитички ефект.
4 HBr + 2 Hg -100 ° C → 2 HgBr2 + 2 H2
2 HgBr2 + 2 CaO -25 ° C → 2 HgO + 2 CaBr2
Претставување под катализа со железо (II) хлорид и хлор: За да го направите ова, железо (II) хлорид прво реагира со вода, што создава оксид на железо (II, III), водород хлорид и елементарен водород. Оксидот на железо (II, III) потоа се реагира понатаму со хлор и хлороводородна киселина на железо (III) хлорид, вода и кислород. Во последниот чекор, формираното железо (III) хлорид се распаѓа термички, при што повторно се формира железо (II) хлорид, како и хлорот што е исто така важен за реакцијата.
Со повеќекратно синтетизирање и распаѓање на натриум хидрид: Натриум хидрид ослободува водород во вода; се добиваат два мола H2 на мол NaH. Ако водородот потоа квантитативно се претвори во натриум, се добиваат 2 мола натриум хидрид на мол водород. Количината на водород може да се удвојува секој пат со повторена конверзија, со каустична сода како нуспроизвод.
Хемија на водород: Водородот секогаш се јавува во неговите соединенија во состојбите на оксидација +1 (во споредба со повеќе електронегативни партнери, неметали) или -1 (во споредба со повеќе електропозитивни партнери, метали).
Бидејќи водородот има само еден електрон во својата атомска обвивка, тој не може да формира позитивни јони, бидејќи тоа би значело појава на слободни протони. Затоа, соединенијата со силно електронегативни атоми или молекули се секогаш силно поларни атомски соединенија. Ова се однесува на соединенијата на водород со кислород, флуор и азот, кои имаат силни диполи поради големата EN разлика и на тој начин формираат водородни мостови едни со други. Како резултат, амонијакот (NH3, водород нитрид), водата (H2O, водород оксид) и водород флуорид (HF) имаат далеку повисоки точки на топење и вриење отколку што се очекуваше од нивната молекуларна маса.
Со помалку силно електронегативни елементи (фосфор, јаглерод, сулфур, хлор, бром, јод), водородот формира соединенија со ниско топење и вриење во кои е малку позитивно поларизиран.
Во споредба со уште посилно електропозитивни елементи, се формираат ковалентно изградени хидриди, во кои водородот има прилично негативен парцијален полнеж. Овие соединенија се или испарливи или многу полимерни.
Во споредба со алкалните и алкалните земјени метали, како и европиумот, јетербиумот и нобелиумот, се формираат хидриди слични на сол во кои се присутни „вистински“ ан - анјони.
Како легури на ковалентно изградени хидриди се формираат со повеќето други метали, во кои водородот има негативно формално полнење.
Водородот не формира никакви соединенија со благородните гасови.
Соединенијата на водородот се подетално опишани на соодветните страници на елементите.
Физички карактеристики на водород и неговите соединенија: Бидејќи водородот со протон е наједноставниот атом и е биатомски, тој е најлесниот од сите елементи.
Водородот (како хелиум) се однесува скоро како идеален гас.
Употреба на водород и неговите соединенија:
- Водород како гориво: Бидејќи елементарниот водород гори со кислород за да формира вода, тој станува сè поважен како еколошко гориво.
- Гас за заварување: Во комбинација со кислород, може да се постигне температура од 3000 ° C при согорување, поради што се користи како гас за заварување при одредени високо-температурни апликации.
- Јаглехидрати: Со зголемената недостиг на ресурси на природен гас и нафта, хидрогенацијата на јаглени хидрати станува поважна. Во овој процес, јаглеродот се претвора во јаглеводороди користејќи повисоки температури и притисоци и користејќи катализатори со водород.
Употреба на важни соединенија на водород:
- вода Покрај основната биолошка важност, таа е и најважната супстанца во технологијата и хемијата. Многу реакции се одвиваат во воден медиум.
- минерално масло сè уште е најважниот почетен материјал на органски синтези за производство на бројни производи (види и јаглерод).
Оток: [1] Сопствена слика. Оваа слика може да се користи слободно според условите на лиценцата Криејтив комонс. Доколку го користите, ставете врска на мојата веб-страница.
[2] Извор на слика: Викимедија комонс. Автор: Маркус Швајс. Сликата е објавена под условите на лиценцата Криејтив комонс.
[3] Извор на слика: НАСА. Сликата како дело на американска агенција е предмет на јавниот домен, освен ако не е поинаку наведено.