• საშინაო მეცნიერება და მედიცინა მე -19 - მე -20 საუკუნის დასაწყისში მე -19 საუკუნის ქიმია მედიცინაში
• რა არის პეპტიდები? პეპტიდების ტიპები და სახეობები. ყველაფერი პეპტიდებისა და დაბერების საწინააღმდეგო კოსმეტიკის შესახებ პეპტიდებით დამატებითი პეპტიდები არ იქმნება
• საშიში ქიმიკატების ტოქსიკური ეფექტი ადამიანებზე
• რადიოავტოგრაფიული ავტორადიოგრაფიის მეთოდი ციტოლოგიაში
• ბაქტერიების იდენტიფიკაცია ანტიგენური სტრუქტურის მიხედვით
• ორგანული ნივთიერებები ჩამდინარე წყლებში რა არის ორგანული ნაერთები წყალში
• წყალბადის ინდექსი (pH ფაქტორი)
• რა არის წყლის pH და რატომ არის მნიშვნელოვანი მისი ცოდნა?
• რედოქსის პოტენციური რედოქს სისტემები
• შექცევადი რედოქსის სისტემა შექცევადი რედოქს სისტემები

მოდით შევხედოთ რა არის წყალბადი. ამ არალითონის ქიმიურ თვისებებსა და წარმოებას სკოლაში არაორგანული ქიმიის კურსში სწავლობენ. სწორედ ეს ელემენტია, რომელიც ხელმძღვანელობს მენდელეევის პერიოდულ სისტემას და ამიტომ იმსახურებს დეტალურ აღწერას.

მოკლე ინფორმაცია ელემენტის გახსნის შესახებ

სანამ წყალბადის ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებს განვიხილავთ, გავარკვიოთ, როგორ იქნა ნაპოვნი ეს მნიშვნელოვანი ელემენტი.

ქიმიკოსები, რომლებიც მუშაობდნენ მეთექვსმეტე და მეჩვიდმეტე საუკუნეებში, არაერთხელ აღნიშნეს თავიანთ ნაშრომებში წვადი აირი, რომელიც გამოიყოფა მჟავების აქტიური ლითონების ზემოქმედებისას. მეთვრამეტე საუკუნის მეორე ნახევარში გ.კავენდიშმა მოახერხა ამ აირის შეგროვება და ანალიზი, დაარქვეს მას „წვის გაზი“.

წყალბადის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები იმ დროს არ იყო შესწავლილი. მხოლოდ მეთვრამეტე საუკუნის ბოლოს ა. ლავუაზიემ მოახერხა ანალიზით დაედგინა, რომ ამ გაზის მიღება შესაძლებელია წყლის ანალიზით. ცოტა მოგვიანებით მან დაიწყო ახალი ელემენტის წყალბადის დარქმევა, რაც ნიშნავს "წყლის დაბადებას". წყალბადს თავისი თანამედროვე რუსული სახელწოდება ეკუთვნის M.F. Solovyov-ს.

ბუნებაში ყოფნა

წყალბადის ქიმიური თვისებების გაანალიზება შესაძლებელია მხოლოდ ბუნებაში მისი სიმრავლის საფუძველზე. ეს ელემენტი იმყოფება ჰიდრო- და ლითოსფეროში და ასევე არის მინერალების ნაწილი: ბუნებრივი და ასოცირებული გაზი, ტორფი, ნავთობი, ქვანახშირი, ნავთობის ფიქალი. ძნელი წარმოსადგენია ზრდასრული ადამიანი, რომელმაც არ იცის, რომ წყალბადი წყლის განუყოფელი ნაწილია.

გარდა ამისა, ეს არალითონი გვხვდება ცხოველურ ორგანიზმებში ნუკლეინის მჟავების, ცილების, ნახშირწყლებისა და ცხიმების სახით. ჩვენს პლანეტაზე ეს ელემენტი თავისუფალი სახით საკმაოდ იშვიათად გვხვდება, შესაძლოა მხოლოდ ბუნებრივ და ვულკანურ აირში.

პლაზმის სახით წყალბადი შეადგენს ვარსკვლავებისა და მზის მასის დაახლოებით ნახევარს და ასევე არის ვარსკვლავთშორისი გაზის ნაწილი. მაგალითად, თავისუფალი სახით, ისევე როგორც მეთანის, ამიაკის სახით, ეს არალითონი გვხვდება კომეტებში და ზოგიერთ პლანეტაზეც კი.

ფიზიკური თვისებები

სანამ წყალბადის ქიმიურ თვისებებს განვიხილავთ, აღვნიშნავთ, რომ ნორმალურ პირობებში ის არის ჰაერზე მსუბუქი აირისებრი ნივთიერება, რომელსაც აქვს რამდენიმე იზოტოპური ფორმა. იგი თითქმის არ იხსნება წყალში და აქვს მაღალი თბოგამტარობა. პროტიუმი, რომლის მასის რიცხვი 1-ია, ითვლება მის ყველაზე მსუბუქ ფორმად. ტრიტიუმი, რომელსაც აქვს რადიოაქტიური თვისებები, ბუნებაში წარმოიქმნება ატმოსფერული აზოტისგან, როდესაც ნეირონები მას ულტრაიისფერი სხივების ზემოქმედებას ახდენენ.

მოლეკულის სტრუქტურის თავისებურებები

წყალბადის ქიმიური თვისებების, მისთვის დამახასიათებელი რეაქციების გასათვალისწინებლად, შევჩერდეთ მისი სტრუქტურის თავისებურებებზე. ამ დიატომურ მოლეკულას აქვს კოვალენტური არაპოლარული ქიმიური ბმა. ატომური წყალბადის წარმოქმნა შესაძლებელია, როდესაც აქტიური ლითონები ურთიერთქმედებენ მჟავა ხსნარებთან. მაგრამ ამ ფორმით, ამ არალითონს შეუძლია იარსებოს მხოლოდ უმნიშვნელო პერიოდის განმავლობაში, თითქმის მაშინვე ის ხელახლა აერთიანებს მოლეკულურ ფორმას.

ქიმიური თვისებები

განვიხილოთ წყალბადის ქიმიური თვისებები. ნაერთების უმეტესობაში, რომლებსაც ეს ქიმიური ელემენტი აყალიბებს, ის ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +1, რაც მას ამსგავსებს აქტიურ (ტუტე) ლითონებს. წყალბადის ძირითადი ქიმიური თვისებები, რომელიც ახასიათებს მას, როგორც მეტალს:

• ჟანგბადთან ურთიერთქმედება წყლის ფორმირებისთვის;
• რეაქცია ჰალოგენებთან, რომელსაც თან ახლავს წყალბადის ჰალოგენის წარმოქმნა;
• გოგირდწყალბადის წარმოება გოგირდთან შერწყმისას.

ქვემოთ მოცემულია რეაქციის განტოლება, რომელიც ახასიათებს წყალბადის ქიმიურ თვისებებს. ჩვენ ყურადღებას ვაქცევთ იმ ფაქტს, რომ როგორც არალითონი (დაჟანგვის მდგომარეობით -1), ის მოქმედებს მხოლოდ აქტიურ ლითონებთან რეაქციაში და მათთან ქმნის შესაბამის ჰიდრიდებს.

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე წყალბადი აქტიურად არ ურთიერთქმედებს სხვა ნივთიერებებთან, ამიტომ რეაქციების უმეტესობა ხორციელდება მხოლოდ წინასწარ გახურების შემდეგ.

მოდით უფრო დეტალურად ვისაუბროთ ელემენტის ზოგიერთ ქიმიურ ურთიერთქმედებებზე, რომელიც ხელმძღვანელობს მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემას.

წყლის წარმოქმნის რეაქციას თან ახლავს 285,937 კჯ ენერგიის გამოყოფა. ამაღლებულ ტემპერატურაზე (550 გრადუს ცელსიუსზე მეტი) ამ პროცესს თან ახლავს ძლიერი აფეთქება.

აირისებრი წყალბადის იმ ქიმიურ თვისებებს შორის, რომლებმაც მნიშვნელოვანი გამოყენება ჰპოვეს ინდუსტრიაში, საინტერესოა მისი ურთიერთქმედება ლითონის ოქსიდებთან. თანამედროვე მრეწველობაში სწორედ კატალიზური ჰიდროგენაციით ხდება ლითონის ოქსიდების დამუშავება, მაგალითად, სუფთა ლითონი იზოლირებულია რკინის სასწორისგან (რკინის შერეული ოქსიდი). ეს მეთოდი იძლევა ლითონის ჯართის ეფექტური დამუშავების საშუალებას.

ამიაკის სინთეზი, რომელიც გულისხმობს წყალბადის ურთიერთქმედებას ატმოსფერულ აზოტთან, ასევე მოთხოვნადია თანამედროვე ქიმიურ ინდუსტრიაში. ამ ქიმიური ურთიერთქმედების წარმოქმნის პირობებს შორის ჩვენ აღვნიშნავთ წნევას და ტემპერატურას.

დასკვნა

ეს არის წყალბადი, რომელიც არის არააქტიური ქიმიური ნივთიერება ნორმალურ პირობებში. ტემპერატურის მატებასთან ერთად მისი აქტივობა მნიშვნელოვნად იზრდება. ეს ნივთიერება მოთხოვნადია ორგანულ სინთეზში. მაგალითად, ჰიდროგენაციით, კეტონები შეიძლება შემცირდეს მეორად სპირტებად, ხოლო ალდეჰიდები შეიძლება გარდაიქმნას პირველად სპირტებად. გარდა ამისა, ჰიდროგენაციით, ეთილენისა და აცეტილენის კლასების უჯერი ნახშირწყალბადები შეიძლება გარდაიქმნას მეთანის სერიის გაჯერებულ ნაერთებად. წყალბადი სამართლიანად ითვლება უბრალო ნივთიერებად, რომელიც მოთხოვნადია თანამედროვე ქიმიურ წარმოებაში.

წყალბადი H არის ქიმიური ელემენტი, ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ჩვენს სამყაროში. წყალბადის, როგორც ელემენტის მასა ნივთიერებების შემადგენლობაში არის სხვა ტიპის ატომების მთლიანი შემცველობის 75%. იგი შედის პლანეტის ყველაზე მნიშვნელოვან და სასიცოცხლო კავშირში - წყალში. წყალბადის გამორჩეული თვისება ის არის, რომ ის პირველი ელემენტია D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში.

აღმოჩენა და გამოკვლევა

წყალბადის შესახებ პირველი ცნობები პარაცელსუსის თხზულებებში მეთექვსმეტე საუკუნით თარიღდება. მაგრამ მისი იზოლაცია ჰაერის აირის ნარევიდან და აალებადი თვისებების შესწავლა უკვე მეჩვიდმეტე საუკუნეში გაკეთდა მეცნიერ ლემერის მიერ. წყალბადი საფუძვლიანად შეისწავლა ინგლისელმა ქიმიკოსმა, ფიზიკოსმა და ნატურალისტმა, რომელმაც ექსპერიმენტულად დაამტკიცა, რომ წყალბადის მასა ყველაზე მცირეა სხვა აირებთან შედარებით. მეცნიერების განვითარების შემდგომ ეტაპებზე მასთან მუშაობდა მრავალი მეცნიერი, კერძოდ, ლავუაზიე, რომელიც მას „წყლის მშობიარობას“ უწოდებდა.

დამახასიათებელია PSCE-ში პოზიციის მიხედვით

ელემენტი, რომელიც ხსნის D.I. მენდელეევის პერიოდულ სისტემას, არის წყალბადი. ატომის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები გარკვეულ ორმაგობას აჩვენებს, რადგან წყალბადი ერთდროულად მიეკუთვნება პირველ ჯგუფს, მთავარ ქვეჯგუფს, თუ ის იქცევა როგორც მეტალი და თმობს ერთ ელექტრონს ქიმიური რეაქციის პროცესში და მეშვიდე - ვალენტური გარსის სრული შევსების შემთხვევაში, ანუ მიმღების უარყოფითი ნაწილაკი, რომელიც მას ჰალოგენების მსგავსს ახასიათებს.

ელემენტის ელექტრონული სტრუქტურის მახასიათებლები

რთული ნივთიერებების თვისებები, რომელშიც ის შედის და უმარტივესი ნივთიერების H 2, პირველ რიგში განისაზღვრება წყალბადის ელექტრონული კონფიგურაციით. ნაწილაკს აქვს ერთი ელექტრონი Z= (-1), რომელიც ბრუნავს თავის ორბიტაზე ბირთვის გარშემო, შეიცავს ერთ პროტონს ერთეული მასით და დადებითი მუხტით (+1). მისი ელექტრონული კონფიგურაცია იწერება როგორც 1s 1, რაც ნიშნავს წყალბადის პირველ და ერთადერთ s-ორბიტალში ერთი უარყოფითი ნაწილაკის არსებობას.

როდესაც ელექტრონი იშლება ან გაცემულია და ამ ელემენტის ატომს აქვს ისეთი თვისება, რომ იგი დაკავშირებულია ლითონებთან, მიიღება კატიონი. სინამდვილეში, წყალბადის იონი არის დადებითი ელემენტარული ნაწილაკი. ამიტომ ელექტრონის გარეშე წყალბადს უბრალოდ პროტონს უწოდებენ.

ფიზიკური თვისებები

მოკლედ რომ აღწერს წყალბადს, ეს არის უფერო, ოდნავ ხსნადი აირი, რომლის ფარდობითი ატომური მასაა 2, 14,5-ჯერ მსუბუქია ვიდრე ჰაერი, გათხევადების ტემპერატურა -252,8 გრადუსი ცელსიუსით.

გამოცდილებიდან ადვილად ჩანს, რომ H2 ყველაზე მსუბუქია. ამისათვის საკმარისია სამი ბურთი შეავსოთ სხვადასხვა ნივთიერებით - წყალბადით, ნახშირორჟანგით, ჩვეულებრივი ჰაერით და ერთდროულად გაათავისუფლოთ ისინი ხელიდან. ის, რომელიც შევსებულია CO 2-ით, ნებისმიერზე სწრაფად მიაღწევს მიწას, რის შემდეგაც იგი ჰაერის ნარევით გაბერილი დაეცემა, ხოლო H 2-ის შემცველი ავა ჭერამდე.

წყალბადის ნაწილაკების მცირე მასა და ზომა ამართლებს მის უნარს შეაღწიოს სხვადასხვა ნივთიერებებში. ერთი და იგივე ბურთის მაგალითზე, ამის გადამოწმება ადვილია, რამდენიმე დღეში ის თავისთავად ამოიწურება, რადგან გაზი უბრალოდ გაივლის რეზინას. ასევე, წყალბადი შეიძლება დაგროვდეს ზოგიერთი ლითონის (პალადიუმის ან პლატინის) სტრუქტურაში და მისგან აორთქლდეს ტემპერატურის მატებისას.

წყალბადის დაბალი ხსნადობის თვისება გამოიყენება ლაბორატორიულ პრაქტიკაში მის იზოლირებისთვის წყალბადის გადაადგილების მეთოდით (ქვემოთ მოცემული ცხრილი შეიცავს ძირითად პარამეტრებს) განსაზღვრავს მისი გამოყენების ფარგლებს და წარმოების მეთოდებს.

იზოტოპური შემადგენლობა

ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის მრავალი სხვა წარმომადგენლის მსგავსად, წყალბადს აქვს რამდენიმე ბუნებრივი იზოტოპი, ანუ ატომები ბირთვში პროტონების იგივე რაოდენობით, მაგრამ ნეიტრონების განსხვავებული რაოდენობა - ნაწილაკები ნულოვანი მუხტით და ერთეული მასით. ატომების მაგალითები, რომლებსაც აქვთ მსგავსი თვისება, არის ჟანგბადი, ნახშირბადი, ქლორი, ბრომი და სხვა, მათ შორის რადიოაქტიური.

წყალბადის 1 H-ის ფიზიკური თვისებები, ამ ჯგუფის ყველაზე გავრცელებული წარმომადგენლები, მნიშვნელოვნად განსხვავდება მისი კოლეგების იგივე მახასიათებლებისგან. კერძოდ, განსხვავდება იმ ნივთიერებების მახასიათებლები, რომლებშიც ისინი შედის. ასე რომ, არსებობს ჩვეულებრივი და დეიტერირებული წყალი, რომელიც შეიცავს თავის შემადგენლობაში, წყალბადის ატომის ნაცვლად ერთი პროტონით, დეიტერიუმ 2 H - მისი იზოტოპი ორი ელემენტარული ნაწილაკით: დადებითი და დაუმუხტი. ეს იზოტოპი ორჯერ უფრო მძიმეა ვიდრე ჩვეულებრივი წყალბადი, რაც ხსნის მათ მიერ შედგენილ ნაერთების თვისებებში ფუნდამენტურ განსხვავებას. ბუნებაში, დეიტერიუმი წყალბადზე 3200-ჯერ იშვიათია. მესამე წარმომადგენელი არის ტრიტიუმი 3 H, ბირთვში მას აქვს ორი ნეიტრონი და ერთი პროტონი.

მოპოვებისა და იზოლაციის მეთოდები

ლაბორატორიული და სამრეწველო მეთოდები ძალიან განსხვავებულია. ასე რომ, მცირე რაოდენობით, გაზი მიიღება ძირითადად რეაქციებით, რომლებშიც მონაწილეობენ მინერალები, ხოლო ფართომასშტაბიანი წარმოება უფრო მეტად იყენებს ორგანულ სინთეზს.

ლაბორატორიაში გამოიყენება შემდეგი ქიმიური ურთიერთქმედებები:

სამრეწველო ინტერესებიდან გამომდინარე, გაზი მიიღება ისეთი მეთოდებით, როგორიცაა:

1. მეთანის თერმული დაშლა კატალიზატორის თანდასწრებით მის შემადგენელ მარტივ ნივთიერებებამდე (350 გრადუსი აღწევს ისეთი მაჩვენებლის მნიშვნელობას, როგორიცაა ტემპერატურა) - წყალბადი H 2 და ნახშირბადი C.
2. ორთქლის წყლის გავლა კოქსში 1000 გრადუს ცელსიუსზე ნახშირორჟანგის CO 2 და H 2 წარმოქმნით (ყველაზე გავრცელებული მეთოდი).
3. აირისებრი მეთანის გარდაქმნა ნიკელის კატალიზატორზე 800 გრადუსამდე ტემპერატურაზე.
4. წყალბადი არის გვერდითი პროდუქტი კალიუმის ან ნატრიუმის ქლორიდების წყალხსნარების ელექტროლიზში.

ქიმიური ურთიერთქმედება: ზოგადი დებულებები

წყალბადის ფიზიკური თვისებები დიდწილად ხსნის მის ქცევას რეაქციის პროცესებში ამა თუ იმ ნაერთთან. წყალბადის ვალენტობა არის 1, რადგან ის პერიოდულ სისტემაში პირველ ჯგუფშია მოთავსებული და ჟანგვის ხარისხი განსხვავებულს აჩვენებს. ყველა ნაერთში, ჰიდრიდების გარდა, წყალბადი s.o. = (1+), მოლეკულებში, როგორიცაა XH, XH 2, XH 3 - (1-).

წყალბადის გაზის მოლეკულა, რომელიც წარმოიქმნება გენერალიზებული ელექტრონული წყვილის შექმნით, შედგება ორი ატომისგან და საკმაოდ სტაბილურია ენერგიულად, რის გამოც ნორმალურ პირობებში ის გარკვეულწილად ინერტულია და რეაქციებში შედის ნორმალური პირობების შეცვლისას. სხვა ნივთიერებების შემადგენლობაში წყალბადის დაჟანგვის ხარისხიდან გამომდინარე, მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც ჟანგვის აგენტი, ასევე შემცირების აგენტი.

ნივთიერებები, რომლებთანაც წყალბადი რეაგირებს და წარმოიქმნება

ელემენტარული ურთიერთქმედება რთული ნივთიერებების ფორმირებისთვის (ხშირად ამაღლებულ ტემპერატურაზე):

1. ტუტე და ტუტე მიწის ლითონი + წყალბადი = ჰიდრიდი.
2. ჰალოგენი + H 2 = წყალბადის ჰალოგენი.
3. გოგირდი + წყალბადი = წყალბადის სულფიდი.
4. ჟანგბადი + H 2 = წყალი.
5. ნახშირბადი + წყალბადი = მეთანი.
6. აზოტი + H 2 = ამიაკი.

ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან:

1. ნახშირბადის მონოქსიდისა და წყალბადისგან სინთეზური აირის მიღება.
2. ლითონების აღდგენა მათი ოქსიდებიდან H 2-ით.
3. უჯერი ალიფატური ნახშირწყალბადების წყალბადის გაჯერება.

წყალბადის ბმა

წყალბადის ფიზიკური თვისებები ისეთია, რომ ელექტროუარყოფით ელემენტთან შერწყმისას მას საშუალებას აძლევს შექმნას სპეციალური ტიპის კავშირი იმავე ატომთან მეზობელი მოლეკულებისგან, რომლებსაც აქვთ გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილი (მაგალითად, ჟანგბადი, აზოტი და ფტორი). ყველაზე ნათელი მაგალითი, რომელზედაც უკეთესია ასეთი ფენომენის განხილვა, არის წყალი. შეიძლება ითქვას, რომ ნაკერია წყალბადის ბმებით, რომლებიც უფრო სუსტია ვიდრე კოვალენტური ან იონური, მაგრამ იმის გამო, რომ ბევრია, ისინი მნიშვნელოვან გავლენას ახდენენ ნივთიერების თვისებებზე. არსებითად, წყალბადის კავშირი არის ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება, რომელიც აკავშირებს წყლის მოლეკულებს დიმერებსა და პოლიმერებში, რაც იწვევს მის მაღალ დუღილის წერტილს.

წყალბადი მინერალური ნაერთების შემადგენლობაში

ყველა შეიცავს პროტონს - ატომის კათიონს, როგორიცაა წყალბადი. ნივთიერებას, რომლის მჟავას ნარჩენს აქვს (-1)-ზე მეტი ჟანგვის მდგომარეობა, ეწოდება პოლიბაზური ნაერთი. იგი შეიცავს წყალბადის რამდენიმე ატომს, რაც წყალხსნარებში დისოციაციას მრავალსაფეხურიან ხდის. ყოველი მომდევნო პროტონი შორდება დანარჩენი მჟავას უფრო და უფრო რთულად. გარემოში წყალბადების რაოდენობრივი შემცველობის მიხედვით განისაზღვრება მისი მჟავიანობა.

გამოყენება ადამიანის საქმიანობაში

სპეციფიკური გარეგნობა აქვთ ნივთიერების მქონე ცილინდრებს, ისევე როგორც სხვა თხევად აირებს, როგორიცაა ჟანგბადი. ისინი შეღებილია მუქი მწვანედ ღია წითელი წარწერით "ჰიდროგენი". გაზი ცილინდრში ჩადის დაახლოებით 150 ატმოსფეროს წნევის ქვეშ. წყალბადის ფიზიკური თვისებები, კერძოდ, აგრეგაციის აირისებრი მდგომარეობის სიმსუბუქე, გამოიყენება ჰელიუმით შერეული ბუშტების, ბუშტების და ა.შ.

წყალბადი, რომლის ფიზიკური და ქიმიური თვისებების გამოყენება ადამიანებმა მრავალი წლის წინ ისწავლეს, ამჟამად გამოიყენება მრავალ ინდუსტრიაში. უმეტესობა მიდის ამიაკის წარმოებაზე. ასევე, წყალბადი მონაწილეობს (ჰაფნიუმში, გერმანიუმში, გალიუმში, სილიციუმში, მოლიბდენში, ვოლფრამი, ცირკონიუმი და სხვა) ოქსიდებიდან, რომლებიც რეაქციაში მოქმედებს როგორც შემცირების აგენტი, ჰიდროციანური და მარილმჟავები, ასევე ხელოვნური თხევადი საწვავი. კვების მრეწველობა იყენებს მას მცენარეული ზეთების მყარ ცხიმებად გადაქცევისთვის.

ჩვენ დავადგინეთ წყალბადის ქიმიური თვისებები და გამოყენება ცხიმების, ნახშირის, ნახშირწყალბადების, ზეთებისა და მაზუთის ჰიდროგენიზაციისა და ჰიდროგენიზაციის სხვადასხვა პროცესში. მისი დახმარებით იწარმოება ძვირფასი ქვები, ინკანდესენტური ნათურები, ყალბი და შედუღებული ლითონის ნაწარმი ჟანგბად-წყალბადის ალის გავლენით.

წყალბადი მე-18 საუკუნის მეორე ნახევარში აღმოაჩინა ინგლისელმა მეცნიერმა ფიზიკისა და ქიმიის დარგში გ.კავენდიშმა. მან მოახერხა ნივთიერების იზოლირება სუფთა მდგომარეობაში, დაიწყო მისი შესწავლა და აღწერა მისი თვისებები.

ასეთია წყალბადის აღმოჩენის ისტორია. ექსპერიმენტების დროს მკვლევარმა დაადგინა, რომ ეს არის წვადი აირი, რომლის წვა ჰაერში იძლევა წყალს. ამან განაპირობა წყლის ხარისხობრივი შემადგენლობის განსაზღვრა.

რა არის წყალბადი

წყალბადი, როგორც მარტივი ნივთიერება, პირველად გამოაცხადა ფრანგმა ქიმიკოსმა ა. ლავუაზიემ 1784 წელს, რადგან მან დაადგინა, რომ მისი მოლეკულა შეიცავს იმავე ტიპის ატომებს.

ქიმიური ელემენტის სახელი ლათინურად ჟღერს, როგორც hydrogenium (წაიკითხეთ "hydrogenium"), რაც ნიშნავს "წყლის დაბადებას". სახელი ეხება წვის რეაქციას, რომელიც წარმოქმნის წყალს.

წყალბადის დახასიათება

წყალბადის აღნიშვნა N. მენდელეევმა ამ ქიმიურ ელემენტს მიანიჭა პირველი სერიული ნომერი, მოათავსა იგი პირველი ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში და პირველ პერიოდში და პირობითად მეშვიდე ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში.

წყალბადის ატომური წონა (ატომური მასა) არის 1,00797. H 2-ის მოლეკულური წონა არის 2 ა. ე.მოლური მასა რიცხობრივად მისი ტოლია.

იგი წარმოდგენილია სამი იზოტოპით სპეციალური სახელწოდებით: ყველაზე გავრცელებული პროტიუმი (H), მძიმე დეიტერიუმი (D) და რადიოაქტიური ტრიტიუმი (T).

ეს არის პირველი ელემენტი, რომელიც შეიძლება სრულიად იზოტოპებად დაიყოს მარტივი გზით. იგი ემყარება იზოტოპების მასის მაღალ განსხვავებას. პროცესი პირველად 1933 წელს განხორციელდა. ეს აიხსნება იმით, რომ მხოლოდ 1932 წელს აღმოაჩინეს იზოტოპი 2 მასით.

ფიზიკური თვისებები

ნორმალურ პირობებში უბრალო ნივთიერება წყალბადი დიატომური მოლეკულების სახით არის გაზი, ფერის გარეშე, რომელსაც არ აქვს გემო და სუნი. ოდნავ ხსნადი წყალში და სხვა გამხსნელებში.

კრისტალიზაციის ტემპერატურა - 259,2 o C, დუღილის წერტილი - 252,8 o C.წყალბადის მოლეკულების დიამეტრი იმდენად მცირეა, რომ მათ აქვთ უნარი ნელა გავრცელდნენ მთელ რიგ მასალებში (რეზინი, მინა, ლითონები). ეს თვისება გამოიყენება მაშინ, როდესაც საჭიროა წყალბადის გაწმენდა აირისებრი მინარევებისაგან. ნ. წ. წყალბადის სიმკვრივეა 0,09 კგ/მ3.

შესაძლებელია თუ არა წყალბადის მეტალად გადაქცევა პირველ ჯგუფში მდებარე ელემენტებთან ანალოგიით? მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ წყალბადი, იმ პირობებში, როდესაც წნევა უახლოვდება 2 მილიონ ატმოსფეროს, იწყებს ინფრაწითელი სხივების შეწოვას, რაც მიუთითებს ნივთიერების მოლეკულების პოლარიზაციაზე. შესაძლოა უფრო მაღალი წნევის დროს წყალბადი მეტალი გახდეს.

Ეს საინტერესოა:არსებობს ვარაუდი, რომ გიგანტურ პლანეტებზე, იუპიტერსა და სატურნზე, წყალბადი ლითონის სახითაა. ვარაუდობენ, რომ მეტალის მყარი წყალბადი ასევე იმყოფება დედამიწის ბირთვის შემადგენლობაში, დედამიწის მანტიის მიერ შექმნილი ულტრა მაღალი წნევის გამო.

ქიმიური თვისებები

როგორც მარტივი, ასევე რთული ნივთიერებები წყალბადთან ქიმიურ ურთიერთქმედებაში შედის. მაგრამ წყალბადის დაბალი აქტივობა უნდა გაიზარდოს შესაბამისი პირობების შექმნით - ტემპერატურის აწევით, კატალიზატორების გამოყენებით და ა.შ.

როდესაც თბება, მარტივი ნივთიერებები, როგორიცაა ჟანგბადი (O 2), ქლორი (Cl 2), აზოტი (N 2), გოგირდი (S) რეაგირებს წყალბადთან.

თუ ჰაერში გაზის მილის ბოლოში სუფთა წყალბადს ცეცხლს დაუკიდებთ, ის თანაბრად დაიწვება, მაგრამ ძლივს შესამჩნევად. თუმცა, თუ გაზის გამომავალი მილი მოთავსებულია სუფთა ჟანგბადის ატმოსფეროში, მაშინ წვა გაგრძელდება ჭურჭლის კედლებზე წყლის წვეთების წარმოქმნით, რეაქციის შედეგად:

წყლის წვას თან ახლავს დიდი რაოდენობით სითბოს გამოყოფა. ეს არის ეგზოთერმული ნაერთის რეაქცია, რომელშიც წყალბადი იჟანგება ჟანგბადით და წარმოიქმნება ოქსიდი H 2 O. ის ასევე არის რედოქსული რეაქცია, რომელშიც წყალბადი იჟანგება და ჟანგბადი მცირდება.

ანალოგიურად, რეაქცია Cl 2-თან ხდება წყალბადის ქლორიდის წარმოქმნით.

აზოტის წყალბადთან ურთიერთქმედებისას საჭიროა მაღალი ტემპერატურა და მაღალი წნევა, აგრეთვე კატალიზატორის არსებობა. შედეგი არის ამიაკი.

გოგირდთან რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება წყალბადის სულფიდი, რომლის ამოცნობა ხელს უწყობს დამპალი კვერცხების დამახასიათებელ სუნს.

წყალბადის დაჟანგვის მდგომარეობა ამ რეაქციებში არის +1, ხოლო ქვემოთ აღწერილ ჰიდრიდებში არის 1.

ზოგიერთ მეტალთან ურთიერთობისას წარმოიქმნება ჰიდრიდები, მაგალითად, ნატრიუმის ჰიდრიდი - NaH. ამ რთული ნაერთებიდან ზოგიერთი გამოიყენება როგორც საწვავი რაკეტებისთვის, ასევე შერწყმის ენერგიაში.

წყალბადი ასევე რეაგირებს კომპლექსური კატეგორიის ნივთიერებებთან. მაგალითად, სპილენძის (II) ოქსიდით, ფორმულა CuO. რეაქციის განსახორციელებლად სპილენძის წყალბადი გადადის გაცხელებულ ფხვნილ სპილენძის (II) ოქსიდზე. ურთიერთქმედების დროს რეაგენტი იცვლის ფერს და ხდება წითელ-ყავისფერი, წყლის წვეთები კი სინჯარის ცივ კედლებზე დევს.

რეაქციის დროს წყალბადი იჟანგება და წარმოიქმნება წყალი, ხოლო სპილენძი ოქსიდიდან იშლება მარტივ ნივთიერებამდე (Cu).

გამოყენების სფეროები

წყალბადს დიდი მნიშვნელობა აქვს ადამიანისთვის და გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში:

1. ქიმიურ მრეწველობაში ეს არის ნედლეული, სხვა ინდუსტრიებში ეს არის საწვავი. ნუ გააკეთებთ წყალბადის და ნავთობქიმიის და ნავთობგადამამუშავებელი საწარმოების გარეშე.
2. ელექტროენერგიის ინდუსტრიაში ეს მარტივი ნივთიერება მოქმედებს როგორც გამაგრილებელი აგენტი.
3. შავი და ფერადი მეტალურგიაში წყალბადი ასრულებს აღმდგენი აგენტის როლს.
4. ამ დახმარებით პროდუქციის შეფუთვისას იქმნება ინერტული გარემო.
5. ფარმაცევტული ინდუსტრია იყენებს წყალბადს, როგორც რეაგენტს წყალბადის ზეჟანგის წარმოებაში.
6. ამ მსუბუქი გაზით ივსება მეტეოროლოგიური ზონდები.
7. ეს ელემენტი ასევე ცნობილია, როგორც საწვავის შემცირების აგენტი სარაკეტო ძრავებისთვის.

მეცნიერები ერთხმად ვარაუდობენ, რომ წყალბადის საწვავი ლიდერი იქნება ენერგეტიკულ სექტორში.

ქვითარი ინდუსტრიაში

მრეწველობაში წყალბადი იწარმოება ელექტროლიზით, რომელიც ექვემდებარება წყალში გახსნილ ტუტე ლითონების ქლორიდებს ან ჰიდროქსიდებს. ასევე შესაძლებელია წყალბადის მიღება ამ გზით უშუალოდ წყლისგან.

ამ მიზნით გამოიყენება კოქსის ან მეთანის ორთქლით გადაქცევა. ამაღლებულ ტემპერატურაზე მეთანის დაშლა ასევე წარმოქმნის წყალბადს. კოქსის ღუმელის გაზის გათხევადება ფრაქციული მეთოდით ასევე გამოიყენება წყალბადის სამრეწველო წარმოებისთვის.

მიღება ლაბორატორიაში

ლაბორატორიაში კიპის აპარატი გამოიყენება წყალბადის წარმოებისთვის.

ჰიდროქლორინის ან გოგირდის მჟავა და თუთია მოქმედებს როგორც რეაგენტები. რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება წყალბადი.

წყალბადის აღმოჩენა ბუნებაში

წყალბადი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სამყაროში. ვარსკვლავების უმეტესი ნაწილი, მზის და სხვა კოსმოსური სხეულების ჩათვლით არის წყალბადი.

ის დედამიწის ქერქში მხოლოდ 0,15%-ია. ის გვხვდება ბევრ მინერალში, ყველა ორგანულ ნივთიერებაში, ასევე წყალში, რომელიც მოიცავს ჩვენი პლანეტის ზედაპირის 3/4-ს.

ზედა ატმოსფეროში სუფთა წყალბადის კვალი გვხვდება. ის ასევე გვხვდება მრავალ წვად ბუნებრივ აირებში.

აირისებრი წყალბადი ყველაზე თხელია, ხოლო თხევადი წყალბადი ყველაზე მკვრივი ნივთიერებაა ჩვენს პლანეტაზე. წყალბადის დახმარებით შეგიძლიათ შეცვალოთ ხმის ტემბრი, თუ ჩაისუნთქავთ მას და ილაპარაკოთ ამოსუნთქვისას.

ყველაზე ძლიერი წყალბადის ბომბი დაფუძნებულია ყველაზე მსუბუქი ატომის გაყოფაზე.

წყალბადის ატომს აქვს გარე (და მხოლოდ) ელექტრონული დონის 1 ელექტრონული ფორმულა სერთი . ერთის მხრივ, გარე ელექტრონულ დონეზე ერთი ელექტრონის არსებობით, წყალბადის ატომი ტუტე ლითონის ატომების მსგავსია. თუმცა, ისევე როგორც ჰალოგენებს, მას აკლია მხოლოდ ერთი ელექტრონი გარე ელექტრონული დონის შესავსებად, რადგან პირველ ელექტრონულ დონეზე არაუმეტეს 2 ელექტრონის განთავსება შეიძლება. გამოდის, რომ წყალბადი შეიძლება ერთდროულად განთავსდეს პერიოდული ცხრილის როგორც პირველ, ისე ბოლო (მეშვიდე) ჯგუფში, რაც ზოგჯერ კეთდება პერიოდული სისტემის სხვადასხვა ვერსიაში:

წყალბადის, როგორც მარტივი ნივთიერების თვისებების თვალსაზრისით, მას მაინც უფრო მეტი საერთო აქვს ჰალოგენებთან. წყალბადი, ისევე როგორც ჰალოგენები, არის არალითონი და მათ მსგავსად ქმნის დიატომურ მოლეკულებს (H 2).

ნორმალურ პირობებში წყალბადი არის აირისებრი, არააქტიური ნივთიერება. წყალბადის დაბალი აქტივობა აიხსნება მოლეკულაში წყალბადის ატომებს შორის კავშირის მაღალი სიძლიერით, რაც მოითხოვს ან ძლიერ გათბობას, ან კატალიზატორების გამოყენებას, ან ორივეს ერთდროულად მის გასატეხად.

წყალბადის ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან

ლითონებით

ლითონებიდან წყალბადი რეაგირებს მხოლოდ ტუტესთან და ტუტე დედამიწასთან! ტუტე ლითონებს მიეკუთვნება I ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფის ლითონები (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), ხოლო ტუტე მიწის ლითონები II ჯგუფის ძირითადი ქვეჯგუფის ლითონებია, გარდა ბერილიუმისა და მაგნიუმის (Ca, Sr, Ba). , რა)

აქტიურ ლითონებთან ურთიერთობისას წყალბადი ავლენს ჟანგვის თვისებებს, ე.ი. ამცირებს მის ჟანგვის მდგომარეობას. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ტუტე და მიწის ტუტე ლითონების ჰიდრიდები, რომლებსაც აქვთ იონური სტრუქტურა. რეაქცია მიმდინარეობს გაცხელებისას:

უნდა აღინიშნოს, რომ აქტიურ ლითონებთან ურთიერთქმედება ერთადერთი შემთხვევაა, როდესაც მოლეკულური წყალბადი H2 არის ჟანგვის აგენტი.

არალითონებით

არალითონებიდან წყალბადი რეაგირებს მხოლოდ ნახშირბადთან, აზოტთან, ჟანგბადთან, გოგირდთან, სელენთან და ჰალოგენებთან!

ნახშირბადი უნდა გვესმოდეს, როგორც გრაფიტი ან ამორფული ნახშირბადი, რადგან ბრილიანტი ნახშირბადის უკიდურესად ინერტული ალოტროპული მოდიფიკაციაა.

არალითონებთან ურთიერთობისას წყალბადს შეუძლია შეასრულოს მხოლოდ შემამცირებელი აგენტის ფუნქცია, ანუ მას შეუძლია მხოლოდ გაზარდოს მისი დაჟანგვის მდგომარეობა:

წყალბადის ურთიერთქმედება რთულ ნივთიერებებთან

ლითონის ოქსიდებით

წყალბადი არ რეაგირებს ლითონის ოქსიდებთან, რომლებიც შედის ლითონების აქტივობის სერიაში ალუმინამდე (მათ შორის), თუმცა, გაცხელებისას მას შეუძლია შეამციროს მრავალი ლითონის ოქსიდი ალუმინის მარჯვნივ:

არალითონური ოქსიდებით

არამეტალის ოქსიდებიდან წყალბადი რეაგირებს აზოტის, ჰალოგენებისა და ნახშირბადის ოქსიდებთან გაცხელებისას. წყალბადის არამეტალების ოქსიდებთან ყველა ურთიერთქმედებიდან განსაკუთრებით უნდა აღინიშნოს მისი რეაქცია ნახშირბადის მონოქსიდთან CO.

CO-სა და H 2-ის ნარევს კი აქვს საკუთარი სახელი - "სინთეზური გაზი", რადგან პირობებიდან გამომდინარე, მისგან შეიძლება მიიღოთ ისეთი მოთხოვნადი სამრეწველო პროდუქტები, როგორიცაა მეთანოლი, ფორმალდეჰიდი და თუნდაც სინთეზური ნახშირწყალბადები:

მჟავებით

წყალბადი არ რეაგირებს არაორგანულ მჟავებთან!

ორგანული მჟავებიდან წყალბადი რეაგირებს მხოლოდ უჯერი მჟავებთან, აგრეთვე მჟავებთან, რომლებიც შეიცავს ფუნქციურ ჯგუფებს, რომლებსაც შეუძლიათ წყალბადის შემცირების უნარი, კერძოდ, ალდეჰიდის, კეტო ან ნიტრო ჯგუფები.

მარილებით

მარილების წყალხსნარების შემთხვევაში მათი ურთიერთქმედება წყალბადთან არ ხდება. თუმცა, როდესაც წყალბადი გადადის საშუალო და დაბალი აქტივობის ზოგიერთი ლითონის მყარ მარილებზე, შესაძლებელია მათი ნაწილობრივი ან სრული შემცირება, მაგალითად:

ჰალოგენების ქიმიური თვისებები

ჰალოგენები არის VIIA ჯგუფის ქიმიური ელემენტები (F, Cl, Br, I, At), ასევე მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებები. შემდგომში, თუ სხვა რამ არ არის მითითებული, ჰალოგენები გაგებული იქნება როგორც მარტივი ნივთიერებები.

ყველა ჰალოგენს აქვს მოლეკულური სტრუქტურა, რაც იწვევს ამ ნივთიერებების დაბალ დნობისა და დუღილის წერტილებს. ჰალოგენის მოლეკულები დიატომურია, ე.ი. მათი ფორმულა შეიძლება დაიწეროს ზოგადი ფორმით, როგორც Hal 2.

უნდა აღინიშნოს იოდის ისეთი სპეციფიკური ფიზიკური თვისება, როგორიცაა მისი უნარი სუბლიმაციაან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სუბლიმაცია. სუბლიმაცია, ისინი უწოდებენ ფენომენს, რომლის დროსაც მყარ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერება გაცხელებისას არ დნება, არამედ, თხევადი ფაზის გვერდის ავლით, მაშინვე გადადის აირისებრ მდგომარეობაში.

ნებისმიერი ჰალოგენის ატომის გარე ენერგეტიკული დონის ელექტრონულ სტრუქტურას აქვს ფორმა ns 2 np 5, სადაც n არის პერიოდული ცხრილის პერიოდის რიცხვი, რომელშიც მდებარეობს ჰალოგენი. როგორც ხედავთ, ჰალოგენის ატომების რვაელექტრონიან გარე გარსს მხოლოდ ერთი ელექტრონი აკლია. აქედან ლოგიკურია ვივარაუდოთ თავისუფალი ჰალოგენების უპირატესად ჟანგვის თვისებები, რაც პრაქტიკაშიც დასტურდება. მოგეხსენებათ, არამეტალების ელექტრონეგატიურობა მცირდება ქვეჯგუფში გადაადგილებისას და, შესაბამისად, ჰალოგენების აქტივობა მცირდება სერიაში:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

ჰალოგენების ურთიერთქმედება მარტივ ნივთიერებებთან

ყველა ჰალოგენი ძალიან რეაქტიულია და რეაგირებს უბრალო ნივთიერებებთან. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ ფტორს, თავისი უკიდურესად მაღალი რეაქტიულობის გამო, შეუძლია რეაგირება იმ მარტივ ნივთიერებებთანაც კი, რომლებთანაც სხვა ჰალოგენები ვერ რეაგირებენ. ასეთ მარტივ ნივთიერებებს მიეკუთვნება ჟანგბადი, ნახშირბადი (ბრილიანტი), აზოტი, პლატინი, ოქრო და ზოგიერთი კეთილშობილი აირი (ქსენონი და კრიპტონი). იმათ. რეალურად, ფტორი არ რეაგირებს მხოლოდ ზოგიერთ კეთილშობილ აირთან.

დარჩენილი ჰალოგენები, ე.ი. ქლორი, ბრომი და იოდი ასევე აქტიური ნივთიერებებია, მაგრამ ნაკლებად აქტიური, ვიდრე ფტორი. ისინი რეაგირებენ თითქმის ყველა მარტივ ნივთიერებასთან, გარდა ჟანგბადის, აზოტის, ნახშირბადისა, ალმასის, პლატინის, ოქროსა და კეთილშობილი აირების სახით.

ჰალოგენების ურთიერთქმედება არალითონებთან

წყალბადის

ყველა ჰალოგენი რეაგირებს წყალბადთან და წარმოიქმნება წყალბადის ჰალოგენებიზოგადი ფორმულით HHal. ამავდროულად, ფტორის რეაქცია წყალბადთან სპონტანურად იწყება სიბნელეშიც კი და მიმდინარეობს აფეთქებით განტოლების შესაბამისად:

ქლორის რეაქცია წყალბადთან შეიძლება დაიწყოს ინტენსიური ულტრაიისფერი დასხივებით ან გათბობით. ასევე ჟონავს აფეთქებით:

ბრომი და იოდი წყალბადთან ურთიერთქმედებენ მხოლოდ გაცხელებისას და ამავდროულად, იოდთან რეაქცია შექცევადია:

ფოსფორი

ფტორის ურთიერთქმედება ფოსფორთან იწვევს ფოსფორის დაჟანგვას უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობამდე (+5). ამ შემთხვევაში, ფოსფორის პენტაფტორიდის წარმოქმნა ხდება:

როდესაც ქლორი და ბრომი ურთიერთქმედებენ ფოსფორთან, შესაძლებელია ფოსფორის ჰალოიდების მიღება როგორც + 3 დაჟანგვის მდგომარეობაში, ასევე + 5 დაჟანგვის მდგომარეობაში, რაც დამოკიდებულია რეაქტორების პროპორციებზე:

თეთრი ფოსფორის შემთხვევაში ფტორის, ქლორის ან თხევადი ბრომის ატმოსფეროში რეაქცია სპონტანურად იწყება.

ფოსფორის იოდთან ურთიერთქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს მხოლოდ ფოსფორის ტრიიოდიდის წარმოქმნა, სხვა ჰალოგენებთან შედარებით მნიშვნელოვნად დაბალი ჟანგვის უნარის გამო:

ნაცრისფერი

ფტორი აჟანგებს გოგირდს უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობამდე +6, წარმოქმნის გოგირდის ჰექსაფტორიდს:

ქლორი და ბრომი რეაგირებს გოგირდთან, ქმნიან გოგირდის შემცველ ნაერთებს ჟანგვის მდგომარეობებში, რაც მისთვის უკიდურესად უჩვეულოა +1 და +2. ეს ურთიერთქმედება ძალიან სპეციფიკურია და ქიმიის გამოცდის ჩასაბარებლად ამ ურთიერთქმედებების განტოლებების ჩაწერის უნარი არ არის საჭირო. აქედან გამომდინარე, შემდეგი სამი განტოლება მოცემულია უფრო სახელმძღვანელოდ:

ჰალოგენების ურთიერთქმედება მეტალებთან

როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, ფტორს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ყველა მეტალთან, თუნდაც ისეთ არააქტიურთან, როგორიცაა პლატინა და ოქრო:

დარჩენილი ჰალოგენები რეაგირებს ყველა ლითონთან, გარდა პლატინისა და ოქროსა:

ჰალოგენების რეაქცია რთულ ნივთიერებებთან

ჩანაცვლების რეაქციები ჰალოგენებით

უფრო აქტიური ჰალოგენები, ე.ი. რომელთა ქიმიურ ელემენტებს უფრო მაღლა მდებარეობენ პერიოდულ სისტემაში, შეუძლიათ ნაკლებად აქტიური ჰალოგენების გადაადგილება მათ მიერ წარმოქმნილი ჰიდროჰალიური მჟავებისა და ლითონის ჰალოგენებისგან:

ანალოგიურად, ბრომი და იოდი ანაცვლებს გოგირდს სულფიდების და ან წყალბადის სულფიდის ხსნარებიდან:

ქლორი უფრო ძლიერი ჟანგვის აგენტია და თავის წყალხსნარში წყალბადის სულფიდს იჟანგებს არა გოგირდად, არამედ გოგირდის მჟავამდე:

ჰალოგენების ურთიერთქმედება წყალთან

წყალი იწვის ფტორში ლურჯი ალით რეაქციის განტოლების შესაბამისად:

ბრომი და ქლორი განსხვავებულად რეაგირებს წყალთან, ვიდრე ფტორი. თუ ფტორი მოქმედებდა როგორც ჟანგვის აგენტი, მაშინ ქლორი და ბრომი არაპროპორციულია წყალში და ქმნიან მჟავების ნარევს. ამ შემთხვევაში, რეაქციები შექცევადია:

იოდის წყალთან ურთიერთქმედება იმდენად უმნიშვნელო ხარისხში მიმდინარეობს, რომ შეიძლება უგულებელვყოთ და ჩაითვალოთ, რომ რეაქცია საერთოდ არ მიმდინარეობს.

ჰალოგენების ურთიერთქმედება ტუტე ხსნარებთან

ფტორი, ტუტე წყალხსნართან ურთიერთობისას, კვლავ მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი:

ამ განტოლების დაწერის უნარი არ არის საჭირო გამოცდის ჩასაბარებლად. საკმარისია ვიცოდეთ ფაქტი ასეთი ურთიერთქმედების შესაძლებლობისა და ამ რეაქციაში ფტორის ჟანგვის როლის შესახებ.

ფტორისგან განსხვავებით, დარჩენილი ჰალოგენები არაპროპორციულია ტუტე ხსნარებში, ანუ ისინი ერთდროულად ზრდიან და ამცირებენ ჟანგვის მდგომარეობას. ამავდროულად, ქლორისა და ბრომის შემთხვევაში, ტემპერატურის მიხედვით, შესაძლებელია დინება ორი სხვადასხვა მიმართულებით. კერძოდ, სიცივეში რეაქციები შემდეგნაირად მიმდინარეობს:

და გაცხელებისას:

იოდი რეაგირებს ტუტეებთან ექსკლუზიურად მეორე ვარიანტის მიხედვით, ე.ი. იოდატის წარმოქმნით, რადგან ჰიპოიოდიტი არასტაბილურია არა მხოლოდ გაცხელებისას, არამედ ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე და სიცივეშიც კი.

განმარტება

წყალბადი- ქიმიური ელემენტების პერიოდული სისტემის პირველი ელემენტი D.I. მენდელეევი. სიმბოლოა N.

ატომური მასა - 1 სთ. წყალბადის მოლეკულა არის დიატომური - H 2.

წყალბადის ატომის ელექტრონული კონფიგურაცია არის 1s 1. წყალბადი მიეკუთვნება s-ელემენტების ოჯახს. თავის ნაერთებში იგი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობებს -1, 0, +1. ბუნებრივი წყალბადი შედგება ორი სტაბილური იზოტოპისგან - პროტიუმი 1 H (99,98%) და დეიტერიუმი 2 H (D) (0,015%) - და ტრიტიუმის 3 H (T) რადიოაქტიური იზოტოპი (კვალი, ნახევარგამოყოფის პერიოდი - 12,5 წელი).

წყალბადის ქიმიური თვისებები

ნორმალურ პირობებში მოლეკულური წყალბადი ავლენს შედარებით დაბალ რეაქტიულობას, რაც აიხსნება მოლეკულაში ბმის მაღალი სიძლიერით. გაცხელებისას იგი ურთიერთქმედებს თითქმის ყველა მარტივ ნივთიერებასთან, რომელიც წარმოიქმნება ძირითადი ქვეჯგუფების ელემენტებით (გარდა კეთილშობილი აირებისა, B, Si, P, Al). ქიმიურ რეაქციებში მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც შემამცირებელი აგენტი (უფრო ხშირად), ასევე ჟანგვის აგენტი (ნაკლებად ხშირად).

წყალბადი ვლინდება შემცირების აგენტის თვისებები(H 2 0 -2e → 2H +) შემდეგ რეაქციებში:

1. უბრალო ნივთიერებებთან - არამეტებთან ურთიერთქმედების რეაქციები. წყალბადი რეაგირებს ჰალოგენებითუფრო მეტიც, ფტორთან ურთიერთქმედების რეაქცია ნორმალურ პირობებში, სიბნელეში, აფეთქებით, ქლორთან - განათების ქვეშ (ან UV დასხივება) ჯაჭვის მექანიზმით, ბრომთან და იოდთან მხოლოდ გაცხელებისას; ჟანგბადი(ჟანგბადისა და წყალბადის ნარევს 2:1 მოცულობითი თანაფარდობით ეწოდება "ასაფეთქებელი აირი"). ნაცრისფერი, აზოტიდა ნახშირბადის:

H 2 + Hal 2 \u003d 2HHal;

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (t);

H 2 + S \u003d H 2 S (t \u003d 150 - 300C);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);

2H 2 + C ↔ CH 4 (t, p, kat).

2. რთულ ნივთიერებებთან ურთიერთქმედების რეაქციები. წყალბადი რეაგირებს დაბალაქტიური ლითონების ოქსიდებით, და მას შეუძლია შეამციროს მხოლოდ ლითონები, რომლებიც აქტივობის სერიაშია თუთიის მარჯვნივ:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (t);

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O (t);

WO 3 + 3H 2 \u003d W + 3H 2 O (t).

წყალბადი რეაგირებს არალითონური ოქსიდებით:

H 2 + CO 2 ↔ CO + H 2 O (t);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3).

წყალბადი შედის ჰიდროგენაციის რეაქციებში ციკლოალკანების, ალკენების, არენების, ალდეჰიდების და კეტონების კლასის ორგანულ ნაერთებთან და ა.შ. ყველა ეს რეაქცია მიმდინარეობს გაცხელების, წნევის ქვეშ, კატალიზატორად გამოიყენება პლატინი ან ნიკელი:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3;

C 6 H 6 + 3H 2 ↔ C 6 H 12;

C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8;

CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;

CH 3 -CO-CH 3 + H 2 ↔ CH 3 -CH (OH) -CH 3.

წყალბადი როგორც ჟანგვის აგენტი(H 2 + 2e → 2H -) მოქმედებს რეაქციებში ტუტე და მიწის ტუტე ლითონებთან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ჰიდრიდები - კრისტალური იონური ნაერთები, რომლებშიც წყალბადი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას -1.

2Na + H 2 ↔ 2NaH (t, p).

Ca + H 2 ↔ CaH 2 (t, p).

წყალბადის ფიზიკური თვისებები

წყალბადი არის ღია უფერო გაზი, უსუნო, სიმკვრივის ნ. - 0,09 გ / ლ, ჰაერზე 14,5-ჯერ მსუბუქია, t bale = -252,8C, t pl = - 259,2C. წყალბადი ცუდად იხსნება წყალში და ორგანულ გამხსნელებში, ის ძალზე ხსნადია ზოგიერთ ლითონში: ნიკელში, პალადიუმში, პლატინაში.

თანამედროვე კოსმოქიმიის მიხედვით, წყალბადი სამყაროს ყველაზე უხვი ელემენტია. გარე სივრცეში წყალბადის არსებობის ძირითადი ფორმა ინდივიდუალური ატომებია. წყალბადი მე-9 ყველაზე უხვი ელემენტია დედამიწაზე. წყალბადის ძირითადი რაოდენობა დედამიწაზე შეკრულ მდგომარეობაშია - წყლის, ნავთობის, ბუნებრივი აირის, ნახშირის და ა.შ. მარტივი ნივთიერების სახით წყალბადი იშვიათად გვხვდება - ვულკანური აირების შემადგენლობაში.

წყალბადის მიღება

წყალბადის წარმოების ლაბორატორიული და სამრეწველო მეთოდები არსებობს. ლაბორატორიული მეთოდები მოიცავს ლითონების ურთიერთქმედებას მჟავებთან (1), ასევე ალუმინის ურთიერთქმედებას ტუტეების წყალხსნარებთან (2). წყალბადის წარმოების სამრეწველო მეთოდებს შორის მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ტუტეებისა და მარილების წყალხსნარების ელექტროლიზი (3) და მეთანის (4) გარდაქმნა:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);

2NaCl + 2H2O = H2 + Cl2 + 2NaOH (3);

CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).

პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

მაგალითი 1

მაგალითი 2

• იან ამოს კომენიუსის საქმიანობა და პედაგოგიური შეხედულებები
• სიჩქარის მუდმივი გამოითვლება ფორმულით Rate მუდმივი მნიშვნელობა
• ორკომპონენტიანი სისტემების ფაზური დიაგრამები "პოლიმერი - გამხსნელი" ორკომპონენტიანი სისტემების ფაზური დიაგრამები "პოლიმერი - გამხსნელი"
• ოპტიკური სპექტრის წვრილი და ჰიპერწვრილი სტრუქტურა
• როგორ ვისწავლოთ ქიმია დამოუკიდებლად ნულიდან: ეფექტური გზები
• ალკენების თვისებები და მახასიათებლები
• სტუდენტის მახასიათებლები სტაჟირების ადგილიდან
• მახასიათებლები სტუდენტისთვის, რომელმაც სტაჟირება გაიარა საწარმოში: წერის წესები
• ფარადეის ბიოგრაფია. დიდი მეცნიერები. მაიკლ ფარადეი. ელექტრომაგნიტური ბრუნვის აღმოჩენა
• თანამედროვე ინოვაციები განათლებაში

• ბენზოლის რგოლზე შემცვლელები იყოფა ორ ჯგუფად ბენზოლის რგოლის რეაქციები
• ქიმიური რეაქციების სახეები ორგანულ ქიმიაში ელექტროფილური დამატების რეაქციები
• ჰეტეროგენული ნარევების გამოყოფის მეთოდები
• პოლიმეტაკრილის მჟავა
• VI A ქვეჯგუფის ელემენტების ზოგადი მახასიათებლები ქვეჯგუფის 6a ელემენტები
• ფიზიკის თეორიული საფუძვლები
• გრაფიკის თეორია ქიმიაში. გრაფიკის თეორია. გრაფთა თეორიის ძირითადი განმარტებები და თეორემები
• ალგებრა და ჰარმონია ქიმიურ გამოყენებაში
• ტესტები კურსზე „ეკოლოგია და ბუნების მართვა
• WWF რუსეთის დირექტორი იგორ ჩესტინი: იაკუტია ლიდერებს შორისაა, ვიცი, რომ ბევრს მოგზაურობ... რატომ გჭირდება ეს