Sifat fisik hidrogen. Sifat dan penggunaan hidrogen

Hidrogen H - unsur kimia, salah satu yang paling umum di alam semesta kita. massa hidrogen sebagai unsur dalam komposisi materi adalah 75% dari total isi atom dari jenis lain. Dia memasuki hubungan yang paling penting dan vital untuk planet ini - air. Sebuah ciri khas dari hidrogen juga merupakan fakta bahwa ia adalah elemen pertama dalam tabel periodik unsur kimia D. I. Mendeleeva.

Penemuan dan penelitian

Penyebutan pertama dari hidrogen dalam tulisan-tulisan tanggal Paracelsus kembali ke abad keenam belas. Tapi isolasi dari campuran gas penelitian udara dan sifat mudah terbakar telah dibuat di ilmuwan abad ketujuh belas Lemaire. Hidrogen secara mendalam kimiawan Inggris dan ilmuwan fisikawan Henry Cavendish, yang secara empiris membuktikan bahwa massa hidrogen terendah dibandingkan dengan gas-gas lain. Pada stadium lanjut dari perkembangan ilmu pengetahuan, banyak ilmuwan bekerja dengan dia, seperti Lavoisier, yang menyebutnya "air yang dihasilkan."

Fitur pada PSKHE situasi

Elemen, membuka tabel periodik D. I. Mendeleeva - adalah hidrogen. sifat fisik dan kimia dari atom menunjukkan dualitas tertentu karena Hidrogen secara bersamaan termasuk dalam kelompok pertama, subkelompok utama, jika berperilaku sebagai logam dan memberikan elektron tunggal dalam proses reaksi kimia dan ketujuh - dalam kasus shell valensi terisi penuh, yaitu penerimaan partikel negatif, yang mencirikan sebagai mirip dengan halogen.

Fitur dari struktur elektronik dari elemen

Sifat-sifat atom hidrogen dari zat-zat yang kompleks untuk yang disertakan, dan zat sederhana N ₂ terutama ditentukan oleh konfigurasi elektronik Hidrogen. partikel memiliki elektron dengan Z = (-1), yang berputar dalam orbitnya di sekitar inti mengandung satu proton dengan satuan massa dan muatan positif (+1). Its 1s konfigurasi elektronik tercatat sebagai ^1, yang menunjukkan adanya partikel negatif dalam dirinya sendiri untuk pertama dan satu-satunya dari Hidrogen s-orbital.

Ketika isolasi atau mundur elektron dan atom dari elemen memiliki properti yang menyatukan dengan logam diperoleh kation. Pada dasarnya hidrogen ion - adalah partikel elementer yang positif. Oleh karena itu, elektron tanpa Hidrogen disebut hanya proton.

sifat fisik

Ketika menjelaskan sifat fisik hidrogen singkat, itu adalah tidak berwarna, gas sedikit larut dengan massa relatif atom dari 2, 14,5 kali lebih ringan dari udara, suhu pencairan -252,8 derajat Celcius.

Dalam percobaan, Anda dapat dengan mudah melihat bahwa H ₂ adalah yang paling mudah. Hal ini cukup untuk mengisi tiga bola berbagai zat - hidrogen, karbon dioksida, biasanya udara - dan secara bersamaan melepaskan mereka dari tangan. Tercepat yang mencapai tanah, yang dipenuhi dengan CO ₂ setelah tetes ditiup campuran udara yang terdiri dari H ₂ dan semua naik ke langit-langit.

Sebuah berat badan kecil dan ukuran partikel hidrogen membenarkan kemampuannya untuk menembus berbagai bahan. Pada contoh bola yang sama di mudah ini untuk membuat beberapa hari setelah dia mengempiskan dirinya sebagai hanya gas akan melewati karet. Juga, hidrogen dapat terakumulasi dalam struktur logam tertentu (paladium atau platinum), dan ketika suhu dinaikkan menguap dari itu.

hidrogen properti hemat digunakan di laboratorium untuk menggusur metode isolasi air. sifat fisik hidrogen (tabel diilustrasikan di bawah ini berisi parameter dasar) mendefinisikan ruang lingkup aplikasi dan metode persiapan.

Komposisi isotop

Seperti banyak anggota lain dari sistem periodik unsur kimia, Hidrogen memiliki beberapa isotop alami, yaitu atom dengan jumlah proton yang sama dalam inti, tetapi jumlah neutron yang berbeda - partikel dengan massa muatan nol dan satuan. Contoh atom memiliki properti yang sama - oksigen, karbon, klorin, bromin dan sejenisnya, termasuk radioaktif.

sifat fisik hidrogen ¹ H, yang paling luas dari perwakilan kelompok ini secara signifikan berbeda dari orang-orang dari karakteristik rekan-rekannya. Secara khusus, fitur yang berbeda dari zat di mana mereka berasal. Dengan demikian, ada air biasa dan deuterated mengandung dalam komposisi bukan atom hidrogen dengan hanya satu proton deuterium ² H - isotop dengan dua partikel elementer: positif dan bermuatan. Isotop ini adalah dua kali lebih berat dari biasanya Hidrogen, yang menjelaskan perbedaan mendasar dalam sifat-sifat senyawa yang mereka bentuk. Sifat deuterium yang ditemukan di 3200 kali lebih langka daripada hidrogen. Ketiga Representative - tritium, ³ H, di inti itu memiliki dua proton dan satu neutron.

Metode penyusunan dan mengisolasi

Laboratorium dan metode industri memproduksi hidrogen sangat berbeda. Dengan demikian, sejumlah kecil gas yang dihasilkan terutama oleh reaksi yang melibatkan mineral, dan produksi skala besar semakin menggunakan sintesis organik.

Reaksi kimia berikut digunakan di laboratorium:

1. Reaksi logam alkali dan alkali dengan air untuk membentuk alkali dan gas yang diinginkan.
2. Elektrolisis larutan elektrolit air di anoda dilepaskan H ₂ ↑, dan katoda - oksigen.
3. hidrida dekomposisi dari logam alkali dengan air, alkali dan produk yang masing-masing gas H ₂ ↑.
4. Mereaksikan asam encer dengan logam membentuk garam dan H ₂ ↑.
5. Aksi alkali pada silikon, aluminium dan seng juga berkontribusi terhadap pelepasan hidrogen secara paralel untuk membentuk garam kompleks.

Dalam manfaat gas industri diperoleh teknik seperti:

1. dekomposisi termal dari metana dengan adanya katalis untuk zat dasar penyusunnya (350 derajat mencapai nilai parameter seperti suhu) - hidrogen H ₂ dan karbon C. ↑
2. Transmisi uap air melalui kokas pada 1000 ° C untuk membentuk karbon dioksida CO ₂ dan H ₂ ↑ (metode yang paling umum).
3. Konversi gas metana pada katalis nikel pada suhu sampai 800 derajat.
4. Hidrogen adalah produk sampingan selama elektrolisis larutan kalium klorida atau natrium.

interaksi kimia: Ketentuan Umum

sifat fisik hidrogen sebagian besar menjelaskan perilaku dalam proses respon dengan senyawa tertentu. Valensi Hidrogen adalah 1, karena terletak dalam tabel periodik dalam kelompok pertama, dan pameran keadaan oksidasi yang berbeda. Dalam semua senyawa, kecuali hidrida, hidrogen sd = (1 +) dalam molekul jenis SSP, CN _2, CN ₃ - (1).

Sebuah molekul gas hidrogen, dibentuk dengan memberikan pasangan elektron umum, terdiri dari dua atom dan cukup stabil penuh semangat, untuk alasan ini dalam kondisi normal lebih inert dalam reaksi dan masuk pada kondisi perubahan normal. Tergantung pada tingkat oksidasi hidrogen sebagai zat lainnya, dapat berfungsi baik sebagai oksidan dan reduktan.

Zat yang bereaksi untuk membentuk hidrogen dan

interaksi Elemental untuk membentuk zat kompleks (sering pada temperatur tinggi):

1. Alkali dan logam alkali tanah + H = hidrida.
2. Halogen + H ₂ = hidrogen halida.
3. Belerang + = hidrogen sulfida.
4. Oksigen + _H2O = air.
5. Carbon + H = metana.
6. Nitrogen + H ₂ = amonia.

Interaksi dengan zat kompleks:

1. Persiapan gas sintesis dari karbon monoksida dan hidrogen.
2. Pemulihan logam dari oksida mereka dengan H _2.
3. saturasi hidrogen dari hidrokarbon alifatik tak jenuh.

ikatan hidrogen

sifat fisik hidrogen adalah seperti yang memungkinkan, yang sehubungan dengan unsur elektronegatif, untuk membentuk tipe khusus sehubungan dengan atom yang sama dari molekul yang berdekatan memiliki pasangan elektron unshared (misalnya, oksigen, nitrogen dan fluorin). Contoh paling jelas dari yang lebih baik melihat fenomena ini - itu adalah air. Hal ini dapat dikatakan ikatan hidrogen dijahit lebih lemah daripada kovalen atau ionik, namun karena fakta bahwa banyak dari mereka memiliki pengaruh yang signifikan pada sifat-sifat zat. Bahkan, ikatan hidrogen - adalah interaksi elektrostatik, yang mengikat molekul air menjadi dimer dan polimer, membuktikan titik didih yang tinggi.

Hidrogen dalam komposisi senyawa mineral

Komposisi asam anorganik termasuk proton - atom kation seperti hidrogen. residu asam zat yang memiliki tingkat oksidasi yang lebih besar dari (-1) adalah senyawa polybasic. Saat ini ada beberapa atom hidrogen, yang membuat disosiasi multistage dalam larutan air. Setiap residu asam proton berikutnya memisahkan dari lebih keras. Untuk mengukur kandungan hidrogen di lingkungan ditentukan oleh keasaman.

Hidrogen mengandung gugus hidroksil dan basa. Mereka terhubung ke atom hidrogen oksigen, sehingga tingkat oksidasi dari alkali residu selalu sama dengan (-1). Pada isi gugus hidroksil dalam lingkungan ditentukan oleh kebasaan nya.

Penggunaan aktivitas manusia

Silinder dengan zat, serta kontainer dengan gas cair lainnya seperti oksigen, memiliki penampilan yang spesifik. Mereka dicat warna darkish-hijau dengan merah "Hidrogen" huruf cerah. Gas disuntikkan ke balon pada tekanan sekitar 150 atmosfer. sifat fisik dari hidrogen, dalam kemudahan khususnya negara agregat gas dan digunakan untuk mengisi mereka dengan campuran balon helium, terdengar balon, dll

Hidrogen, sifat fisik dan kimia yang orang telah belajar untuk menggunakan bertahun-tahun yang lalu, pada saat yang terlibat di banyak industri. massa utamanya pergi ke produksi amonia. Juga hidrogen terlibat dalam produksi logam (hafnium, germanium, gallium, silikon, molibdenum, tungsten, zirconium, dan lain-lain) dari oksida, berbicara dalam reaksi sebagai agen mengurangi dan garam dari asam hidrosianat, metil alkohol, dan bahan bakar cair juga sintetis. Industri makanan menggunakannya untuk mengkonversi minyak nabati menjadi lemak padat.

sifat kimia didefinisikan dan penggunaan hidrogen dalam berbagai proses hidrogenasi dan hidrogenasi lemak, batubara, hidrokarbon, minyak dan bahan bakar minyak. Dengan dia menghasilkan permata, pijar, menghabiskan penempaan dan pengelasan produk logam di bawah pengaruh api oksigen-hidrogen.