Водород

style="font-size: Хімічні властивості

Молекула водню складається із двох атомів. Хімічний звя'зок у молекулі водню - ковалентий неполярний, так як утворена атомами з однаковою елетронегативністю (атомами одногу виду). Загальна зв'язуюча електронна пара знаходиться посередені між ядрами взаємодіючих атомів. Через спільнення електронів молекула водню більш енергетично стійка, ніж окремі атоми водню. Хімічний зв'язок у молекулі водню міцний, щоб розірвати усі молекули водню у 1 молі простої речовини необхідно затратити енергію у 436 кДж, тому, активність молекулярного водню за звичайної температури мала. Для розриву потрібна активація молекули — збільшення температури, електрична іскра, світло.

Взаємодія з неметалами

При підпалюванні чи в присутності платинового каталізатору реагує із киснем

O2 + 2H2 = 2H2O, реакція протікає із вибухом.

Суміш двох об'ємів водню та одного об'єму кисню називається гримучим газом.

При нагріванні водень зворотньо взаємодіє із сіркою:

S + H2 = H2S (сірководень)

З азотом — при нагріванні, підвищенні тиску та у присутності каталізатору (залізо):

N2 + 3H2 = 2NH3 (аміак)

З галогенами утворює галогеноводоні:

F2 + H2 = 2HF, реакція протікає із вибухом за будь-якої температури,

Cl2 + H2 = 2HCl, реакція протікає тільки на світлі.

Із сажею взаємодіє при сильному нагріванні:

C + 2H2 = CH4 (метан)

Взаємодія із лужними та лужноземельними металами

Водень утворює із активними металами гідриди:

Na + H2 = 2NaH (гідрид натрію)

Ca + H2 = CaH2 (гідрид кальцію)

Гідриди — солеутрюючі, тверді речовини, легко гідролізуються:

CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2 ↑ 

Взаємодія із оксидами металів (як правило, d-елементів)

Окисли відновлюються до металів:

CuO + H2 = Cu + H2O

Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O

WO3 + 3H2 = W + 3H2O

Гідрування органічних сполук

При дії водню на ненасичені вуглеводні у присутності нікель-каталізатору та підвищеній температурі, відбувається реакція гідрування:

CH2=CH2(етен) + H2 = CH3-CH3 (етан)

Водень відновлює альдегіди до спиртів:

CH3CHO(оцтовий альдегід) + H2 = C2H5OH (етанол або етиловий спирт)

Застосування

Водень використовуюється при синтезі аміаку NH3, хлороводню HCl, метанолу СН3ОН, при гідрокрекінзі (крекінг у атмосфері водню) природних вуглеводнів, як відновлювач при отриманні деяких металів. Гідруванням природних рослинних олій отримують твердий жир — маргарин. Рідкий водень застосовується як ракетне паливо та як охолоджувач, оскільки має найвищу теплопровідність з усіх газів. Суміш кисню з воднем використовують при зварюванні.

1 2

Похожие работы