Interakcija vodika s kisikom je reakcija. Poglavlje IV: jednostavne i složene supstance. vodonik i kiseonik. Zašto je vodonik zapaljiv

10.1 Vodonik

Naziv "vodonik" odnosi se i na hemijski element i na jednostavnu supstancu. Element vodonik sastoji se od atoma vodonika. jednostavna supstanca vodonik sastoji se od molekula vodonika.

a) Hemijski element vodonik

U prirodnom nizu elemenata redni broj vodonika je 1. U sistemu elemenata vodonik je u prvom periodu u IA ili VIIA grupi.

Vodonik je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji. Molarni udio atoma vodika u atmosferi, hidrosferi i litosferi Zemlje (zajedno, ovo se naziva zemljina kora) je 0,17. Nalazi se u vodi, mnogim mineralima, nafti, prirodnom gasu, biljkama i životinjama. Prosječno ljudsko tijelo sadrži oko 7 kilograma vodonika.

Postoje tri izotopa vodonika:
a) laki vodonik - protium,
b) teški vodonik - deuterijum(D)
c) superteški vodonik - tricijum(T).

Tricij je nestabilan (radioaktivan) izotop, tako da se praktički ne pojavljuje u prirodi. Deuterijum je stabilan, ali ga ima vrlo malo: w D = 0,015% (od mase svih zemaljskih vodonika). Stoga se atomska masa vodonika vrlo malo razlikuje od 1 Dn (1,00794 Dn).

b) Atom vodonika

Od prethodni odjeljci kursu hemije, već znate sljedeće karakteristike atoma vodika:

Valentne sposobnosti atoma vodika određene su prisustvom jednog elektrona u jednoj valentnoj orbitali. Velika energija jonizacije čini da atom vodika nije sklon doniranju elektrona, a ne preveliki afinitet prema elektronu dovodi do blage tendencije da ga prihvati. Shodno tome, u hemijskim sistemima formiranje H katjona je nemoguće, a jedinjenja sa H anjonom nisu baš stabilna. Stoga je formiranje kovalentne veze s drugim atomima zbog njegovog jednog nesparenog elektrona najkarakterističnije za atom vodika. I u slučaju stvaranja anjona i u slučaju stvaranja kovalentne veze, atom vodika je jednovalentan.
U jednostavnoj tvari, oksidacijsko stanje atoma vodika je nula, u većini spojeva vodik pokazuje oksidacijsko stanje +I, a samo u hidridima najmanje elektronegativnih elemenata u vodiku je oksidacijsko stanje –I.
Informacije o valentnim sposobnostima atoma vodika date su u tabeli 28. Valentno stanje atoma vodika povezanog jednom kovalentnom vezom sa bilo kojim atomom označeno je u tabeli simbolom "H-".

Tabela 28Valentne mogućnosti atoma vodika

Valentno stanje				Primjeri hemikalija
			I 0 –I	HCl, H 2 O, H 2 S, NH 3 , CH 4 , C 2 H 6 , NH 4 Cl, H 2 SO 4 , NaHCO 3 , KOH H2 B 2 H 6 , SiH 4 , GeH 4
				NaH, KH, CaH 2 , BaH 2

c) Molekul vodonika

Dvoatomska molekula vodika H 2 nastaje kada su atomi vodika vezani jedinom kovalentnom vezom koja je za njih moguća. Komunikaciju formira mehanizam razmjene. Prema načinu na koji se elektronski oblaci preklapaju, ovo je s-veza (slika 10.1 A). Pošto su atomi isti, veza je nepolarna.

Međuatomska udaljenost (tačnije, ravnotežna međuatomska udaljenost, jer atomi vibriraju) u molekuli vodika r(H-H) = 0,74 A (Sl. 10.1 V), što je mnogo manje od zbira orbitalnih radijusa (1,06 A). Posljedično, elektronski oblaci veznih atoma se duboko preklapaju (slika 10.1 b), a veza u molekulu vodonika je jaka. O tome svjedoči i prilično velika vrijednost energije vezivanja (454 kJ/mol).
Ako oblik molekule okarakterišemo graničnom površinom (slično graničnoj površini elektronskog oblaka), onda možemo reći da molekula vodika ima oblik blago deformisane (izdužene) lopte (slika 10.1 G).

d) Vodonik (supstanca)

U normalnim uslovima, vodonik je gas bez boje i mirisa. U ne velike količine nije toksičan. Čvrsti vodonik se topi na 14 K (–259°C), dok tečni vodonik ključa na 20 K (–253°C). Niske tačke topljenja i ključanja, veoma mali temperaturni interval za postojanje tečnog vodonika (samo 6 °C), kao i male molarne toplote topljenja (0,117 kJ/mol) i isparavanja (0,903 kJ/mol) ukazuju na to da međumolekulske veze u vodoniku veoma slab.
Gustoća vodika r (H 2) = (2 g / mol): (22,4 l / mol) = 0,0893 g / l. Poređenja radi: prosječna gustina zraka je 1,29 g/l. Odnosno, vodonik je 14,5 puta "lakši" od vazduha. Praktično je nerastvorljiv u vodi.
At sobnoj temperaturi vodonik je neaktivan, ali kada se zagrije, reagira s mnogim supstancama. U ovim reakcijama, atomi vodika mogu povećati i smanjiti svoje oksidacijsko stanje: H 2 + 2 e- \u003d 2H -I, H 2 - 2 e- \u003d 2H + I.
U prvom slučaju, vodik je oksidant, na primjer, u reakcijama s natrijem ili kalcijem: 2Na + H2 = 2NaH, ( t) Ca + H 2 = CaH 2 . ( t)
Ali svojstva redukcije su karakterističnija za vodik: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( t)
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. ( t)
Kada se zagrije, vodik se oksidira ne samo kisikom, već i nekim drugim nemetalima, kao što su fluor, klor, sumpor, pa čak i dušik.
U laboratoriji se reakcijom proizvodi vodonik

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Umjesto cinka mogu se koristiti željezo, aluminij i neki drugi metali, a umjesto sumporne kiseline mogu se koristiti i neke druge razrijeđene kiseline. Dobijeni vodonik se sakuplja u epruveti metodom istiskivanja vode (vidi sliku 10.2. b) ili jednostavno u obrnutu tikvicu (slika 10.2 A).

U industriji, vodik se u velikim količinama dobiva iz prirodnog plina (uglavnom metana) interakcijom s vodenom parom na 800 °C u prisustvu nikalnog katalizatora:

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 ( t, Ni)

ili tretirani na visokoj temperaturi sa vodenom parom uglja:

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. ( t)

Čisti vodonik se dobija iz vode njenom razgradnjom strujni udar(podvrgnuti elektrolizi):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (elektroliza).

e) Jedinjenja vodonika

Hidridi (binarna jedinjenja koja sadrže vodonik) dijele se u dva glavna tipa:
a) nestalan (molekularni) hidridi,
b) soli slični (jonski) hidridi.
Elementi IVA - VIIA grupe i bor formiraju molekularne hidride. Od njih su stabilni samo hidridi elemenata koji tvore nemetale:

B 2 H 6 CH 4 ; NH3; H2O; HF
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; HCl
AsH 3 ; H2Se; HBr
H2Te; HI
Sa izuzetkom vode, sva ova jedinjenja su gasovite supstance na sobnoj temperaturi, pa otuda i njihov naziv - "hlapljivi hidridi".
Neki od elemenata koji formiraju nemetale također su uključeni u složenije hidride. Na primjer, ugljik formira spojeve s općim formulama C n H2 n+2 , C n H2 n, C n H2 n-2 i drugi, gdje n može biti veoma velika (organska hemija proučava ova jedinjenja).
Jonski hidridi uključuju alkalne, zemnoalkalne i magnezijumove hidride. Kristali ovih hidrida sastoje se od H anjona i metalnih katjona u najvišem oksidacionom stanju Me ili Me 2 (u zavisnosti od grupe sistema elemenata).

LiH
NaH	MgH2
KH	CaH2
RbH	SrH 2
CSH	BaH2

I ionski i gotovo svi molekularni hidridi (osim H 2 O i HF) su redukcijski agensi, ali ionski hidridi pokazuju redukciona svojstva mnogo jača od molekularnih.
Pored hidrida, vodonik je dio hidroksida i nekih soli. U narednim poglavljima ćete se upoznati sa svojstvima ovih složenijih jedinjenja vodonika.
Glavni potrošači vodika proizvedenog u industriji su postrojenja za proizvodnju amonijaka i dušičnih gnojiva, gdje se amonijak dobiva direktno iz dušika i vodika:

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( R, t, Pt je katalizator).

Vodik se u velikim količinama koristi za proizvodnju metil alkohola (metanola) reakcijom 2H 2 + CO = CH 3 OH ( t, ZnO - katalizator), kao i u proizvodnji hlorovodonika koji se dobija direktno iz hlora i vodonika:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

Ponekad se vodonik koristi u metalurgiji kao redukciono sredstvo u proizvodnji čistih metala, na primjer: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. Od kojih čestica se sastoje jezgra a) protijuma, b) deuterijuma, c) tricijuma?
2. Uporedite energiju jonizacije atoma vodonika sa energijom jonizacije atoma drugih elemenata. Koji je element po ovoj karakteristici najbliži vodiku?
3. Uradite isto za energiju afiniteta elektrona
4. Uporedite smer polarizacije kovalentne veze i stepen oksidacije vodonika u jedinjenjima: a) BeH 2 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. Zapišite najjednostavniju, molekularnu, strukturnu i prostornu formulu vodonika. Koji se najčešće koristi?
6. Često kažu: "Vodonik je lakši od vazduha." Šta se pod ovim misli? U kojim slučajevima se ovaj izraz može shvatiti doslovno, a u kojim ne?
7. Napravite strukturne formule kalijum i kalcijum hidrida, kao i amonijaka, vodonik sulfida i bromovodonika.
8. Poznavajući molarne toplote fuzije i isparavanja vodonika, odredite vrednosti odgovarajućih specifičnih količina.
9. Za svaku od četiri reakcije koje ilustruju osnovna hemijska svojstva vodonika, napravite elektronsku vagu. Navedite oksidirajuće i redukcijske agense.
10. Odrediti na laboratorijski način potrebnu masu cinka za dobijanje 4,48 litara vodonika.
11. Odrediti masu i zapreminu vodonika koji se može dobiti iz 30 m 3 mešavine metana i vodene pare, uzetih u zapreminskom odnosu 1:2, sa prinosom od 80%.
12. Sastavite jednadžbe reakcija koje nastaju kada vodonik stupi u interakciju a) sa fluorom, b) sa sumporom.
13. Reakcione šeme u nastavku ilustruju osnovna hemijska svojstva ionskih hidrida:

a) MH + O 2 MOH ( t); b) MH + Cl 2 MCl + HCl ( t);
c) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl(p) MCl + H 2
Ovdje je M litijum, natrijum, kalijum, rubidijum ili cezijum. Sastavite jednadžbe odgovarajućih reakcija ako je M natrijum. Ilustrirajte hemijska svojstva kalcijum hidrida sa jednadžbama reakcije.
14. Koristeći metodu ravnoteže elektrona, napišite jednadžbe za sljedeće reakcije koje ilustriraju redukciona svojstva nekih molekularnih hidrida:
a) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( t); b) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( t); c) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( t).

10.2 Kiseonik

Kao iu slučaju vodonika, riječ "kiseonik" je naziv i hemijskog elementa i jednostavne supstance. Osim jednostavne supstance" kiseonik"(dioksigen) hemijski element kiseonik formira još jednu jednostavnu supstancu pod nazivom " ozon"(trioksigen). Ovo alotropske modifikacije kiseonik. Supstanca kiseonik sastoji se od molekula kiseonika O 2 , a supstanca ozon se sastoji od molekula ozona O 3 .

a) Hemijski element kiseonik

U prirodnom nizu elemenata redni broj kiseonika je 8. U sistemu elemenata kiseonik je u drugom periodu u VIA grupi.
Kiseonik je najzastupljeniji element na Zemlji. U zemljinoj kori svaki drugi atom je atom kiseonika, odnosno molarni udio kiseonika u atmosferi, hidrosferi i litosferi Zemlje iznosi oko 50%. Kiseonik (tvar) - komponenta zrak. Zapreminski udio kiseonika u vazduhu je 21%. Kiseonik (element) je deo vode, mnogih minerala, kao i biljaka i životinja. Ljudsko tijelo sadrži u prosjeku 43 kg kiseonika.
Prirodni kiseonik se sastoji od tri izotopa (16 O, 17 O i 18 O), od kojih je najlakši izotop 16 O. Stoga je atomska masa kiseonika blizu 16 Dn (15,9994 Dn).

b) Atom kiseonika

Poznate su vam sljedeće karakteristike atoma kisika.

Tabela 29Valentne mogućnosti atoma kiseonika

Valentno stanje				Primjeri hemikalija
				Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 *
			-II –I 0 +I +II	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SiO 2, H 2 SO 4, HNO 2, HClO 4, COCl 2, H 2 O 2 O2** O 2 F 2 OD 2
				NaOH, KOH, Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 Na 2 O 2 , K 2 O 2 , CaO 2 , BaO 2
				Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3

* Ovi oksidi se takođe mogu smatrati jonskim jedinjenjima.
** Atomi kiseonika u molekulu nisu u datom valentnom stanju; ovo je samo primjer tvari s oksidacijskim stanjem atoma kisika jednakim nuli
Visoka energija jonizacije (poput energije vodika) isključuje stvaranje jednostavnog kationa iz atoma kisika. Energija afiniteta elektrona je prilično visoka (skoro dvostruko veća od vodonika), što daje veću sklonost atomu kisika da veže elektrone i sposobnost formiranja O 2A anjona. Ali energija afiniteta elektrona atoma kisika je još uvijek manja od energije atoma halogena, pa čak i drugih elemenata VIA grupe. Stoga, anjoni kiseonika ( oksidni joni) postoje samo u jedinjenjima kiseonika sa elementima čiji atomi vrlo lako doniraju elektrone.
Dijeleći dva nesparena elektrona, atom kisika može formirati dvije kovalentne veze. Dva usamljena para elektrona, zbog nemogućnosti pobude, mogu ući samo u interakciju donor-akceptor. Dakle, bez uzimanja u obzir mnogostrukosti veza i hibridizacije, atom kiseonika može biti u jednom od pet valentnih stanja (tabela 29).
Najkarakterističnije za atom kiseonika je valentno stanje sa W k \u003d 2, odnosno formiranje dvije kovalentne veze zbog dva nesparena elektrona.
Vrlo visoka elektronegativnost atoma kisika (samo je fluor veći) dovodi do činjenice da u većini njegovih spojeva kisik ima oksidacijsko stanje -II. Postoje tvari u kojima kisik pokazuje druge vrijednosti oksidacijskog stanja, neke od njih su date u tabeli 29 kao primjeri, a komparativna stabilnost je prikazana na sl. 10.3.

c) Molekul kiseonika

Eksperimentalno je utvrđeno da dvoatomska molekula kisika O 2 sadrži dva nesparena elektrona. Metodom valentnih veza takva elektronska struktura ovog molekula se ne može objasniti. Ipak, veza u molekulu kiseonika je po svojstvima bliska kovalentnoj vezi. Molekul kiseonika je nepolaran. Međuatomska udaljenost ( r o–o = 1,21 A = 121 nm) je manje od udaljenosti između atoma povezanih jednom vezom. Molarna energija vezivanja je prilično visoka i iznosi 498 kJ/mol.

d) Kiseonik (supstanca)

U normalnim uslovima kiseonik je gas bez boje i mirisa. Čvrsti kiseonik se topi na 55 K (–218 °C), dok tečni kiseonik ključa na 90 K (–183 °C).
Međumolekulske veze u čvrstom i tekućem kisiku nešto su jače nego u vodiku, o čemu svjedoči veći temperaturni interval za postojanje tekućeg kisika (36°C) i molarne topline topljenja (0,446 kJ/mol) i isparavanja (6,83). kJ/mol).
Kiseonik je slabo rastvorljiv u vodi: na 0 °C, samo 5 zapremina kiseonika (gas!) rastvori se u 100 zapremina vode (tečnosti!)
Velika sklonost atoma kisika da vežu elektrone i visoka elektronegativnost dovode do činjenice da kisik pokazuje samo oksidirajuća svojstva. Ova svojstva posebno dolaze do izražaja kada visoke temperature.
Kiseonik reaguje sa mnogim metalima: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( t);
nemetali: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
i složene supstance: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

Najčešće, kao rezultat takvih reakcija, dobijaju se različiti oksidi (vidi Poglavlje II § 5), ali aktivni alkalni metali, kao što je natrij, kada se sagore, pretvaraju se u perokside:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

Strukturna formula rezultirajućeg natrijum peroksida (Na) 2 (O-O).
Tinjajući komadić stavljen u kiseonik bukti. Ovo je zgodan i lak način za detekciju čistog kiseonika.
U industriji se kisik dobiva iz zraka rektificiranjem (kompleksnom destilacijom), au laboratoriji podvrgavanjem nekih spojeva koji sadrže kisik termičkoj razgradnji, na primjer:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - katalizator);
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
i, pored toga, katalitičkim razlaganjem vodikovog peroksida na sobnoj temperaturi: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 -katalizator).
Čisti kisik se koristi u industriji za intenziviranje onih procesa u kojima dolazi do oksidacije i za stvaranje visokotemperaturnog plamena. U raketnoj tehnologiji, tečni kiseonik se koristi kao oksidaciono sredstvo.
Kiseonik igra važnu ulogu u održavanju života biljaka, životinja i ljudi. U normalnim uslovima, osobi je potrebno dovoljno kiseonika da udiše vazduh. Ali u uslovima kada nema dovoljno vazduha, ili ga uopšte nema (u avionima, tokom ronilačkih operacija, u svemirskim brodovima, itd.), posebne gasne mešavine koji sadrže kiseonik. Kiseonik se takođe koristi u medicini za bolesti koje uzrokuju otežano disanje.

e) Ozon i njegovi molekuli

Ozon O 3 je druga alotropska modifikacija kiseonika.
Triatomska molekula ozona ima strukturu ugla na sredini između dvije strukture predstavljene sljedećim formulama:

Ozon je tamnoplavi plin oštrog mirisa. Zbog snažnog oksidativnog djelovanja otrovan je. Ozon je jedan i po puta "teži" od kiseonika i nešto više od kiseonika, rastvorljiv u vodi.
Ozon se formira u atmosferi iz kiseonika tokom električnih pražnjenja munje:

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Na uobičajenim temperaturama, ozon se polako pretvara u kisik, a kada se zagrije, ovaj proces se odvija eksplozijom.
Ozon se nalazi u takozvanom "ozonskom omotaču" zemljine atmosfere, štiteći sav život na Zemlji od štetnog djelovanja sunčevog zračenja.
U nekim gradovima, ozon se koristi umjesto hlora za dezinfekciju (dekontaminaciju) vode za piće.

Nacrtajte strukturne formule sljedećih supstanci: OF 2 , H 2 O, H 2 O 2 , H 3 PO 4 , (H 3 O) 2 SO 4 , BaO, BaO 2 , Ba(OH) 2 . Imenujte ove supstance. Opišite valentna stanja atoma kisika u ovim spojevima.
Odredite valenciju i oksidaciono stanje svakog od atoma kiseonika.
2. Napraviti jednadžbe za reakcije sagorevanja u kiseoniku litijuma, magnezijuma, aluminijuma, silicijuma, crvenog fosfora i selena (atomi selena su oksidovani u oksidaciono stanje + IV, atomi preostalih elemenata do najvećeg oksidacionog stanja ). Kojim klasama oksida pripadaju proizvodi ovih reakcija?
3. Koliko litara ozona se može dobiti (u normalnim uslovima) a) iz 9 litara kiseonika, b) iz 8 g kiseonika?

Voda je najzastupljenija supstanca u zemljinoj kori. Masa zemljine vode procjenjuje se na 10 18 tona. Voda je osnova hidrosfere naše planete, osim toga, sadržana je u atmosferi, u obliku leda formira polarne kape Zemlje i visokoplaninske glečere, a također je dio raznih stijene. Maseni udio vode u ljudskom tijelu je oko 70%.
Voda je jedina supstanca koja ima svoja posebna imena u sva tri agregatna stanja.

Elektronska struktura molekula vode (slika 10.4 A) smo detaljno proučavali ranije (vidi § 7.10).
Zbog polariteta O–H veza i ugaonog oblika, molekul vode je električni dipol.

Za karakterizaciju polariteta električnog dipola, fizička veličina nazvana " električni moment električnog dipola ili jednostavno " dipolni moment".

U hemiji se dipolni moment mjeri u debajima: 1 D = 3,34. 10–30 C. m

U molekulu vode postoje dvije polarne kovalentne veze, odnosno dva električna dipola, od kojih svaki ima svoj dipolni moment (i). Ukupni dipolni moment molekule jednak je vektorskoj sumi ova dva momenta (slika 10.5):

(H 2 O) = ,

Gdje q 1 i q 2 - parcijalni naboji (+) na atomima vodonika, i i - međuatomske udaljenosti O - H u molekulu. Jer q 1 = q 2 = q, a , onda

Eksperimentalno utvrđeni dipolni momenti molekule vode i nekih drugih molekula dati su u tabeli.

Tabela 30Dipolni momenti nekih polarnih molekula

Molekul		Molekul		Molekul

S obzirom na dipolnu prirodu molekule vode, često se shematski prikazuje na sljedeći način:
Čista voda je bezbojna tečnost bez ukusa i mirisa. Neke osnovne fizičke karakteristike vode date su u tabeli.

Tabela 31Neke fizičke karakteristike vode

Velike vrijednosti molarne topline topljenja i isparavanja (red veličine veće od onih vodonika i kisika) ukazuju na to da su molekule vode, kako u čvrstim tako iu tekućim tvarima, prilično čvrsto povezane jedna s drugom. Ove veze se nazivaju vodonične veze".

ELEKTRIČNI DIPOL, DIPOLNI MOMENT, KOMUNIKACIJSKI POLARITET, POLARITET MOLEKULA.
Koliko valentnih elektrona atoma kiseonika učestvuje u formiranju veza u molekulu vode?
2. Pri preklapanju kojih orbitala nastaju veze između vodonika i kiseonika u molekulu vode?
3. Napravite dijagram nastanka veza u molekulu vodonik peroksida H 2 O 2. Šta možete reći o prostornoj strukturi ovog molekula?
4. Međuatomske udaljenosti u molekulima HF, HCl i HBr jednake su 0,92; 1.28 i 1.41. Koristeći tablicu dipolnih momenata, izračunajte i uporedite parcijalne naboje na atomima vodika u ovim molekulima.
5. Međuatomske udaljenosti S - H u molekulu vodonik sulfida jednake su 1,34, a ugao između veza je 92°. Odredite vrijednosti parcijalnih naboja na atomima sumpora i vodika. Šta možete reći o hibridizaciji valentnih orbitala atoma sumpora?

10.4. vodoničnu vezu

Kao što već znate, zbog značajne razlike u elektronegativnosti vodika i kiseonika (2,10 i 3,50), na atomu vodika u molekuli vode nastaje veliki pozitivni parcijalni naboj ( q h = 0,33 e), dok atom kisika ima još veći negativni parcijalni naboj ( q h = -0,66 e). Podsjetimo također da atom kisika ima dva usamljena para elektrona po sp 3-hibridni AO. Atom vodika jedne molekule vode privlači atom kisika druge molekule, a osim toga poluprazan 1s-AO atoma vodika djelimično prihvata par elektrona od atoma kiseonika. Kao rezultat ovih interakcija između molekula, nastaje posebna vrsta međumolekulskih veza - vodikova veza.
U slučaju vode, formiranje vodikove veze može se shematski prikazati na sljedeći način:

U posljednjoj strukturnoj formuli, tri tačke (isprekidani potez, ne elektroni!) pokazuju vodikovu vezu.

Vodikova veza ne postoji samo između molekula vode. Formira se ako su ispunjena dva uslova:
1) u molekuli postoji jako polarna H–E veza (E je simbol atoma dovoljno elektronegativnog elementa),
2) u molekuli se nalazi atom E sa velikim negativnim parcijalnim nabojem i nepodijeljenim parom elektrona.
Kao element E mogu biti fluor, kiseonik i azot. Vodikove veze su mnogo slabije ako je E klor ili sumpor.
Primjeri tvari s vodikovom vezom između molekula: fluorovodonik, čvrsti ili tekući amonijak, etil alkohol i mnogi drugi.

U tekućem fluorovodiku, njegovi molekuli su povezani vodoničnim vezama u prilično dugačke lance, dok se u tekućem i čvrstom amonijaku formiraju trodimenzionalne mreže.
Jačina vodonične veze je srednja između hemijska veza i druge vrste intermolekularnih veza. Molarna energija vodonične veze obično je u rasponu od 5 do 50 kJ/mol.
U čvrstoj vodi (tj. kristalima leda), svi atomi vodika su vezani vodonikom za atome kisika, pri čemu svaki atom kisika formira dvije vodikove veze (koristeći oba usamljena para elektrona). Takva struktura čini led "labavijim" u odnosu na tekuću vodu, gdje su neke od vodoničnih veza prekinute, a molekuli dobijaju priliku da se "pakuju" nešto gušće. Ova karakteristika strukture leda objašnjava zašto, za razliku od većine drugih supstanci, voda u čvrstom stanju ima manju gustoću nego u tekućem stanju. Voda dostiže svoju maksimalnu gustoću na 4 °C - na ovoj temperaturi se pokida dosta vodoničnih veza, a toplinsko širenje još nema jako jak utjecaj na gustoću.
Vodikove veze su veoma važne u našem životu. Zamislite na trenutak da su vodonične veze prestale da se formiraju. Evo nekih posljedica:

• voda na sobnoj temperaturi bi postala gasovita jer bi njena tačka ključanja pala na oko -80°C;
• svi rezervoari bi počeli da se smrzavaju sa dna, jer bi gustina leda bila veća od gustine tekuće vode;
• dvostruka spirala DNK bi prestala da postoji, i još mnogo toga.

Navedeni primjeri su dovoljni da shvatimo da bi u ovom slučaju priroda na našoj planeti bila potpuno drugačija.

VODONIČNA VEZA, USLOVI NJENOG STVARANJA.
Formula etil alkohola je CH 3 -CH 2 -O-H. Između kojih atoma različitih molekula ove tvari nastaju vodikove veze? Napravite strukturne formule koje ilustruju njihovo formiranje.
2. Vodikove veze postoje ne samo u pojedinačnim supstancama, već iu rastvorima. Prikaži sa strukturne formule kako se formiraju vodonične veze u vodenom rastvoru a) amonijaka, b) fluorovodonika, c) etanola (etil alkohola). \u003d 2H 2 O.
Obje ove reakcije se u vodi odvijaju konstantno i istom brzinom, stoga u vodi postoji ravnoteža: 2H 2 O AN 3 O + OH.
Ova ravnoteža se zove ravnoteža autoprotolize vode.

Direktna reakcija ovog reverzibilnog procesa je endotermna, pa se pri zagrijavanju povećava autoprotoliza, dok se na sobnoj temperaturi ravnoteža pomjera ulijevo, odnosno koncentracije H 3 O i OH iona su zanemarljive. Čemu su oni jednaki?
Po zakonu masovne akcije

Ali zbog činjenice da je broj izreagiranih molekula vode beznačajan u odnosu na ukupan broj molekula vode, možemo pretpostaviti da koncentracija vode tokom autoprotolize ostaje praktički nepromijenjena, a 2 = const Ovako niska koncentracija suprotno nabijenih jona u čistoj vodi objašnjava zašto ova tekućina, iako slabo, ipak provodi električnu struju.

AUTOPROTOLIZA VODE, AUTOPROTOLIZA KONSTANTA (JONSKI PROIZVOD) VODE.
Jonski proizvod tečnog amonijaka (tačka ključanja -33 °C) je 2 10 -28. Napišite jednadžbu za autoprotolizu amonijaka. Odredite koncentraciju amonijevih jona u čistom tekućem amonijaku. Koja je od tvari veća električna provodljivost, vode ili tekućeg amonijaka?

1. Dobijanje vodonika i njegovo sagorevanje (redukciona svojstva).
2. Dobijanje kiseonika i sagorevanje materija u njemu (oksidaciona svojstva).

Kiseonik je jedan od najzastupljenijih elemenata na Zemlji. Čini otprilike polovinu težine zemljine kore, spoljašnjeg omotača planete. U kombinaciji sa vodonikom, formira vodu koja pokriva više od dvije trećine zemljine površine.

Ne možemo vidjeti kiseonik, niti ga možemo okusiti ili pomirisati. Međutim, on čini jednu petinu zraka i vitalan je. Da bismo živjeli, mi, poput životinja i biljaka, trebamo disati.

Kisik je neizostavan učesnik u hemijskim reakcijama koje se odvijaju unutar bilo koje mikroskopske ćelije živog organizma, usled čega hranljive materije i energija potrebna za život se oslobađa. Zato je kiseonik toliko neophodan svakom živom biću (s izuzetkom nekoliko vrsta mikroba).

Prilikom sagorijevanja, tvari se spajaju s kisikom, oslobađajući energiju u obliku topline i svjetlosti.

Vodonik

Najčešći element u svemiru je vodonik. To čini većinu zvijezda. Na Zemlji, većina vodonika (hemijski simbol H) je vezan za kiseonik (O) i formira vodu (H20). Vodik je najjednostavniji i najjednostavniji laka hemikalija element, budući da se svaki njegov atom sastoji od samo jednog protona i jednog elektrona.

Početkom 20. veka vazdušni brodovi i veliki avioni punili su se vodonikom. Međutim, vodonik je veoma zapaljiv. Nakon nekoliko katastrofa uzrokovanih požarima, vodonik se više nije koristio u zračnim brodovima. Danas se u aeronautici koristi još jedan laki gas - nezapaljivi helijum.

Vodik se spaja s ugljikom i formira tvari koje se nazivaju ugljikovodici. To uključuje proizvode dobijene od prirodnog gasa i sirove nafte, kao što su gasoviti propan i butan, ili tečni benzin. Vodik se također kombinuje s ugljikom i kisikom da bi formirao ugljikohidrate. Skrob u krompiru i pirinču i šećer u cvekli su ugljeni hidrati.

Sunce i druge zvijezde uglavnom se sastoje od vodonika. U središtu zvijezde, monstruozne temperature i pritisci prisiljavaju atome vodika da se spoje jedan s drugim i pretvore u drugi plin - helijum. Time se oslobađa ogromna količina energije u obliku topline i svjetlosti.

• Oznaka - H (vodonik);
• Latinski naziv - Hydrogenium;
• Razdoblje - I;
• Grupa - 1 (Ia);
• Atomska masa - 1,00794;
• Atomski broj - 1;
• Radijus atoma = 53 pm;
• Kovalentni radijus = 32 pm;
• Raspodjela elektrona - 1s 1;
• tačka topljenja = -259,14°C;
• tačka ključanja = -252,87°C;
• Elektronegativnost (prema Paulingu / prema Alpredu i Rochovu) \u003d 2,02 / -;
• Oksidacijsko stanje: +1; 0; -1;
• Gustina (n.a.) \u003d 0,0000899 g / cm 3;
• Molarni volumen = 14,1 cm 3 / mol.

Binarna jedinjenja vodonika sa kiseonikom:

Vodonik („rađanje vode“) otkrio je engleski naučnik G. Cavendish 1766. godine. Ovo je najjednostavniji element u prirodi - atom vodika ima jezgro i jedan elektron, vjerovatno je iz tog razloga vodonik najčešći element u svemiru (više od polovine mase većine zvijezda).

Za vodonik, možemo reći da je "kalem je mali, ali skup". Uprkos svojoj "jednostavnosti", vodik daje energiju svim živim bićima na Zemlji - na Suncu se odvija kontinuirana termonuklearna reakcija tokom koje se od četiri atoma vodika formira jedan atom helijuma, a ovaj proces je praćen oslobađanjem ogromne količine energija (za više detalja pogledajte Nuklearna fuzija).

U zemljinoj kori maseni udio vodonika je samo 0,15%. U međuvremenu, velika većina (95%) svih poznatih na Zemlji hemijske supstance sadrže jedan ili više atoma vodika.

U jedinjenjima s nemetalima (HCl, H 2 O, CH 4 ...), vodik predaje svoj jedini elektron elektronegativnijim elementima, pokazujući oksidacijsko stanje od +1 (češće), formirajući samo kovalentne veze (vidi Kovalentne obveznica).

U jedinjenjima s metalima (NaH, CaH 2 ...) vodonik, naprotiv, preuzima na svojoj jedinoj s-orbitali još jedan elektron, pokušavajući tako dovršiti svoj elektronski sloj, pokazujući oksidacijsko stanje -1 (rjeđe) , formirajući češće ionsku vezu (vidi Jonska veza), budući da razlika u elektronegativnosti atoma vodika i atoma metala može biti prilično velika.

H2

U gasovitom stanju, vodonik je u obliku dvoatomskih molekula, formirajući nepolarnu kovalentnu vezu.

Molekuli vodonika imaju:

• velika mobilnost;
• velika snaga;
• niska polarizabilnost;
• male veličine i težine.

Svojstva gasovitog vodonika:

• najlakši plin u prirodi, bez boje i mirisa;
• slabo topiv u vodi i organskim otapalima;
• rastvara se u malim količinama u tečnim i čvrstim metalima (posebno u platini i paladijumu);
• teško se ukapljuje (zbog niske polarizabilnosti);
• ima najveću toplotnu provodljivost od svih poznatih gasova;
• kada se zagrije, reagira s mnogim nemetalima, pokazujući svojstva redukcijskog agensa;
• na sobnoj temperaturi reaguje sa fluorom (dolazi do eksplozije): H 2 + F 2 = 2HF;
• reaguje sa metalima da formira hidride, pokazujući oksidaciona svojstva: H 2 + Ca = CaH 2;

U jedinjenjima, vodonik pokazuje svoja redukujuća svojstva mnogo jače nego oksidirajuća. Vodik je najjači reduktor nakon uglja, aluminija i kalcija. Redukciona svojstva vodika se široko koriste u industriji za dobijanje metala i nemetala ( jednostavne supstance) od oksida i galida.

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O

Reakcije vodika sa jednostavnim supstancama

Vodonik prihvata elektron, igrajući tu ulogu redukciono sredstvo, u reakcijama:

• With kiseonik(kada se zapali ili u prisustvu katalizatora), u omjeru 2:1 (vodik:kisik) nastaje eksplozivni detonirajući plin: 2H 2 0 + O 2 = 2H 2 +1 O + 572 kJ
• With siva(kada se zagrije na 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• With hlor(kada se zapali ili ozrači UV zracima): H 2 0 + Cl 2 = 2H +1 Cl
• With fluor: H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
• With nitrogen(kada se zagrijava u prisustvu katalizatora ili pod visokim pritiskom): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Vodonik donira elektron, igrajući tu ulogu oksidaciono sredstvo, u reakcijama sa alkalna I alkalna zemlja metali koji formiraju metalne hidride - jonska jedinjenja nalik solima koja sadrže hidridne ione H - su nestabilne kristalne supstance bele boje.

Ca + H 2 = CaH 2 -1 2Na + H 2 0 \u003d 2NaH -1

Neuobičajeno je da vodonik pokazuje oksidaciono stanje od -1. Reagirajući s vodom, hidridi se razgrađuju, reducirajući vodu u vodonik. Reakcija kalcijum hidrida sa vodom je sljedeća:

CaH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + Ca (OH) 2

Reakcije vodonika sa složenim supstancama

• na visokoj temperaturi, vodik reducira mnoge metalne okside: ZnO + H 2 = Zn + H 2 O
• metil alkohol se dobija kao rezultat reakcije vodonika sa ugljenmonoksidom (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
• u reakcijama hidrogenacije, vodik reagira s mnogim organskim tvarima.

Detaljnije, jednačine hemijskih reakcija vodonika i njegovih jedinjenja razmatraju se na stranici „Vodonik i njegova jedinjenja – jednadžbe hemijskih reakcija koje uključuju vodonik“.

Primena vodonika

• u nuklearnoj energiji koriste se izotopi vodika - deuterijum i tricij;
• u hemijskoj industriji vodik se koristi za sintezu mnogih organskih supstanci, amonijaka i hlorovodonika;
• V Prehrambena industrija vodonik se koristi u proizvodnji čvrstih masti hidrogenacijom biljna ulja;
• za zavarivanje i rezanje metala koristi se visoka temperatura sagorijevanja vodika u kisiku (2600 ° C);
• u proizvodnji nekih metala, vodonik se koristi kao redukciono sredstvo (vidi gore);
• pošto je vodonik lak gas, koristi se u aeronautici kao punilo baloni, baloni, zračni brodovi;
• Kao gorivo koristi se vodonik pomešan sa CO.

Naučnici su u posljednje vrijeme posvetili veliku pažnju potrazi za alternativnim izvorima obnovljive energije. Jedno od obećavajućih područja je "vodikova" energija, u kojoj se kao gorivo koristi vodonik, čiji je produkt sagorijevanja obična voda.

Metode za proizvodnju vodonika

Industrijske metode za proizvodnju vodonika:

• konverzija metana (katalitička redukcija vodene pare) vodenom parom na visokoj temperaturi (800°C) na nikalnom katalizatoru: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
• konverzija ugljen monoksida parom (t=500°C) na Fe 2 O 3 katalizatoru: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
• termička razgradnja metana: CH 4 \u003d C + 2H 2;
• gasifikacija čvrsta goriva(t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
• elektroliza vode (veoma skupa metoda kojom se dobija veoma čist vodonik): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Laboratorijske metode za proizvodnju vodonika:

• djelovanje na metale (obično cink) sa klorovodičnom ili razrijeđenom sumpornom kiselinom: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
• interakcija vodene pare s vrućim željeznim strugotinama: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.

Hemijska svojstva vodonika

U normalnim uslovima, molekularni vodonik je relativno neaktivan, kombinujući se direktno samo sa najaktivnijim nemetalima (sa fluorom, a na svetlosti i sa hlorom). Međutim, kada se zagrije, reagira s mnogim elementima.

Vodik reagira s jednostavnim i složenim tvarima:

- Interakcija vodonika sa metalima dovodi do stvaranja složenih supstanci - hidrida, u čijim je hemijskim formulama atom metala uvijek na prvom mjestu:

Na visokoj temperaturi vodonik direktno reagira sa nekim metalima(alkalne, zemnoalkalne i druge), formirajući bijele kristalne supstance - metalne hidride (Li H, Na H, KH, CaH 2 itd.):

H 2 + 2Li = 2LiH

Metalni hidridi se lako razlažu vodom uz formiranje odgovarajuće alkalije i vodonika:

Sa H 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

- Kada je vodonik u interakciji sa nemetalima nastaju hlapljiva jedinjenja vodonika. IN hemijska formula hlapljivo jedinjenje vodika, atom vodika može biti ili na prvom ili na drugom mjestu, ovisno o lokaciji u PSCE (pogledajte ploču na slajdu):

1). Sa kiseonikom Vodonik stvara vodu:

Video "Sagorevanje vodonika"

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q

Na uobičajenim temperaturama, reakcija se odvija izuzetno sporo, iznad 550 ° C - uz eksploziju (mješavina 2 zapremine H 2 i 1 zapremine O 2 naziva se eksplozivni gas) .

Video "Eksplozija eksplozivnog gasa"

Video "Priprema i eksplozija eksplozivne smjese"

2). Sa halogenima Vodik stvara halogenovodonike, na primjer:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

Vodonik eksplodira sa fluorom (čak i u mraku i na -252°C), sa hlorom i bromom reaguje samo kada se osvetli ili zagreje, a sa jodom samo kada se zagreje.

3). Sa azotom Vodik reaguje sa stvaranjem amonijaka:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

samo na katalizatoru i na povišenim temperaturama i pritiscima.

4). Kada se zagrije, vodonik snažno reagira sa sumporom:

H 2 + S \u003d H 2 S (vodonik sulfid),

mnogo teže sa selenom i telurom.

5). sa čistim ugljenikom Vodik može reagirati bez katalizatora samo na visokim temperaturama:

2H 2 + C (amorfni) = CH 4 (metan)

- Vodik ulazi u reakciju supstitucije sa metalnim oksidima , dok se u proizvodima formira voda i metal se redukuje. Vodik - pokazuje svojstva redukcijskog agensa:

Koristi se vodonik za oporavak mnogih metala, budući da oduzima kisik njihovim oksidima:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O, itd.

Primena vodonika

Video "Upotreba vodonika"

Trenutno se vodonik proizvodi u ogromnim količinama. Veliki dio se koristi u sintezi amonijaka, hidrogenaciji masti i hidrogenizaciji uglja, ulja i ugljovodonika. Osim toga, vodik se koristi za sintezu hlorovodonične kiseline, metil alkohola, cijanovodonične kiseline, u zavarivanju i kovanju metala, kao i u proizvodnji sijalica sa žarnom niti i drago kamenje. Vodonik se prodaje u bocama pod pritiskom preko 150 atm. Oslikani su tamno zelenom bojom i opremljeni su crvenim natpisom "Hydrogen".

Vodik se koristi za pretvaranje tečnih masti u čvrste masti (hidrogenacija), za proizvodnju tečnih goriva hidrogenizacijom uglja i loživog ulja. U metalurgiji se vodik koristi kao redukciono sredstvo za okside ili hloride za proizvodnju metala i nemetala (germanijum, silicijum, galijum, cirkonijum, hafnij, molibden, volfram, itd.).

Praktična primjena vodika je raznolika: obično se puni balonima, u kemijskoj industriji služi kao sirovina za proizvodnju mnogih vrlo važnih proizvoda (amonijak i dr.), u prehrambenoj industriji - za proizvodnju čvrstih proizvoda. masti iz biljnih ulja i dr. Visoka temperatura (do 2600 °C), koja se dobija sagorevanjem vodonika u kiseoniku, koristi se za topljenje vatrostalnih metala, kvarca i dr. Tečni vodonik je jedno od najefikasnijih goriva za mlazne motore. Godišnja svjetska potrošnja vodonika prelazi 1 milion tona.

SIMULATORI

br. 2. Vodonik

ZADACI ZA POJAČANJE

Zadatak broj 1
Sastaviti jednačine za reakcije interakcije vodonika sa sljedećim supstancama: F 2 , Ca, Al 2 O 3 , živin oksid (II), volfram oksid (VI). Navedite produkte reakcije, navedite vrste reakcija.

Zadatak broj 2
Izvršite transformacije prema shemi:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Zadatak broj 3.
Izračunajte masu vode koja se može dobiti sagorijevanjem 8 g vodonika?

Kiseonik je najzastupljeniji element na Zemlji. Zajedno sa dušikom i malom količinom drugih plinova, slobodni kisik formira Zemljinu atmosferu. Njegov sadržaj u vazduhu iznosi 20,95% zapremine ili 23,15% mase. U zemljinoj kori, 58% atoma su atomi vezanog kiseonika (47% po masi). Kiseonik je deo vode (zalihe vezanog kiseonika u hidrosferi su izuzetno velike), kamenja, mnogih minerala i soli, a nalazi se u mastima, proteinima i ugljenim hidratima koji čine žive organizme. Gotovo sav slobodni kisik na Zemlji nastaje i pohranjuje se kao rezultat procesa fotosinteze.

fizička svojstva.

Kiseonik je gas bez boje, ukusa i mirisa, nešto teži od vazduha. Slabo je rastvorljiv u vodi (31 ml kiseonika se rastvara u 1 litru vode na 20 stepeni), ali je ipak bolji od ostalih atmosferskih gasova, pa je voda obogaćena kiseonikom. Gustina kiseonika u normalnim uslovima je 1,429 g/l. Na temperaturi od -183 0 C i pritisku od 101,325 kPa, kiseonik prelazi u tečno stanje. Tečni kiseonik ima plavkastu boju, uvlači se u magnetno polje i na -218,7°C formira plave kristale.

Prirodni kiseonik ima tri izotopa O 16, O 17, O 18.

alotropija- sposobnost hemijski element postoje u obliku dvije ili više jednostavnih supstanci koje se razlikuju samo po broju atoma u molekuli ili po strukturi.

Ozon O 3 - postoji u gornjih slojeva atmosfere na nadmorskoj visini od 20-25 km od površine Zemlje i formira takozvani "ozonski omotač", koji štiti Zemlju od razaranja. ultraljubičasto zračenje sunce; blijedo ljubičasti, otrovni plin u velikim količinama specifičnog, oštrog, ali ugodnog mirisa. Tačka topljenja je -192,7 0 C, tačka ključanja je -111,9 0 C. Otopimo se u vodi bolje od kiseonika.

Ozon je jak oksidant. Njegova oksidacijska aktivnost temelji se na sposobnosti molekule da se razgradi oslobađanjem atomskog kisika:

Oksidira mnoge jednostavne i složene tvari. S nekim metalima stvara ozonide, na primjer, kalijev ozonid:

K + O 3 \u003d KO 3

Ozon se dobija iz specijalnih uređaja- ozonatori. U njima se pod djelovanjem električnog pražnjenja molekularni kisik pretvara u ozon:

Slična reakcija se javlja i pod dejstvom pražnjenja groma.

Upotreba ozona je zbog njegovih jakih oksidacijskih svojstava: koristi se za izbjeljivanje tkanina, dezinfekciju pije vodu, u medicini kao dezinfekciono sredstvo.

Udisanje ozona u velikim količinama je štetno: iritira sluzokožu očiju i dišnih organa.

Hemijska svojstva.

IN hemijske reakcije s atomima drugih elemenata (osim fluora), kisik pokazuje isključivo oksidirajuća svojstva

Najvažniji hemijsko svojstvo- sposobnost stvaranja oksida sa gotovo svim elementima. Istovremeno, kisik direktno reagira s većinom tvari, posebno kada se zagrije.

Kao rezultat ovih reakcija, u pravilu nastaju oksidi, rjeđe peroksidi:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Va + O 2 = 2VaO

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Kiseonik nema direktnu interakciju sa halogenima, zlatom, platinom, njihovi oksidi se dobijaju indirektno. Kada se zagreju, sumpor, ugljenik, fosfor sagorevaju u kiseoniku.

Interakcija kisika s dušikom počinje tek na temperaturi od 1200 0 C ili u električnom pražnjenju:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

Kiseonik se kombinuje sa vodonikom i formira vodu:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Tokom ove reakcije oslobađa se značajna količina toplote.

Smjesa dvije zapremine vodonika i jednog kisika eksplodira kada se zapali; naziva se eksplozivnim gasom.

Mnogi metali u kontaktu sa atmosferskim kiseonikom podležu uništavanju - koroziji. Neki metali u normalnim uvjetima oksidiraju se samo s površine (na primjer, aluminijum, hrom). Nastali oksidni film sprečava dalju interakciju.

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3

Složene supstance pod određenim uslovima takođe stupaju u interakciju sa kiseonikom. U tom slučaju nastaju oksidi, au nekim slučajevima oksidi i jednostavne tvari.

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

H 2 S + O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + ZO 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O

U interakciji sa složenim tvarima kisik djeluje kao oksidant. Njegovo važno svojstvo zasniva se na oksidativnoj aktivnosti kiseonika – sposobnosti održavanja sagorijevanje supstance.

Sa vodonikom, kiseonik takođe formira jedinjenje - vodikov peroksid H 2 O 2 - bezbojnu prozirnu tečnost sa gorućim opor ukus, visoko rastvorljiv u vodi. Hemijski, vodikov peroksid je vrlo zanimljivo jedinjenje. Karakteristična je njegova niska stabilnost: kada stoji, polako se razlaže na vodu i kiseonik:

H 2 O 2 \u003d H 2 O + O 2

Svetlost, toplota, prisustvo alkalija, kontakt sa oksidacionim ili redukcionim agensima ubrzavaju proces razgradnje. Stepen oksidacije kiseonika u vodikovom peroksidu = - 1, tj. ima srednju vrijednost između oksidacijskog stanja kisika u vodi (-2) i molekularnog kisika (0), tako da vodikov peroksid pokazuje redoks dualnost. Oksidirajuća svojstva vodikovog peroksida su mnogo izraženija od redukcijskih, a javljaju se u kiselim, alkalnim i neutralnim medijima.

H 2 O 2 + 2KI + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + I 2 + 2H 2 O