رقم الهيدروجين في الجدول الخواص الكيميائية للهيدروجين: الميزات والتطبيقات

الهيدروجين هو عنصر خاص يحتل خليتين في وقت واحد في الجدول الدوري لمندليف. وهو يقع في مجموعتين من العناصر التي لها خصائص متضادة، وهذه الميزة تجعلها فريدة من نوعها. الهيدروجين مادة بسيطة وأحد مكونات الكثير مركبات معقدة، وهو عنصر عضوي وبيولوجي. يجدر التعرف بالتفصيل على ميزاته وخصائصه الرئيسية.

الهيدروجين في الجدول الدوري لمندليف

الملامح الرئيسية للهيدروجين المشار إليها في:

• الرقم التسلسلي للعنصر هو 1 (يوجد نفس العدد من البروتونات والإلكترونات)؛
• الكتلة الذرية هي 1.00795؛
• يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر، لكل منها خصائص خاصة؛
• نظرًا لمحتوى إلكترون واحد فقط، فإن الهيدروجين قادر على إظهار خصائص الاختزال والأكسدة، وبعد التبرع بالإلكترون، يكون للهيدروجين مدار حر يشارك في تكوين الروابط الكيميائية وفقًا لآلية المانح والمتلقي؛
• الهيدروجين – عنصر الضوءذات كثافة منخفضة
• يعتبر الهيدروجين عامل اختزال قوي، فهو يفتح مجموعة الفلزات القلوية في المجموعة الأولى إلى المجموعة الفرعية الرئيسية؛
• عندما يتفاعل الهيدروجين مع المعادن وغيرها من عوامل الاختزال القوية، فإنه يقبل إلكتروناتها ويصبح عامل مؤكسد. تسمى هذه المركبات بالهيدريدات. وفقًا لهذه الخاصية، ينتمي الهيدروجين تقليديًا إلى مجموعة الهالوجينات (يرد في الجدول فوق الفلور بين قوسين)، وهو مشابه لها.

الهيدروجين كمادة بسيطة

الهيدروجين هو غاز يتكون جزيئه من اثنين. تم اكتشاف هذه المادة عام 1766 على يد العالم البريطاني هنري كافنديش. وأثبت أن الهيدروجين غاز ينفجر عندما يتفاعل مع الأكسجين. بعد دراسة الهيدروجين، وجد الكيميائيون أن هذه المادة هي الأخف وزنا من كل ما عرفه الإنسان.

عالم آخر، لافوازييه، أعطى العنصر اسم "الهيدروجينيوم"، والذي يترجم من اللاتينية يعني "ولادة الماء". في عام 1781، أثبت هنري كافنديش أن الماء عبارة عن مزيج من الأكسجين والهيدروجين. وبعبارة أخرى، الماء هو نتاج تفاعل الهيدروجين مع الأكسجين. كانت الخصائص القابلة للاشتعال للهيدروجين معروفة لدى العلماء القدماء: وقد ترك باراسيلسوس، الذي عاش في القرن السادس عشر، السجلات المقابلة.

الهيدروجين الجزيئي هو مركب غازي شائع في الطبيعة، ويتكون من ذرتين وعند إحضاره إلى سطح الشظية المحترقة. ويمكن لجزيء الهيدروجين أن يتفكك إلى ذرات تتحول إلى نواة الهيليوم، لأنها قادرة على المشاركة في التفاعلات النووية. تحدث مثل هذه العمليات بانتظام في الفضاء وعلى الشمس.

الهيدروجين وخصائصه الفيزيائية

يحتوي الهيدروجين على المعلمات الفيزيائية التالية:

• يغلي عند -252.76 درجة مئوية؛
• يذوب عند -259.14 درجة مئوية؛ * ضمن حدود درجة الحرارة المحددة، الهيدروجين هو سائل عديم الرائحة وعديم اللون؛
• الهيدروجين قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء.
• يمكن للهيدروجين نظريًا أن يتحول إلى حالة معدنية إذا توفرت ظروف خاصة (درجات حرارة منخفضة وضغط مرتفع)؛
• الهيدروجين النقي مادة متفجرة وقابلة للاشتعال.
• الهيدروجين قادر على الانتشار من خلال سماكة المعادن، وبالتالي يذوب فيها جيدًا؛
• الهيدروجين أخف بمقدار 14.5 مرة من الهواء؛
• في ضغط دم مرتفعويمكن الحصول على بلورات تشبه الثلج من الهيدروجين الصلب.

الخواص الكيميائية للهيدروجين

الطرق المخبرية:

• تفاعل الأحماض المخففة مع المعادن النشطة والمعادن ذات النشاط المتوسط.
• التحلل المائي للهيدريدات المعدنية.
• تفاعل الفلزات القلوية والقلوية الترابية مع الماء.

مركبات الهيدروجين:

هاليدات الهيدروجين؛ مركبات الهيدروجين المتطايرة من اللافلزات؛ هيدريدات. هيدروكسيدات. هيدروكسيد الهيدروجين (الماء)؛ بيروكسيد الهيدروجين المركبات العضوية (البروتينات، الدهون، الهيدروكربونات، الفيتامينات، الدهون، الزيوت الأساسية، الهرمونات). انقر لرؤية التجارب الآمنة لدراسة خصائص البروتينات والدهون والكربوهيدرات.

لتجميع الهيدروجين الناتج، عليك أن تمسك أنبوب الاختبار رأسًا على عقب. لا يمكن جمع الهيدروجين مثل ثاني أكسيد الكربون، لأنه أخف بكثير من الهواء. يتبخر الهيدروجين بسرعة، وعندما يمتزج بالهواء (أو بتراكمات كبيرة) ينفجر. ولذلك، فمن الضروري عكس أنبوب الاختبار. مباشرة بعد التعبئة، يتم إغلاق الأنبوب بسدادة مطاطية.

لاختبار نقاء الهيدروجين، تحتاج إلى وضع عود ثقاب مضاء على عنق أنبوب الاختبار. إذا حدث انفجار باهت وهادئ، يكون الغاز نظيفًا وتكون شوائب الهواء في حدها الأدنى. إذا كان القطن عالي الصوت والصفير، فإن الغاز الموجود في أنبوب الاختبار متسخ ويحتوي على نسبة كبيرة من المكونات الأجنبية.

انتباه! لا تحاول تكرار هذه التجارب بنفسك!

الهيدروجين مادة غير عضوية، وهو العنصر الأول والأخف في الجدول الدوري. ويشار إليها بالحرف H (الهيدروجينيوم)، المترجم من اليونانية على أنه "ولادة الماء".

هناك ثلاث ذرات هيدروجين مستقرة في الطبيعة:
. البروتيوم - النسخة القياسية للذرة، وتتكون من بروتون وإلكترون؛
. الديوتيريوم - يتكون من بروتون ونيوترون وإلكترون.
. يحتوي التريتيوم على بروتون ونيوترونين في النواة.

هناك الكثير من الهيدروجين على الأرض. وعلى أساس عدد الذرات فهو حوالي 17%. لا يوجد سوى المزيد من الأكسجين - حوالي 52٪. وهذا موجود فقط في قشرة الأرض والغلاف الجوي، ولا يعرف العلماء مقداره الموجود في عباءة الكوكب وجوهره. على الأرض، يتم العثور على الهيدروجين في المقام الأول دولة منضمة. وهو جزء من الماء وجميع الخلايا الحية والغاز الطبيعي والنفط والفحم وبعض الصخور والمعادن. وفي حالة غير منضمة، يمكن العثور عليه في الغازات البركانية وفي منتجات التحلل العضوي.

ملكيات

أخف الغاز. ليس له لون أو طعم أو رائحة. إنه قابل للذوبان بشكل سيئ في الماء، جيدًا - في الإيثانول، في العديد من المعادن، على سبيل المثال، في الحديد والتيتانيوم والبلاديوم - يمكن أن يذوب 850 مجلدًا من H2 في حجم واحد من البلاديوم. لا يذوب في الفضة. فهو يوصل الحرارة بشكل أفضل من جميع الغازات. وعندما يبرد بقوة يتحول إلى سائل شديد الحركة مائع عديم اللون، ثم إلى مادة صلبة تشبه الثلج. ومن المثير للاهتمام أن العنصر يحتفظ بحالته السائلة في نطاق درجة حرارة ضيق للغاية: من -252.76 إلى -259.2 درجة مئوية. من المفترض أن الهيدروجين الصلب عند ضغوط هائلة تصل إلى مئات الآلاف من الأجواء سوف يكتسب خصائص معدنية. في درجات حرارة عاليةتخترق المادة أصغر مسام المعادن والسبائك.

الهيدروجين عنصر حيوي مهم. يشكل الماء، ويوجد في جميع الأنسجة الحية، الأمينية و احماض نوويةآه، البروتينات، الدهون، الدهون، الكربوهيدرات.

من وجهة نظر الكيمياء، يتمتع الهيدروجين بميزة فريدة - حيث يتم تصنيفه على الفور إلى مجموعتين من الجدول الدوري: المعادن القلوية والهالوجينات. باعتباره معدنًا قلويًا، فهو يُظهر خصائص اختزال قوية. يتفاعل مع الفلور في الظروف العادية، مع الكلور - تحت تأثير الضوء، مع غير المعادن الأخرى - فقط عند تسخينه أو في وجود محفزات. يتفاعل مع الأكسجين والنيتروجين والكبريت والكربون والهالوجينات، أول أكسيد الكربونإلخ. تشكل مركبات مهمة مثل الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين والهيدروكربونات والكحولات وفلوريد الهيدروجين (حمض الهيدروفلوريك) وكلوريد الهيدروجين ( حامض الهيدروكلوريك). عند التفاعل مع أكاسيد المعادن والهاليدات، فإنه يختزلها إلى معادن؛ يتم استخدام هذه الخاصية في علم المعادن.

باعتباره هالوجينًا، يُظهر H2 خصائص مؤكسدة عند التفاعل مع المعادن.

يحتوي الكون على 88.6% هيدروجين. بالنسبة للجزء الأكبر يتم احتواؤه في النجوم والغاز بين النجوم.

وبسبب خفتها فإن جزيئات المادة تتحرك بسرعات هائلة تضاهي السرعة الثانية سرعة الهروب. ونتيجة لهذا، فإن الموصلية الحرارية تتجاوز التوصيل الحراري للهواء بمقدار 7.3 مرة. من الأجزاء العلويةالغلاف الجوي، تطير جزيئات H2 بسهولة إلى الفضاء. وهكذا يفقد كوكبنا 3 كجم من الهيدروجين كل ثانية.

احتياطات السلامة

الهيدروجين غير سام، ولكنه نار ومتفجّر. خليط مع الهواء (غاز متفجر) ينفجر بسهولة من أدنى شرارة. الهيدروجين نفسه يحترق. وينبغي أن يؤخذ ذلك في الاعتبار عند الحصول عليه للاحتياجات المختبرية أو عند إجراء التجارب التي يتم خلالها إطلاق الهيدروجين.

يمكن أن يسبب سكب الهيدروجين السائل على الجلد قضمة صقيع شديدة.

طلب

وفي الصناعة الكيميائية، يستخدم الهيدروجين لإنتاج الأمونيا والكحوليات وحمض الهيدروكلوريك والصابون والبوليمرات والوقود الاصطناعي والعديد من المواد العضوية.
. في صناعة تكرير النفط - لإنتاج مشتقات مختلفة من النفط وبقايا النفط (وقود الديزل، زيوت التشحيم، البنزين، الغازات المسالة، إلخ)؛ لتنقية المنتجات البترولية وزيوت التشحيم.
. في الصناعات الغذائية: في إنتاج السمن النباتي الصلب بالهدرجة الزيوت النباتية; يستخدم كغاز لتغليف بعض المنتجات (مضاف E949).
. في علم المعادن في عمليات إنتاج المعادن والسبائك. للهيدروجين الذري (درجة حرارة اللهب تصل إلى +4000 درجة مئوية) والهيدروجين الأكسجين (حتى +2800 درجة مئوية) لقطع ولحام الفولاذ والسبائك المقاومة للحرارة.
. في علم الأرصاد الجوية، يتم ملء البالونات والبالونات بالمادة.
. مثل وقود الصواريخ.
. كمبرد للمولدات الكهربائية الكبيرة.
. في صناعة الزجاج لصهر زجاج الكوارتز في لهب ذو درجة حرارة عالية.
. في اللوني للغاز. لملء غرف الفقاعات (السائل H2).
. كمبرد في مضخات التفريغ المبردة.
. ويستخدم الديوتيريوم والتريتيوم في الطاقة النوويةوالشؤون العسكرية.

دعونا ننظر إلى ما هو الهيدروجين. تتم دراسة الخواص الكيميائية وإنتاج هذا اللافلز في مقرر الكيمياء غير العضوية في المدرسة. وهذا العنصر هو الذي يتصدر الجدول الدوري لمندليف، وبالتالي يستحق وصفًا تفصيليًا.

معلومات موجزة عن فتح عنصر

قبل النظر في المادية و الخواص الكيميائيةالهيدروجين، فلنكتشف كيف تم العثور على هذا العنصر المهم.

وقد ذكر الكيميائيون الذين عملوا في القرنين السادس عشر والسابع عشر مرارا وتكرارا في كتاباتهم الغاز القابل للاشتعال الذي ينطلق عندما تتعرض الأحماض للمعادن النشطة. وفي النصف الثاني من القرن الثامن عشر، تمكن ج. كافنديش من جمع هذا الغاز وتحليله، وأطلق عليه اسم “الغاز القابل للاحتراق”.

ولم تتم دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للهيدروجين في ذلك الوقت. فقط في نهاية القرن الثامن عشر، تمكن أ. لافوازييه من إثبات من خلال التحليل أنه يمكن الحصول على هذا الغاز عن طريق تحليل الماء. وبعد ذلك بقليل بدأ الاتصال عنصر جديدالهيدروجين، والذي يترجم يعني "ولادة الماء". يدين الهيدروجين باسمه الروسي الحديث إلى M. F. Solovyov.

التواجد في الطبيعة

لا يمكن تحليل الخواص الكيميائية للهيدروجين إلا بناءً على وجوده في الطبيعة. هذا العنصر موجود في الغلاف المائي والصخري، وهو أيضًا جزء من المعادن: الغاز الطبيعي وما يرتبط به، والجفت، والنفط، والفحم، والصخر الزيتي. من الصعب تخيل شخص بالغ لا يعرف أن الهيدروجين أحد مكونات الماء.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد هذا اللافلز في الأجسام الحيوانية على شكل أحماض نووية وبروتينات وكربوهيدرات ودهون. على كوكبنا، يتم العثور على هذا العنصر في شكل حر نادرا ما يكون، ربما فقط في الغاز الطبيعي والبركاني.

في شكل البلازما، يشكل الهيدروجين ما يقرب من نصف كتلة النجوم والشمس، وهو أيضًا جزء من الغاز بين النجوم. على سبيل المثال، في شكل حر، وكذلك في شكل الميثان والأمونيا، هذا اللافلز موجود في المذنبات وحتى بعض الكواكب.

الخصائص الفيزيائية

قبل النظر في الخواص الكيميائية للهيدروجين، نلاحظ أنه متى الظروف العاديةهو مادة غازيةأخف من الهواء، وله عدة أشكال نظائرية. وهو غير قابل للذوبان تقريبًا في الماء وله موصلية حرارية عالية. يعتبر البروتيوم، الذي يحتوي على عدد كتلي 1، هو أخف أشكاله. التريتيوم، الذي له خصائص مشعة، يتشكل في الطبيعة من النيتروجين الجوي عندما تعرضه الخلايا العصبية للأشعة فوق البنفسجية.

ملامح هيكل الجزيء

للنظر في الخواص الكيميائية للهيدروجين والتفاعلات المميزة له، دعونا نتناول ميزات بنيته. يحتوي هذا الجزيء ثنائي الذرة على رابطة كيميائية تساهمية غير قطبية. يمكن تكوين الهيدروجين الذري من خلال تفاعل المعادن النشطة مع المحاليل الحمضية. ولكن في هذا الشكل، لا يمكن لهذا المعدن أن يوجد إلا لفترة قصيرة من الزمن؛ وعلى الفور تقريبًا يتحد مرة أخرى في شكل جزيئي.

الخواص الكيميائية

دعونا ننظر في الخصائص الكيميائية للهيدروجين. وفي معظم المركبات التي يتكون منها هذا العنصر الكيميائي، فإنه يظهر حالة أكسدة قدرها +1، مما يجعله مشابهًا للمعادن النشطة (القلوية). الخصائص الكيميائية الرئيسية للهيدروجين التي تميزه كمعدن:

• التفاعل مع الأكسجين لتكوين الماء.
• التفاعل مع الهالوجينات، مصحوبًا بتكوين هاليد الهيدروجين؛
• إنتاج كبريتيد الهيدروجين عن طريق الاتحاد مع الكبريت.

فيما يلي معادلة التفاعلات التي تميز الخواص الكيميائية للهيدروجين. يرجى ملاحظة أنه باعتباره مادة غير معدنية (مع حالة الأكسدة -1) فإنه يعمل فقط في التفاعل مع المعادن النشطة، وتشكيل الهيدريدات المقابلة معها.

وبالتالي فإن الهيدروجين في درجات الحرارة العادية يتفاعل بشكل غير نشط مع المواد الأخرى معظمتتم التفاعلات فقط بعد التسخين المسبق.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض التفاعلات الكيميائية للعنصر الذي يتصدر الجدول الدوري العناصر الكيميائيةمندليف.

يصاحب تفاعل تكوين الماء إطلاق 285.937 كيلوجول من الطاقة. وفي درجات حرارة مرتفعة (أكثر من 550 درجة مئوية)، يصاحب هذه العملية انفجار قوي.

من بين تلك الخصائص الكيميائية لغاز الهيدروجين التي وجدت تطبيقًا كبيرًا في الصناعة، فإن تفاعله مع أكاسيد المعادن أمر مثير للاهتمام. يتم ذلك من خلال الهدرجة الحفزية في الصناعة الحديثةإجراء معالجة أكاسيد المعادن، على سبيل المثال، يتم فصل المعدن النقي عن مقياس الحديد (أكسيد الحديد المختلط). تسمح هذه الطريقة بإعادة تدوير الخردة المعدنية بكفاءة.

إن تخليق الأمونيا، الذي يتضمن تفاعل الهيدروجين مع نيتروجين الهواء، مطلوب أيضًا في الصناعة الكيميائية الحديثة. ومن الشروط لذلك التفاعل الكيميائيلاحظ الضغط ودرجة الحرارة.

خاتمة

إنه الهيدروجين غير النشط المواد الكيميائيةفي ظل ظروف طبيعية. ومع ارتفاع درجة الحرارة، يزداد نشاطها بشكل ملحوظ. هذه المادةفي الطلب في التخليق العضوي. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي الهدرجة إلى اختزال الكيتونات إلى كحولات ثانوية وتحويل الألدهيدات إلى كحولات أولية. بالإضافة إلى ذلك، من خلال الهدرجة، من الممكن تحويل الهيدروكربونات غير المشبعة من فئة الإيثيلين والأسيتيلين إلى مركبات مشبعة من سلسلة الميثان. يعتبر الهيدروجين بحق مادة بسيطة مطلوبة في الإنتاج الكيميائي الحديث.

تاريخ الاكتشاف:

منذ القرن الخامس عشر، لاحظ العديد من الباحثين إطلاق غاز قابل للاشتعال عندما تتفاعل الأحماض مع المعادن. أولاً وصف تفصيليالهيدروجين، المسمى "الهواء القابل للاحتراق" و"الهواء المزيل للفلور" تم إعطاؤه من قبل الكيميائي الإنجليزي هنري كافنديش في عام 1766. في عام 1783، أثبت أنطوان لافوازييه أن الهيدروجين جزء من الماء وأدرجه في جدوله للعناصر الكيميائية التي تسمى الهيدروجين (التي تولد الماء). الاسم الروسيتم اقتراح "الهيدروجين" من قبل الكيميائي M. F. سولوفييف في عام 1824 - عن طريق القياس مع "الأكسجين" M.V. لومونوسوف.

البحث في الطبيعة والحصول على:

يشكل الهيدروجين حوالي 92% من جميع الذرات في الكون. هو الرئيسي عنصروتشكل المواد الموجودة في النجوم والغازات بين النجوم، على شكل مركبات، الغلاف الجوي للعديد من الكواكب. وعلى الأرض تبلغ حصة ذرات الهيدروجين 17%، وهو جزء من المادة الأكثر شيوعاً وهي الماء، وهو جزء من المركبات التي تشكل الكائنات الحية، حيث تبلغ حصة ذراته حوالي 50%. في نفس الوقت جزء الشاملالهيدروجين الموجود على الأرض (القشرة الأرضية + الغلاف المائي) حوالي 1.5%
الطريقة الرئيسية لإنتاج الهيدروجين في المختبر هي تفاعل المعادن (الزنك، الحديد) مع الأحماض المخففة، وكذلك التحليل الكهربائي للمحاليل القلوية. في الصناعة، يتم إنتاج الهيدروجين عن طريق التحليل الكهربائي للمحاليل الملحية (NaCl)، وعن طريق تحويل الميثان أو أكسدته الحفزية، وعن طريق تكسير أو إعادة تشكيل الهيدروكربونات (تكرير النفط).
تحويل الميثان: CH 4 + H 2 O CO + 3 H 2

الخصائص الفيزيائية:

يتواجد الهيدروجين في شكل ثلاثةالنظائر التي لها أسماء ورموز فردية: 1 H - البروتيوم (H)، 2 H - الديوتيريوم (D)، 3 H - التريتيوم (T). يحتوي الهيدروجين الطبيعي على 99.99% بروتيوم و0.01% ديوتيريوم. يوجد التريتيوم بشكل طبيعي بكميات صغيرة جدًا وهو مشع بنصف عمر يبلغ 12.32 عامًا.
مادة بسيطة H2، أخف غاز، عديم اللون والرائحة والطعم، نقطة الانصهار -259.1، نقطة الغليان -252.8 درجة مئوية، قابل للذوبان قليلاً في الماء - 18.8 مل / لتر. الهيدروجين قابل للذوبان بدرجة عالية في العديد من المعادن (850 مجلدًا لكل حجم واحد من Pd) ويمكن أن ينتشر بسهولة عبر الأغشية المعدنية.
الهيدروجين الثقيليحتوي D 2 على ضعف الكثافة ونقاط انصهار وغليان أعلى قليلاً (-254.5 درجة مئوية و-249.5 درجة مئوية)

الخواص الكيميائية:

في درجات الحرارة العادية، يتفاعل الهيدروجين فقط مع المعادن النشطة جدًا (مثل الكالسيوم) وغير المعادن: الفلور (بدون ضوء، مع انفجار)، والكلور (في الضوء، مع انفجار). يتفاعل مع معظم المواد غير المعدنية عند تسخينه (مع الأكسجين، يحدث التفاعل على الفور عند إشعاله). يسمى خليط 1:2 من الأكسجين والهيدروجين "بالغاز المتفجر". لقد أوضح خصائص الاختزال عن طريق تقليل أكاسيد المعادن: الحديد والنحاس والرصاص والتنغستن وما إلى ذلك. في وجود المحفزات (Pt، Ni)، فإنه يضيف إلى روابط متعددة من المركبات العضوية (تفاعل الهدرجة).

أهم الإتصالات:

أكسيد الهيدروجين H2O- الماء سائل عديم اللون، عديم اللون، عديم الرائحة، لا طعم له. الخصائص الفيزيائية الشاذة للمياه (Tm = 0 درجة مئوية، Tbp = 100 درجة مئوية) ترجع إلى تكوين روابط هيدروجينية بين الجزيئات. وهو عبارة عن أمفوليت، يتفكك مع تكوين أيونات الهيدرونيوم والهيدروكسيد، إلا أن درجة التفكك هي 1.8 * 10 -16، وبالتالي ماء نقييكاد لا يوصل التيار الكهربائي.
الماء مادة شديدة التفاعل. ردود الفعل الرئيسية:
- تفاعلات المركبات مع أكاسيد المعادن النشطة وغير المعدنية، مع تكوين الهيدروكسيدات المقابلة ذات الطبيعة الأساسية أو الحمضية؛
- تفاعلات التحلل المائي (قابلة للعكس ولا رجعة فيها) للعديد من المواد العضوية وغير العضوية؛
- تفاعلات الماء - إضافة الماء إلى روابط متعددة من المركبات العضوية.

بيروكسيد الهيدروجين - H2O2- سائل شرابي عديم اللون، عديم اللون، عديم الرائحة، ذو طعم معدني كريه. في أقصى تركيز- سائل (كثافته حوالي 1.5 جم/سم3)، نقطة الانصهار -0.43 درجة مئوية، نقطة الغليان 150 درجة مئوية. في الماء، الكحول الإيثيلييذوب إيثيل الأثير بأي نسبة.
في المحاليل المركزة، يكون بيروكسيد الهيدروجين غير مستقر وينفجر في الماء والأكسجين. يسبب حروقاً شديدة.
يستخدم عادة على شكل محاليل مخففة (3٪ -30٪). مؤكسد؟ ما هو استخدامه كمبيض, مطهرإلخ. ويوجد في الطبيعة في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، في هطول الأمطار.

الهيدريدات الأيونية - MH x- مركبات الهيدروجين مع فلزات قلوية ومعادن ترابية قلوية، حيث يكون للهيدروجين حالة أكسدة -1. مثل الملح المواد الصلبة. المرممون. تتحلل مع الماء والأحماض لتحرر الهيدروجين: NaH + H 2 O → NaOH + H 2

هيدريدات تساهمية - H x X- مركبات الهيدروجين مع اللافلزات حيث يكون للهيدروجين حالة أكسدة +1. الغازات، والعديد منها سامة. مخفضات بسبب غير المعدنية. تختلف خصائصه من الخامل (الميثان) إلى الحمضي (هاليدات الهيدروجين). تظهر الأمونيا NH 3 والفوسفين PH 3 الأضعف خصائص أساسية. باستثناء هاليدات الهيدروجين، فهي قابلة للاشتعال مع تكوين أكاسيد مقابلة.

طلب:

أحد الاستخدامات الأولى للهيدروجين كان في الطائرات الأخف من الهواء: بالوناتوالمناطيد. نظرًا لارتفاع خطر الحريق للهيدروجين، توقف هذا الاستخدام، باستثناء بالونات الطقس.

يستخدم الهيدروجين الذري في لحام الهيدروجين الذري. الهيدروجين السائل هو أحد أنواع وقود الصواريخ. تستخدم خلايا وقود الهيدروجين والأكسجين الهيدروجين لتحويل طاقة التفاعل الكيميائي مباشرة إلى طاقة كهربائية.

كعامل اختزال في إنتاج بعض المعادن، لإنتاج الدهون الصلبة عن طريق هدرجة الزيوت النباتية. في الصناعة الكيميائية - إنتاج الأمونيا وكلوريد الهيدروجين وما إلى ذلك.

بيروكسيد الهيدروجين: يستخدم محلول 3% في الطب والتجميل والصناعة لتبييض القش والريش والغراء والفراء والجلود وغيرها، ويستخدم محلول 60% لتبييض الدهون والزيوت. تستخدم المحاليل عالية التركيز (85-90%) المخلوطة مع بعض المواد القابلة للاشتعال لإنتاج مخاليط متفجرة، كمادة مؤكسدة في محركات الصواريخ والطوربيد.

ديوتريد الليثيوم 6: كمصدر للديوتيريوم والتريتيوم في الأسلحة النووية الحرارية (القنبلة الهيدروجينية).

نوفيكوفا أو.، باسيوك إي.
جامعة ولاية تيومين، مجموعة 502، 2013

مصادر:
الهيدروجين // ويكيبيديا. عنوان URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=55655584
الهيدروجين // الموسوعة الإلكترونية حول العالم. عنوان URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/VODOROD.html (تاريخ الوصول: 23/05/2013).
بيتشولكينا ج.ف. الدرس رقم 24. الهيدروجين// عنوان URL لموقع Himula.com: https://sites.google.com/site/himulacom/ (تاريخ الوصول: 23/05/2013).

انتشار في الطبيعة. V. منتشر في الطبيعة، ومحتواه في القشرة الأرضية (الغلاف الصخري والغلاف المائي) هو 1٪ بالوزن و16٪ بعدد الذرات. V. هو جزء من المادة الأكثر شيوعًا على الأرض - الماء (11.19٪ من V. بالوزن)، في تكوين المركبات التي يتكون منها الفحم والنفط والغازات الطبيعية والطين، وكذلك الكائنات الحية الحيوانية والنباتية (أي، في تكوين البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات وغيرها). في الحالة الحرة، V. نادر للغاية، ويوجد بكميات صغيرة في البركانية وغيرها الغازات الطبيعية. توجد كميات ضئيلة من الهيدروجين الحر (0.0001% حسب عدد الذرات) في الغلاف الجوي. في الفضاء القريب من الأرض، يشكل الإشعاع حزام الإشعاع الداخلي ("البروتون") للأرض على شكل تدفق البروتونات. في الفضاء، V. هو العنصر الأكثر شيوعا. وتشكل على شكل البلازما حوالي نصف كتلة الشمس ومعظم النجوم، والجزء الأكبر من غازات الوسط النجمي والسدم الغازية. V. موجود في الغلاف الجوي لعدد من الكواكب وفي المذنبات على شكل H2 الحر، والميثان CH4، والأمونيا NH3، والماء H2O، والجذور مثل CH، NH، OH، SiH، PH، إلخ. في شكل تدفق البروتونات، تعد الطاقة جزءًا من الإشعاع الجسيمي للشمس والأشعة الكونية.

النظائر والذرة والجزيء. يتكون الزاج العادي من خليط من نظيرين مستقرين: الزاج الخفيف أو البروتيوم (1H)، والزاج الثقيل أو الديوتيريوم (2H أو D). يوجد في المركبات الطبيعية في المتوسط ​​6800 ذرة 1H لكل ذرة 1 2H. تم الحصول عليها بشكل مصطنع النظائر المشعة- V فائق الثقل، أو التريتيوم (3H، أو T)، مع إشعاعات ناعمة وعمر نصف T1/2 = 12.262 سنة. في الطبيعة، يتكون التريتيوم، على سبيل المثال، من النيتروجين الجوي تحت تأثير نيوترونات الأشعة الكونية؛ في الغلاف الجوي يكون صغيرًا بشكل لا يذكر (4-10-15٪ من إجمالي عدد ذرات V). تم الحصول على نظير غير مستقر للغاية 4H. تشير الأعداد الكتلية للنظائر 1H و2H و3H و4H، على التوالي 1,2 و3 و4، إلى أن نواة ذرة البروتيوم تحتوي على بروتون واحد فقط، والديوتيريوم - 1 بروتون ونيوترون واحد، والتريتيوم - 1 بروتون و2 النيوترونات، 4H - 1 بروتون و 3 نيوترونات. يحدد الاختلاف الكبير في كتل نظائر V. اختلافًا ملحوظًا في خواصها الفيزيائية والكيميائية مقارنة بنظائر العناصر الأخرى.

تمتلك ذرة V. أبسط بنية بين ذرات جميع العناصر الأخرى: فهي تتكون من نواة وإلكترون واحد. تبلغ طاقة ربط الإلكترون بالنواة (إمكانية التأين) 13.595 فولت. يمكن للذرة المحايدة أيضًا إضافة إلكترون ثانٍ لتكوين أيون سالب H-؛ في هذه الحالة، طاقة الارتباط للإلكترون الثاني مع ذرة متعادلة (تقارب الإلكترون) هي 0.78 فولت. تتيح ميكانيكا الكم إمكانية حساب جميع مستويات الطاقة الممكنة للذرة V، وبالتالي تقديمها تفسير كاملطيفها الذري. يتم استخدام ذرة V. كذرة نموذجية في حسابات ميكانيكا الكم لمستويات الطاقة الأخرى، المزيد ذرات معقدة. يتكون الجزيء B.H2 من ذرتين متصلتين بواسطة تساهمية الرابطة الكيميائية. طاقة التفكك (أي الاضمحلال إلى الذرات) هي 4.776 فولت (1 فولت = 1.60210-10-19 ي). المسافة بين الذرية عند موضع توازن النواة هي 0.7414-Å. عند درجات الحرارة المرتفعة، يتفكك الهيدروجين الجزيئي إلى ذرات (درجة التفكك عند 2000 درجة مئوية هي 0.0013، وعند 5000 درجة مئوية 0.95). يتم تشكيل Atomic V. أيضًا في أشكال مختلفة التفاعلات الكيميائية(على سبيل المثال، تأثير الزنك على حمض الهيدروكلوريك). ومع ذلك، فإن وجود V. في الحالة الذرية يدوم فقط وقت قصير، تتحد الذرات في جزيئات H2.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية. V. هو أخف المواد المعروفة (14.4 مرة أخف من الهواء)، كثافته 0.0899 جم/لتر عند 0 درجة مئوية و1 جو. يغلي الهيليوم (يسيل) ويذوب (يتجمد)، على التوالي، عند -252.6 درجة مئوية و -259.1 درجة مئوية (فقط الهيليوم لديه المزيد درجات الحرارة المنخفضةذوبان وغليان). درجة الحرارة الحرجة للمياه منخفضة جدًا (-240 درجة مئوية)، لذا فإن تميعها محفوف بصعوبات كبيرة؛ الضغط الحرج 12.8 كجم/سم2 (12.8 ضغط جوي)، الكثافة الحرجة 0.0312 جم/سم3. من بين جميع الغازات، يتمتع V. بأكبر موصلية حرارية، تساوي 0.174 واط/(م-ك) عند 0 درجة مئوية و1 ضغط جوي، أي 4.16-0-4 كالوري/(ث-سم-درجة مئوية). السعة الحرارية النوعية لـ V. عند 0 درجة مئوية و1 ضغط جوي С 14.208-103 J/(kg-K)، أي 3.394 cal/(g-°C). V. قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (0.0182 مل/جم عند 20 درجة مئوية و1 ضغط جوي)، لكنه قابل للذوبان جيدًا في العديد من المعادن (Ni، Pt، Pd، إلخ)، وخاصة في البلاديوم (850 مجلدًا لكل حجم واحد من Pd) . ترتبط ذوبان V. في المعادن بقدرته على الانتشار من خلالها؛ في بعض الأحيان يكون الانتشار عبر سبيكة الكربون (على سبيل المثال، الفولاذ) مصحوبًا بتدمير السبيكة بسبب تفاعل الكربون مع الكربون (ما يسمى بإزالة الكربون). السائل V. خفيف جدًا (الكثافة عند -253 درجة مئوية 0.0708 جم/سم3) وسائل (اللزوجة عند -253 درجة مئوية 13.8 سبواز).

في معظم المركبات، يُظهر V. تكافؤًا (بتعبير أدق، حالة الأكسدة) +1، مثل الصوديوم والمعادن القلوية الأخرى؛ وعادة ما يعتبر بمثابة نظير لهذه المعادن، ويصل إلى 1 جرام. نظام مندليف. ومع ذلك، في هيدريدات المعادن، يكون أيون B مشحونًا سالبًا (حالة الأكسدة -1)، أي أن هيدريد Na+H- منظم بشكل مشابه لكلوريد Na+Cl-. هذا وبعض الحقائق الأخرى (القرب الخصائص الفيزيائية V. والهالوجينات، قدرة الهالوجينات على استبدال V. في المركبات العضوية) تعطي سببًا لنسب V. أيضًا إلى المجموعة السابعةالجدول الدوري (لمزيد من التفاصيل انظر الجدول الدوريعناصر). في ظل الظروف العادية، يكون الجزيء V. قليل النشاط نسبيًا، حيث يتحد مباشرة فقط مع أكثر اللافلزات نشاطًا (مع الفلور، وفي الضوء مع الكلور). ومع ذلك، عند تسخينه، فإنه يتفاعل مع العديد من العناصر. لقد زاد Atomic V. من النشاط الكيميائي مقارنة بالنشاط الجزيئي. مع الأكسجين، يشكل V. الماء: H2 + 1/2O2 = H2O مع إطلاق 285.937-103 جول/مول، أي 68.3174 سعرة حرارية/مول من الحرارة (عند 25 درجة مئوية و1 ضغط جوي). في درجات الحرارة العادية، يستمر التفاعل ببطء شديد، وعند درجة حرارة أعلى من 550 درجة مئوية ينفجر. الحدود الانفجارية لخليط الهيدروجين والأكسجين هي (من حيث الحجم) من 4 إلى 94٪ H2، وخليط الهيدروجين والهواء - من 4 إلى 74٪ H2 (يسمى خليط من مجلدين من H2 وحجم واحد من O2 تفجير الغاز). يستخدم V. لاختزال العديد من المعادن، حيث يقوم بإزالة الأكسجين من أكاسيدها:

CuO + H2 = النحاس + H2O،
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O، إلخ.
مع الهالوجينات، يشكل V. هاليدات الهيدروجين، على سبيل المثال:
H2 + Cl2 = 2HCl.

في الوقت نفسه، ينفجر V. بالفلور (حتى في الظلام وعند -252 درجة مئوية)، ويتفاعل مع الكلور والبروم فقط عند إضاءته أو تسخينه، ومع اليود فقط عند تسخينه. يتفاعل مع النيتروجين لتكوين الأمونيا: 3H2 + N2 = 2NH3 فقط على محفز وفي درجات حرارة مرتفعةوالضغوط. عند تسخينه، يتفاعل V. بقوة مع الكبريت: H2 + S = H2S (كبريتيد الهيدروجين)، وهو أكثر صعوبة مع السيلينيوم والتيلوريوم. V. يمكن أن يتفاعل مع الكربون النقي بدون محفز فقط عند درجات حرارة عالية: 2H2 + C (غير متبلور) = CH4 (الميثان). يتفاعل مباشرة مع بعض المعادن (القلويات، القلوية الأرضية، إلخ)، ويشكل الهيدريدات: H2 + 2Li = 2LiH. مهم أهمية عمليةلها تفاعلات ثاني أكسيد الكربون مع أول أكسيد الكربون، حيث تتشكل مركبات عضوية مختلفة، اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط والمحفز، على سبيل المثال HCHO، CH3OH، وما إلى ذلك (انظر أول أكسيد الكربون). تتفاعل الهيدروكربونات غير المشبعة مع الهيدروجين، فتصبح مشبعة، على سبيل المثال: CnH2n + H2 = CnH2n+2 (انظر الهدرجة).