Здавалка
Главная | Обратная связь

Хімічні властивості



Атоми водню в молекулі зв'язані міцним ковалентним зв'язком, для розриву якою необхідна енергія 436 кДж/моль. Розпад молекули Н2 на окремі атоми відбувається лише при температурі, вищій за 2000 °С.

За звичайних умов у газоподібному водні активних молекул небагато, тому молекулярний водень хімічно малоактивний. Він здатний безпосередньо сполучатися лише з найбільш активним неметалом — фтором і при освітленні з хлором:

Н2 + F2 = 2HF,

Н2 + С12 2НСІ.

З бромом реакція відбувається менш енергійно, а з йодом не перебігає до кінця навіть при високій температурі.

Суміш водню з киснем при підпалюванні або опромінюванні ультрафіолетовими променями вибухає:

2 + О2 = 2Н2О.

Наведену суміш називають гримучим газом.

Механізм взаємодії Н2 і О2 досить складний. Швидкість цієї реакції залежить від температури. Якщо суміш Н2 і О2 зберігати при кімнатній температурі, то, як показують розрахунки, знадобляться міліарди років, щоб реакція синтезу Н2О завершилась. При 300 °С реакція закінчується за декілька діб, а при 580 °С — за декілька годин. При 700 °С реакція перебігає майже миттєво, з вибухом.

При нагріванні водень відновлює оксиди багатьох металів, наприклад:

РЬО + Н2 = РЬ + Н2О,

МоО3 + ЗН2 = Мо + ЗН2О.

При дії на Н2 при зниженому тиску «тихого» електричного розряду утворюється атомарний водень. Він існує протягом секунди. Щоб з двох атомів знову утворилася молекула Н2, необхідні мільйони зіткнень. Атомарний водень має високу хімічну активність. За звичайних умов він сполучається з азотом, сіркою, фосфором і миш'яком. В той час як молекулярний водень з азотом реагує в присутності каталізатора при 500—550 °С, з фосфором молекулярний водень взагалі не реагує.

Пропускання водню над нагрітими металами приводить до утворення гідридів. Найлегше ця реакція перебігає з лужними та лужноземельними металами:

2Na+ H2 = 2NaH,

Са + Н2 = СаН2.

Гідриди лужних і лужноземельних металів — це тверді кристалічні речовини, зв'язок в яких близький до іонного. Водень в них виявляє ступінь окиснення —1. Ці гідриди енергійно реагуют із водою та хлороводневою кислотою:

CaH2 + 2Н20 = Са(ОН)2 + 2Н2

СаН2 +2НС1 = СаСІ2 + 2Н2

окиснюються киснем повітря:

СаН2 + О2 = Са(ОН)2

при цьому кожний гідрид-іон Н віддає по два електрони двом атомам кисню, набуває ступеня окиснення +1.

Використання

Водень у великих кількостях використовують в хімічній промисловості для одержання аміаку, хлориду водню, метилового спирту та інших речовин. Реакцією гідрогенізації олій у харчовій промисловості одержують маргарин.

У багатьох країнах світу проводяться інтенсивні пошуки, напрямлені на використання водню в двигунах внутрішнього згоряння. Як джерело водню пропонують використовувати прості та комплексні гідриди. У зв'язку з тим, що при згорянні водню утворюється лише вода і атмосфера залишається чистою, водень вважають екологічно чистим паливом.

Воднево-кисневе полум'я має температуру близько 2800 °С. Його використовують для плавлення тугоплавких металів у автогенному зварюванні.

Водень як відновник використовують у фармацевтичному і токсикологічному аналізі. Так, на відновленні атомарним воднем оксидів миш'яку базується реакція Марша — якісна реакція виявлення сполук миш'яку:

As2O3 + 12[Н] = 2AsH3 + ЗН2,О.

Вода

Найважливішою і поширеною сполукою водню є вода Н,О. Поверхня земної кулі на 3/4 вкрита водою. Вона відіграє особливу роль, у різноманітних процесах життєдіяльності людини. Більше половини маси живих організмів складає вода. Усі рідкі середовища організму людини, в яких відбуваються важливі біохімічні процеси, є розчинами. Багато лікарських препаратів використовують у вигляді водних розчинів Суттєвий вплив на властивості цих розчинів мають фізичні та хімічні властивості води.

Щоб уявити структуру води, необхідно порівняти її з будовою льоду. Лід це нескінченна решітка з атомів кисню, кожен з яких має тетраедричне оточення з чотирьох інших, і кожна пара атомів кисню зв'язана водневим зв'язком. Це можна зобразити схемою:

 

Так як водневий зв'язок довший за ковалентний, структура льоду досить крихка і має багато вільних порожнин. Цим пояснюється надзвичайно мала густина льоду — 0,9 г/см3

При плавленні льоду частина водневих зв'язків руйнується, і в рідині з'являються молекулярні асоціати, які містять до 100 молекул води. При нагріванні води від 0 до 4 °С відбувається подальше руйнування тетраедричної структури, яке приводить до збільшення густини води. Вода має максимальну густину при температурі +4 °С. Вище і нижче цієї температури густина води зменшується.

Чиста вода прозора і безбарвна. Вона не має ні запаху, ні смаку. Маса 1 мл води при 4 °С складає 1,0 г. Вода замерзає при температурі 0 °С, закипає при температурі 100 °С (нормальний тиск). Вода є найаномальнішою речовиною у природі. У пароподібному стані вона знаходиться у вигляді окремих молекул Н2О. Висока температура плавлення і кипіння пояснюється тією енергією, яку необхідно витратити на розрив частини водневих зв'язків при плавленні та всіх водневих зв'язків при кипінні.

Хімічні властивості води визначаються полярністю її молекул. Вода є досить реакційноздатною речовиною. Вона вступає в окиснювально-відновні реакції, може приймати участь у реакціях обміну, функціонувати як ліганд у комплексних сполуках. Докладніше подібні реакції води будуть розглянуті при вивченні хімії окремих елементів.

Природна вода містить певну кількість неорганічних та органічних домішок. Неорганічні або мінеральні речовини являють собою солі лужних і лужноземельних металів, а також магнію, кальцію і заліза. Вода, яка містить значну кількість солей кальцію і магнію, називають твердою.

До води, яка використовується у медичній і фармацевтичнім практиці, ставляться особливі вимоги, пов'язані в першу чергу з її чистотою.

Для приготування рідких лікарських форм використовують воду очищену (Aqua purificata).

Вода очищена повинна бути безбарвною, прозорою, без запаху, смаку. Вона не повинна містити нітратів, нітритів, хлоридів, сульфатів, слідів аміаку та інших домішок, її рН може змінюватися в межах 5,0—7,0. Із методів одержання води очищеної найбільш поширеним є метод дистиляції (перегонки).

Питну воду, яка містить велику кількість органічних речовин, а також для знезараження від мікроорганізмів і продуктів їх життєдіяльності, перед дистиляцією обробляють розчином перманганату калію з масовою часткою 1 %:

2КМnО4 + Н2О = 2MnO2 ¯ + 2KOH + ЗО2

Активний кисень, який при цьому виділяється, окиснює органічні речовини.

 

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.