Фізичні властивостіСтр 1 из 2Следующая ⇒
ХІМІЯ S-ЕЛЕМЕНТІВ. ВОДЕНЬ s-Елементами періодичної системи Д. І. Менделєєва називають елементи, в атомах яких валентними електронами є електрони S-підрівня зовнішнього рівня. До них належать елементи ІА і IIА груп та гелій. Періодична система містить всього 14 S-елементів. S-Елементи виявляють лише позитивні ступені окиснення +1 для ІА групи і +2 для ІІА групи. Водень Водень — хімічний елемент І групи періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва. Електронна конфігурація атома водню в основному стані Is1. У зв'язку з цим його формально відносять до S-елементів і він є аналогом лужних металів. Як і лужні метали, водень може віддавати один електрон, утворюючи позитивно за ряджений іон Н+: Н - е = Н+. У твердому стані при —259 °С проводить електричний струм, у розчинах утворює гідратований позитивний однозарядний іон Н3О+ Виходячи з того, що для утворення стійкого двохелектронного стану атома водню не вистачає одного електрона, як і в атомах галогенів, водень необхідно віднести до VIІА групи. Дійсно, у гідридах лужних і лужноземельних металів водень, подібно до галогенів, виявляє ступінь окиснення —1. Водень схожий на галогени як за агрегатним станом, так і за складом молекули Е2,. У зв'язку з тим, що водень не має дійсних елементів-аналогів внаслідок особливості будови його атома, цей елемент вивчають окремо. Поширення у природі Водень. один з найпоширеніших елементів не тільки на нашій планеті, але і у Всесвіті. З кожних 100 атомів, які входять до складу земної кори, 17 є атомами водню. В атмосфері Сонця вміст водню складає 75—85%. У вільному стані на Землі він зустрічається досить рідко. В атмосферу водень потрапляє при розкладанні деяких органічних речовин мікроорганізмами. Основна маса водню в земній корі міститься у вигляді хімічних сполук — води, вуглеводнів нафти і горючих газів. Водень входить до складу речовин, з яких складаються рослинні та тваринні організми. Ізотопи водню Водень має три ізотопи, тобто існує три види атомів, які мають однаковий заряд ядра (+1) і різну масу. Легкий ізотоп водню Н — протій містить в ядрі протон. Назва «протій» походить від слова «протос» — первинний, оскільки це головний ізотоп водню. Його вміст у природі серед інших ізотопів складає 99,98 %. Ізотоп D називають дейтерієм. До складу ядра важкого ізотопу дейтерію крім протону входить нейтрон. Частка дейтерію в природних ізотопах водню складає 0,02 %. Воду, у складі якої замість протію міститься дейтерій D2O, називають важкою і використовують в ядерній енергетиці. Ізотоп Т називають тритієм. Його масове число дорівнює 3,0170. До складу ядра тритію окрім протону входить два нейтрони. Він безперервно утворюється у верхніх шарах атмосфери при ядерних реакціях, під дією космічних променів. Радіоактивний ізотоп тритій має період напіврозкладу 12,4 року. Тритій має важливе значення при здійсненні реакцій термоядерного синтезу. Його, зокрема, використовують у водневій бомбі. Реакція, яка перебігає при термоядерному вибухові, має вигляд: D + Т= He + n Ця реакція супроводжується виділенням надзвичайно великої кількості енергії. Одержання У лабораторних умовах водень одержують різними шляхами: взаємодією металу (найчастіше цинку) з соляною чи розведеною сірчаною кислотою (реакцію проводять в апараті Кіппа): Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2 взаємодією амфотерних металів з водними розчинами лугів: 2А1 + 6NaOH + 6Н2О = 2Na3[Al(OH)6 ] + ЗН2; Zn + 2NaOH + 2H2O = Na2[Zn(OH)6 ] + Н2; електролізом води. Для збільшення електропровідності води до неї додають луги чи сульфат лужного металу. У промисловості водень одержують: як побічний продукт при виробництві хлору і гідроксидів лужних металів електролізом розчинів їх хлоридів; паровою конверсією метану чи легких вуглеводнів нафти над нікелевим каталізатором при температурі 800—850 °С: СН4 + H2O « CO + ЗН2 потім у окремому реакторі при 300—350 °С монооксид вуглецю відновлює воду над залізним та мідним каталізаторами: СО+Н2О «СО2 +Н2. Діоксид вуглецю, який при цьому утворюється, поглинають розчином лугу: газифікацією твердого палива шляхом взаємодії водяної пари з розжареним вугіллям: С + Н2О = CO + Н2 З утвореної суміші CO і Н2, яка має назву водяний газ, водень виділяють глибоким охолодженням. Фізичні властивості За звичайних умов молекулярний водень — безбарвний газ. без смаку і запаху. З усіх відомих газів він найлегший: у 14,32 рази легший за повітря. Водень — газ, який важко скраплюється. Лише при температурі —240 °С і під тиском водень перетворюється на безбарвну рідину. У зв'язку з тим, що зв'язок у молекулі водню ковалентний неполярний, він дуже мало розчиняється у полярних розчинниках. Так, при н. у. в 100 об'ємах Н2О розчиняється лише 2,15 об'єму Н2 . Водень добре розчиняється у багатьох металах: нікелі, платині, паладії та ін. Пояснюється це тим, що молекули водню мають малі розміри, тому добре дифундують усередину металу, при цьому більша його частина переходить до атомного стану і включається в міжатомний простір кристалічної решітки металу. Внаслідок цього підщипується реакційна здатність водню. Тому роздріблені метали використовують як каталізатори реакції гідрогенізації. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|