Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Лекция № 18. Водород






    Водород расположен в первом периоде периодической системы химических элементов (элемент № 1), представлен в природе тремя изотопами: протий 1H, дейтерий 2H (D), тритий 3H (T). Протий и дейтерий стабильные изотопы (содержание дейтерия в природном водороде составляет 0, 015%), тритий радиоактивен (период полураспада 12, 26 года), образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей и содержится в природном водороде в исчезающе малом количестве.

    Атом водорода содержит на внешнем и единственном энергетическом уровне один электрон (1s 1) и является электронным аналогом щелочных металлов. В то же время, до завершения валентного уровня атому водорода недостает одного электрона, что роднит его с галогенами. По этой причине водород часто помещают как в первую, так и в седьмую группу периодической системы.

    Водород, наряду с гелием, самый распространенный элемент Вселенной, он составляет до половины массы звезд и основную массу межзвездной материи. Содержание водорода в земной коре (кларк) составляет 3 мол.%. Водород - элемент-органоген и входит в состав органических соединений.

    Простое вещество водород - H 2 - бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, не обладающий физиологическим действием, т.пл. -259, 2 °С (14 К), т.кип. -252, 8 °С (20 К). Водород - самый легкий из газов (в 14, 5 раз легче воздуха), с высокой скоростью диффузии, легко проникает через разнообразные перегородки. Плохо растворим в воде, но хорошо растворим в некоторых металлах (Ni, Pt, Pd).

    Получение водорода. В промышленности водород получают конверсией метана или угля водяным паром, а также неполным окислением метана:

    t

    CH4 + H2O = CO + 3H2

    t

    C + H2O = CO + H2

    t

    2CH4 + O2 = 2CO + 4H2

    Лабораторные методы получения водорода:

    1. Действие кислот на металлы (обычно действуют на цинк соляной кислотой в аппарате Киппа).

     

    Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2­

    2. Действие щелочей на алюминий.

    2Al + 6KOH + 6H2O = 2K3[Al(OH)6] + 3H2­

    3. Электролиз водных растворов щелочей на никелевых электродах.

    эл.ток

    2H2O = 2H2­ + O2­

    4. Взаимодействие гидрида кальция с водой.

    CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2­

    Химические свойства. Особенности строения электронной оболочки атома водорода обуславливают его способность к присоединению одного электрона. Поэтому водород может выступать как окислитель, образуя соединения в степени окисления -1. В то же время невысокая электроотрицательность водорода (2, 2 по Л. Полингу) способствует потере одного электрона и образованию соединений в степени окисления +1.

    +e- -e-

    H- ¾ H ¾ ® H+

    Довольно высокая энергия диссоциации молекулы Н 2 (435 кДж/моль) обуславливает инертность водорода в обычных условиях. При комнатной температуре водород реагирует только со фтором:

    H2 + F2 = 2HF

    При нагревании водород реагирует со многими неметаллами (Cl2, Br2, O2, N2, S, C), проявляя при этом свойства восстановителя. Взаимодействие с хлором и кислородом инициируется ультрафиолетовым облучением и протекает по радикальному механизму. При этом реакция с хлором протекает по неразветвленному цепному механизму и включает ряд стадий:

    1. Инициация цепи (фотохимическая диссоциация):

    Cl2 + hn ® 2Cl×

    2. Рост (развитие) цепи:

    Cl× + H2 ® HCl + H×

    H× + Cl2 ® HCl + Cl×

    3. Обрыв цепи:

    H× + Cl× ® HCl

    Реакция водорода с кислородом идет по механизму цепной разветвленной реакции, включая следующие стадии:

    1. Инициация цепи: H2 + O2 ® × OH + HO×

    2. Рост цепи: HO× + H2 ® H2O + H×

    3. Разветвление цепи: H× + O2 ® × OH + × O×

    × O× + H2 ® × OH + × H

    4. Обрыв цепи: HO× + × H ® H2O

    При нагревании водород реагирует со щелочными и щелочноземельными металлами, образуя соответствующие гидриды - бинарные соединения водорода в степени окисления -1.

    t

    2Na + H2 = 2NaH-1

    гидрид натрия

    При повышенных температурах водород восстанавливает металлы из их оксидов и галогенидов:

    t t

    CuO + H2 = Cu + H2O; CuCl2 + H2 = Cu + 2HCl

    Восстановительные свойства водород способен проявлять также и по отношению к оксидам неметаллов и органическим соединениям, например,

    t

    N2O + H2 = N2 + H2O

    нитробензол анилин

    Большое значение для синтеза органических соединений имеет реакция каталитического присоединения водорода по кратным связям углерод - углерод (гидрогенизация или гидрирование):

    t

    C2H4 + H2 ® C2H6

    Pd

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.