Bolygónkon a legfontosabb és legelterjedtebb anyag természetesen a víz. Mit lehet vele összehasonlítani fontosságában? Ismeretes, hogy az élet a Földön csak a folyadék megjelenésével vált lehetségessé. Mi a víz (hidrogén-oxid) kémiai szempontból? Miből áll és milyen tulajdonságai vannak? Próbáljuk megérteni ezt a cikket.
Hidrogén és vegyületei
A teljes periódusos rendszer legkönnyebb atomja a hidrogén. Ezenkívül kettős pozíciót foglal el, mind a halogének alcsoportjában, mind az alkálifémek első csoportjában található. Mi magyarázza az ilyen tulajdonságokat? Atomjának héjának elektronszerkezete. Csak egy elektronja van, amely szabadon elhagyhatja és magához kapcsolhat egy másikat, egy párt alkotva, és kiegészítve a külső szintet.
Ezért az elem fő és egyetlen oxidációs állapota +1 és -1. Könnyen reagál fémekkel, hidrideket képezve - szilárd, nem illékony, fehér színű, sószerű vegyületeket.
A hidrogén azonban könnyen képez illékony anyagmolekulákat is, amelyek kölcsönhatásba lépnek a nem fémekkel. Például:
- hidrogén-szulfid H2S;
- metánCH4;
- silane SiH4 és mások.
Általában a hidrogén elég sok vegyületet képez. A legfontosabb anyag azonban, amelyben szerepel, a hidrogén-oxid, amelynek képlete H2O. Ez a leghíresebb vegyület, amelyet a kémiát még nem ismerő általános iskolás is felismer a képlet alapján. Hiszen a víz (és ez a legmagasabb hidrogén-oxid) nemcsak gyakori anyag, hanem életforrás is bolygónkon.
Az elem már maga a neve is tükrözi annak fő lényegét – a hidrogént, vagyis a „víz szülését”. Mint minden más oxid, ez is egy bináris vegyület, számos fizikai és kémiai tulajdonsággal. Ezenkívül vannak olyan speciális jellemzők, amelyek megkülönböztetik a vizet az összes többi vegyülettől.
Szintén a hidrogént képező vegyületek egy fontos osztálya a savak, mind a szerves, mind az ásványi savak.
A hidrogén kémiai tulajdonságai
A hidrogén a kémiai aktivitás szempontjából meglehetősen erős redukálószer. Sok reakcióban éppen ilyen tulajdonságokat mutat. Ha azonban még erősebb fémekkel lép kölcsönhatásba, oxidálószerré válik.
Az iparban nagyon fontos a hidrogén és a fém-oxidok kölcsönhatása. Hiszen ez az egyik módja annak, hogy ez utóbbit a legtisztább formában kapjuk meg. A hidrogéntermia egy kohászati módszer tiszta fémek szintézisére oxidjaikból hidrogénnel történő redukcióval.
A hidrogén és az oxid reakció általános formája a következő:ÉnxOy + H2=H2O + Én.
Természetesen nem ez az egyetlen módja a tiszta fémek szintetizálásának. Vannak mások is. Az oxidok hidrogénnel történő redukciója azonban energetikailag meglehetősen jövedelmező és egyszerű gyártási folyamat, amelyet széles körben alkalmaznak.
Az is érdekes, hogy levegővel keveredve a hidrogéngáz erősen robbanásveszélyes keveréket képezhet. A neve robbanógáz. Ehhez a keverést két térfogat hidrogén/1 oxigén sebességgel kell végezni.
A víz hidrogén-oxid
Azt, hogy ez az oxid nagyon fontos, már többször említettük. Most jellemezzük a kémia szempontjából. Ez a vegyület valóban a szervetlen anyagok ebbe az osztályába tartozik?
Ehhez megpróbálja egy kicsit másképp leírni a képletet: H2O=HON. A lényeg ugyanaz, az atomok száma ugyanaz, azonban most már nyilvánvaló, hogy hidroxid áll előttünk. Milyen tulajdonságokkal kell rendelkeznie? Tekintsük a következő vegyület disszociációját:
NON=H+ + OH-.
Következésképpen a tulajdonságok savasak, mivel hidrogénkationok vannak jelen az oldatban. Ráadásul nem lehetnek bázikusak, mert a lúgok csak fémeket képeznek.
Ezért egy másik név, amely hidrogén-oxidot tartalmaz, a legegyszerűbb összetételű oxigéntartalmú sav. Mivel az ilyen összetett átlapolások egy adott molekulára jellemzőek, ezért tulajdonságai különlegesek lesznek. A tulajdonságokat pedig taszítjáka molekula szerkezetét, ezért elemezzük.
A vízmolekula szerkezete
Niels Bohr először gondolt erre a modellre, és ő az elsőbbség és a szerző ebben a kérdésben. A következő tulajdonságokat telepítették.
- A vízmolekula egy dipólus, mivel az azt alkotó elemek elektronegativitása nagymértékben különbözik.
- Háromszög alakú, alján hidrogén, felül oxigén.
- Ennek a szerkezetnek köszönhetően ez az anyag képes hidrogénkötéseket létrehozni, mind az azonos nevű molekulák között, mind más olyan vegyületekkel, amelyek összetételében erősen elektronegatív elem található.
Nézze meg, hogyan néz ki a kérdéses hidrogén-oxid sematikusan az alábbi képen.
A hidrogén-oxid fizikai tulajdonságai
Több fő jellemző azonosítható.
- Aggregációs állapot: gáznemű - gőz, folyékony, szilárd - hó, jég.
- Forráspont - 1000C (99, 974).
- Olvadáspont - 00C.
- A víz képes zsugorodni, ha a 0-40C hőmérséklet-tartományban melegítik. Ez magyarázza a jég képződését a felszínen, amelynek sűrűsége kisebb, és a hidrogén-oxid vastagsága alatt is megmarad az élet.
- Nagy hőkapacitás, de nagyon alacsony hővezető képesség.
- A hidrogén-oxid folyékony állapotban viszkozitást mutat.
- Felületi feszültség és negatív képződéselektromos potenciál a víz felszínén.
Amint fentebb megjegyeztük, a tulajdonságok jellemzői a szerkezettől függenek. Ezért itt. A hidrogénkötések kialakításának képessége hasonló tulajdonságokhoz vezetett ebben a vegyületben.
Hidrogén-oxid: kémiai tulajdonságok
Kémiai szempontból a víz aktivitása meglehetősen magas. Főleg, ha melegítéssel járó reakciókról van szó. Mivel léphet reakcióba a hidrogén-oxid?
- Fémekkel, amelyek egy sor feszültségben elérik a hidrogént. Ugyanakkor a legaktívabbaknál (alumíniumig) nincs szükség különleges körülményekre, a kisebb redukálóképességűek pedig csak gőzzel reagálnak. A hidrogén után állók egyáltalán nem képesek ilyen kölcsönhatásba lépni.
- Nem fémekkel. Nem mindenkivel, de a többségével. Például egy fluor atmoszférában a víz lila lánggal ég. A reakció klórral, szénnel, szilíciummal és más atomokkal is lehetséges.
- Fém-oxidokkal (bázisos) és savas (nemfémekkel). Lúgok és savak keletkeznek, ill. A fémek közül a fő alcsoportok első két csoportjának képviselői képesek ilyen reakciókra, kivéve a magnéziumot és a berilliumot. A savas oxidokat alkotó nemfémek kölcsönhatásba lépnek a vízzel. A kivétel a folyami homok – SiO2.
A hidrogén-oxid reakcióegyenlete példa: SO3 + H2O=H2 SO4.
terjed a természetben
Már rájöttünk, hogy ez az anyag -a legelterjedtebb a világon. Jelöljük az objektumok százalékos arányát.
- Az emberek és emlősök testtömegének körülbelül 70%-a. Egyes fauna körülbelül 98%-ban hidrogén-oxidot tartalmaz (medúza).
- A Föld 71%-át víz borítja.
- A legnagyobb tömeg az óceánok vize.
- Körülbelül 2%-a található a gleccserekben.
- 0, 63% a föld alatt.
- 0,001% atmoszférikus (köd).
- A növények testének 50%-a víz, egyes fajok még ennél is többet.
- Sok vegyület kötött vizet tartalmazó kristályos hidrátként fordul elő.
Ezt a listát még sokáig lehet folytatni, mert nehéz bármit is megjegyezni, ami nem tartalmaz vizet, vagy valamikor nem. Vagy ennek az oxidnak a részvétele nélkül jött létre.
Megszerzési módszerek
A hidrogén-oxid kinyerésének nincs ipari értéke. Végül is könnyebb kész forrásokat - folyókat, tavakat és más víztesteket - használni, mint hatalmas mennyiségű energiát és reagenseket elkölteni. Ezért a laboratóriumban csak desztillált, nagyon tiszta vizet célszerű beszerezni.
E célokra bizonyos eszközöket, például desztillációs kockákat használnak. Az ilyen víz sok kémiai kölcsönhatáshoz szükséges, mivel a kezeletlen víz nagy mennyiségű szennyeződést, sókat, ionokat tartalmaz.
Biológiai szerep
Azt állítani, hogy mindenhol vizet használnak, enyhe kifejezés. Elképzelhetetlen elképzelni az életét e kapcsolat nélkül. Tólreggel és estig az ember folyamatosan használja háztartási és ipari célokra egyaránt.
A hidrogén-oxid tulajdonságai azt jelentik, hogy univerzális oldószerként használják. És nem csak a laboratóriumban. De az élőlényekben is, ahol minden másodpercben több ezer biokémiai reakció megy végbe.
A víz maga is számos szintézis résztvevője, ezekből származó melléktermékként is szolgál. A Földön minden ember körülbelül 50 tonnán halad át ebből a csodálatos anyagból 60 év alatt!
Használt hidrogén-oxid:
- minden iparágban;
- gyógyászat;
- kémiai szintézisek;
- minden iparágban;
- háztartási igények;
- mezőgazdaság.
Nehéz meghatározni az életnek azt a területét, ahol meg tud lenni víz nélkül. Az egyetlen élőlény, amelynek összetétele nem tartalmaz hidrogén-oxidot, és anélkül is él, a vírusok. Ezért nehéz az embernek felvenni a harcot ezekkel az organizmusokkal.
