Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff. Eigenschaften und Verwendung von Wasserstoff

Wasserstoff H – chemisches Element, eines der am häufigsten in unserem Universum. Masse von Wasserstoff als ein Element in der Zusammensetzung der Materie ist 75% des Gesamtgehalt der Atom eines anderen Typs. Er tritt in die wichtigste und lebenswichtige Verbindung zum Planeten – Wasser. Ein besonderes Merkmal von Wasserstoff ist auch eine Tatsache, dass er das erste Element des Periodensystems der chemischen Elemente D. I. Mendeleeva ist.

Entdeckung und Forschung

Die erste Erwähnung von Wasserstoff in den Schriften des Paracelsus stammt aus dem sechzehnten Jahrhundert. Aber seine Isolierung aus einem Gasgemisch aus Luft und brennbaren Eigenschaften Forschung wurde im siebzehnten Jahrhundert Wissenschaftlern Lemaire gemacht. Wasserstoff gründlich englische Chemiker und Physiker Wissenschaftler Henry Cavendish, untersucht, die empirisch bewiesen, dass die Masse von Wasserstoff niedrigsten im Vergleich zu anderen Gas. In späteren Stadien der Entwicklung der Wissenschaft, arbeiteten viele Wissenschaftler mit ihm, wie Lavoisier, der es als „erzeugen Wasser.“

Feature über die Situation PSKHE

Element, das Periodensystem D. I. Mendeleeva Öffnen – Wasserstoff. Physikalische und chemische Eigenschaften des Atoms weisen bestimmte Dualität weil gleichzeitig Wasserstoff zu der ersten Gruppe gehört, die Hauptuntergruppe, wenn sie als ein Metall verhalten und einzelne Elektronen in dem Prozess der chemischen Reaktion ergeben und die siebten – im Fall von vollständig gefüllten Valenzschale, das heißt, den Empfang negativ geladene Teilchen, die sie als ähnlich ein Halogen charakterisiert.

Merkmale der elektronischen Struktur des Elements

Die Eigenschaften des Wasserstoffatoms von komplexen Substanzen , auf denen es enthalten ist, und eine einfache Substanz von N ₂ wird in erster Linie durch die elektronische Konfiguration der Hydrogen bestimmt. Das Teilchen besitzt ein Elektron mit Z = (-1), die um den Kern enthält, einen Proton mit einer Einheitsmasse und positiver Ladung (+ 1) in seiner Umlaufbahn dreht. Seine elektronische Konfiguration 1s als ¹ aufgezeichnet wird ^, welche das Vorhandensein eines negativen Teilchen an sich für die erste und nur von Hydrogen s-Orbitale anzeigt.

Wenn Isolierung oder Rückstoß Elektron und ein Atom des Elements hat die Eigenschaft, dass sie mit Metallen erhalten Kation vereinigt. Im wesentlichen Wasserstoffionen – positiv Elementarteilchen. Daher rief das Elektron frei von Wasserstoff einfach ein Proton.

physikalische Eigenschaften

Bei der Beschreibung der physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff kurz ist es ein farbloses, schwerlösliche Gas mit einer relativen Atommasse von 2, 14,5 mal leichter als Luft ist , die Verflüssigungstemperatur von -252,8 Grad Celsius angegeben.

Im Experiment kann man leicht sehen , dass H ₂ ist die einfachste. Es genügt, die drei Kugeln verschiedene Substanzen zu füllen – Wasserstoff, Kohlendioxid, typischerweise Luft – und sie gleichzeitig von der Hand zu lösen. Der schnellste , die den Boden erreicht, die mit CO ₂ nach dem Tropfen Blasluft Mischung umfassend H ₂ und alle Anlass zu der Decke gefüllt ist.

Ein geringeres Gewicht und die Größe der Teilchen Wasserstoff rechtfertigen ihre Fähigkeit, durch verschiedene Materialien zu durchdringen. Am Beispiel von dem gleichen Ball in diesem einfach ein paar Tage zu machen, nachdem er sich entleert, wie einfach Gas durch die Gummi passieren. Auch Wasserstoff kann in der Struktur von bestimmten Metallen (Palladium oder Platin) ansammeln, und wenn die Temperatur erhöht wird, daraus zu verdampfen.

Property Wasserstoff im Labor für die Isolierungsmethode displace sparsam verwendet Wasser. Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff (Tabelle unten dargestellt enthält die Eckwerte) definieren ihren Anwendungsbereich und Verfahren zur Herstellung.

Die Isotopenzusammensetzung

Wie viele andere Mitglieder des Periodensystems der chemischen Elemente hat Hydrogen mehrere natürliche Isotope, d.h. Atome mit der gleichen Anzahl von Protonen im Kern, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen – Teilchen mit Null und Einheitsladung Masse. Beispiele für Atome, die ähnliche Eigenschaft – Sauerstoff, Kohlenstoff, Chlor, Brom und dergleichen, einschließlich radioaktiv.

Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff ¹ H, die am weitesten verbreitete der Vertreter dieser Gruppe unterscheiden sich deutlich von denen der Eigenschaften seiner Mitmenschen. Insbesondere die verschiedenen Merkmale der Stoffe, in denen sie gehören. Somit gibt es eine regelmäßige und deuteriertem Wasser in seiner Zusammensetzung anstelle eines Wasserstoffatoms mit nur einem Proton Deuterium ² H enthält , – Isotop mit zwei Elementarteilchen: positive und ungeladen. Dieses Isotop ist zwei mal schwerer als üblich von Wasserstoff, der den grundlegenden Unterschied in den Eigenschaften der Verbindungen erläutert, die sie bilden. Die Art des Deuterium in 3200 mal seltener als Wasserstoff gefunden. Drittes repräsentative – Tritium, ³ H, in dem Kern hat es zwei Proton und ein Neutron.

Verfahren zur Herstellung und Isolierung von

Labor- und Industrie Methoden der Herstellung von Wasserstoff sind recht unterschiedlich. Somit sind geringe Mengen an Gas in erster Linie durch Reaktionen erzeugen die Mineralien und großtechnische Produktion von immer den organischen Synthese verwendet wird.

Die folgenden chemischen Reaktionen werden im Labor verwendet:

1. Reaktionen von Alkali- und Erdalkalimetallen mit Wasser bilden Alkali- und das gewünschte Gas.
2. Die Elektrolyse einer wässrigen Elektrolytlösung an der Anode wird H ₂ ↑ freigegeben, und die Kathode – Sauerstoff.
3. Zersetzungs Hydride von Alkalimetallen mit Wasser, Alkali und die Produkte sind, die jeweils das Gas H ₂ ↑.
4. Umsetzen von verdünnter Säure mit Metallen bilden Salze und H ₂ ↑.
5. Die Wirkung von Alkali auf Silicium, Aluminium und Zink trägt auch zur Freisetzung von Wasserstoff in parallelen Komplexsalze zu bilden.

In Industriegas Nutzen durch solche Techniken erhalten, wie:

1. Thermische Zersetzung von Methan in Gegenwart eines Katalysators zu seinen konstituierenden elementaren Substanzen (350 Grad erreicht , den Wert dieser Parameter , wie Temperatur) – Wasserstoff H ₂ und Kohlenstoff C ↑
2. Übertragung von Wasserdampf durch den Koks bei 1000 ° C Kohlendioxid CO ₂ und H ₂ ↑ (die häufigste Methode) zu bilden.
3. Die Umwandlung von Methangas auf dem Nickelkatalysator bei Temperaturen bis zu 800 Grad.
4. Wasserstoff ist ein Nebenprodukt bei der Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Kaliumchlorid oder Natrium.

Chemische Wechselwirkungen: allgemeine Bestimmungen

Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff erklären weitgehend sein Verhalten in Reaktion Prozessen mit einer speziellen Verbindung. Valenz von Wasserstoff ist 1, da sie in dem Periodensystem in der ersten Gruppe angeordnet ist, und zeigt einen anderen Oxidationszustand. In allen Verbindungen, außer Hydride, Wasserstoff sd = (1+) in Moleküle des Typs CNs, CN _2, CN ₃ – (1).

Ein Molekül, von Wasserstoffgas, durch die Bereitstellung verallgemeinerter Elektronenpaar gebildet, bestehend aus zwei Atomen und energetisch recht stabil, aus diesem Grunde, unter normalen Bedingungen mehr inert in der Reaktion und tritt bei Normalbedingungen ändern. Je nach dem Grad der Oxidation von Wasserstoff als anderen Substanzen, kann es sowohl als Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel dienen.

Substanzen, die unter Bildung von Wasserstoff reagieren, und

Elementar Wechselwirkung eine komplexe Substanz zu bilden (oft bei erhöhten Temperaturen):

1. Die Alkali- und Erdalkalimetall- + H = Hydrid.
2. Halogen + H ₂ = Halogenwasserstoff.
3. Schwefel + = Schwefelwasserstoff.
4. Sauerstoff + _H2O = Wasser.
5. Kohlenstoff + H = Methan.
6. Stickstoff + H ₂ = Ammoniak.

Interaktion mit komplexen Substanzen:

1. Herstellung von Synthesegas aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff.
2. Rückgewinnung von Metallen aus ihren Oxiden mit H _2.
3. Wasserstoff Sättigung von ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen.

Wasserstoffbrückenbindung

Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff sind, so dass es ermöglicht, in Verbindung mit einem elektronegativen Elemente ist, mit dem gleichen Atom der benachbarten Moleküle mit freien Elektronenpaaren (z.B. Sauerstoff, Stickstoff und Fluor), um eine spezielle Art der Verbindung zu bilden. Das deutlichste Beispiel dafür ist ein besserer Blick auf diesem Phänomen – es ist Wasser. Es kann vernäht Wasserstoffbindungen gesagt wird, sind schwächer als kovalente oder ionische, aber aufgrund der Tatsache, daß viele von ihnen auf den Eigenschaften der Stoffe einen wesentlichen Einfluss haben. Tatsächlich Bindung Wasserstoff – ist die elektrostatische Wechselwirkung, die Wassermoleküle in Dimere und Polymere bindet, sein hohes Siedepunktes erweist.

Wasserstoff in der Zusammensetzung von mineralischen Verbindungen

Die Zusammensetzung von anorganischen Säuren schließen Protonen – Kation Atom wie Wasserstoff. Substanz Säurerest, der einen Oxidationsgrad größer als (-1) aufweist, ist die mehrbasige Verbindung. Derzeit gibt es mehrere Wasserstoffatome, die die mehrstufige Dissoziation in wässrigen Lösungen macht. Jede nachfolgende Protonensäurerest trennt sich von härter. Zur Quantifizierung wird der Wasserstoffgehalt in der Umgebung durch seine Säure bestimmt.

Wasserstoff enthält Hydroxylgruppen und Basen. Sie sind mit dem Wasserstoffatom an Sauerstoff verbunden ist, in dem Oxidationsgrad der Rückstandsalkali resultierend immer gleich (-1). Auf den Gehalt an Hydroxylgruppen in einer Umgebung durch seine Basizität definiert.

Die Verwendung menschlicher Aktivität

Zylinder mit einer Substanz, sowie Behälter mit anderen verflüssigten Gasen, wie Sauerstoff, eine spezifische Erscheinung. Sie malten eine schwärzlich-grüne Farbe mit einem leuchtend roten „Wasserstoff“ Zu. Gas wird bei einem Druck von etwa 150 Atmosphären in den Ballon injiziert. Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff, insbesondere leichten gasförmigem Aggregatzustand und wird zum Füllen sie mit einer Mischung aus Helium Ballons verwendet, Ballons klingender usw.

Wasserstoff, die physikalischen und chemischen Eigenschaften, die Menschen gelernt haben, vor vielen Jahren zu verwenden, zur Zeit in vielen Branchen beteiligt. Seine Hauptmasse geht auf die Herstellung von Ammoniak. Auch Wasserstoff wird in involviert die Herstellung von Metallen (Hafnium, Germanium, Gallium, Silizium, Molybdän, Wolfram, Zirkonium und andere) des Oxide, Sprechen in der Reaktion als Reduktionsmittel und ein Salz der Blausäure, Methylalkohol, sowie synthetischer flüssigen Brennstoff. Die Lebensmittelindustrie nutzt es pflanzliche Öle in feste Fette zu umwandeln.

Definierten chemischen Eigenschaften und die Verwendung von Wasserstoff in verschiedenen Hydrierverfahren und Hydrierung von Fetten, Kohle, Kohlenwasserstoffe, Öle und Schweröl. Mit ihm gems produzieren, Glühlampen, verbringen Schmieden und Schweißen von Metallprodukten unter dem Einfluss der Sauerstoff-Wasserstoff-Flamme.