معادله واکنش برای هیدروژن به علاوه اکسیژن. شیمی آلی §3. معادله واکنش و نحوه نوشتن آن

اکسیژن فراوان ترین عنصر روی زمین است. همراه با نیتروژن و مقدار کمی از گازهای دیگر، اکسیژن آزاد جو زمین را تشکیل می دهد. محتوای آن در هوا 20.95 درصد حجمی یا 23.15 درصد جرمی است. در پوسته زمین، 58 درصد اتم ها اتم های اکسیژن محدود (47 درصد جرم) هستند. اکسیژن بخشی از آب است (ذخایر اکسیژن محدود شده در هیدروسفر بسیار زیاد است) سنگ هابسیاری از مواد معدنی و نمک، در چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات هایی که موجودات زنده را تشکیل می دهند، یافت می شود. تقریباً تمام اکسیژن آزاد روی زمین در نتیجه فرآیند فتوسنتز ایجاد و ذخیره می شود.

مشخصات فیزیکی.

اکسیژن گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است که کمی سنگین تر از هوا است. کمی در آب حل می شود (31 میلی لیتر اکسیژن در 1 لیتر آب در دمای 20 درجه حل می شود)، اما همچنان بهتر از سایر گازهای جوی است، بنابراین آب با اکسیژن غنی می شود. چگالی اکسیژن در شرایط عادی 1.429 گرم در لیتر است. در دمای 0-183 درجه سانتیگراد و فشار 101.325 کیلو پاسکال، اکسیژن به حالت مایع تبدیل می شود. اکسیژن مایع دارای رنگ مایل به آبی است، به میدان مغناطیسی کشیده می شود و در دمای 218.7- درجه سانتیگراد، بلورهای آبی را تشکیل می دهد.

اکسیژن طبیعی دارای سه ایزوتوپ O 16، O 17، O 18 است.

آلوتروپی- توانایی عنصر شیمیاییبه شکل دو یا بیشتر وجود دارد مواد ساده، فقط در تعداد اتم های مولکول یا ساختار متفاوت است.

ازن O 3 - وجود دارد در لایه های بالاییجو در ارتفاع 20-25 کیلومتری از سطح زمین و به اصطلاح "لایه اوزون" را تشکیل می دهد که از زمین در برابر مخرب محافظت می کند. اشعه ماوراء بنفشآفتاب؛ بنفش کم رنگ، سمی مقادیر زیادگاز با بوی خاص، تند، اما مطبوع. نقطه ذوب -192.7 0 C، نقطه جوش -111.9 0 C. بهتر از اکسیژن در آب حل می شود.

ازن یک عامل اکسید کننده قوی است. فعالیت اکسید کننده آن بر اساس توانایی مولکول برای تجزیه با آزاد شدن اکسیژن اتمی است:

بسیاری از مواد ساده و پیچیده را اکسید می کند. با برخی فلزات، به عنوان مثال، ازونید پتاسیم، ازونیدها را تشکیل می دهد:

K + O 3 \u003d KO 3

ازن در دستگاه های مخصوص - ازن سازها به دست می آید. در آنها، تحت عمل یک تخلیه الکتریکی، اکسیژن مولکولی به ازن تبدیل می شود:

واکنش مشابهی در اثر تخلیه رعد و برق رخ می دهد.

استفاده از ازن به دلیل خاصیت اکسید کننده قوی آن است: برای سفید کردن پارچه ها، ضد عفونی کردن استفاده می شود. آب آشامیدنی، در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده.

استنشاق اوزون در مقادیر زیاد مضر است: غشاهای مخاطی چشم و اندام های تنفسی را تحریک می کند.

خواص شیمیایی.

در واکنش‌های شیمیایی با اتم‌های عناصر دیگر (به جز فلوئور)، اکسیژن منحصراً خاصیت اکسیدکننده از خود نشان می‌دهد.

مهمترین خاصیت شیمیایی توانایی تشکیل اکسید با تقریباً همه عناصر است. در عین حال، اکسیژن مستقیماً با بیشتر مواد واکنش می دهد، به ویژه هنگامی که گرم می شود.

در نتیجه این واکنش ها، به عنوان یک قاعده، اکسیدها تشکیل می شوند، اغلب پراکسیدها:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Ва + О 2 = 2ВаО

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

اکسیژن به طور مستقیم با هالوژن ها، طلا، پلاتین تعامل ندارد، اکسیدهای آنها به طور غیر مستقیم به دست می آید. هنگام گرم شدن، گوگرد، کربن، فسفر در اکسیژن می سوزند.

تعامل اکسیژن با نیتروژن فقط در دمای 1200 درجه سانتیگراد یا در یک تخلیه الکتریکی آغاز می شود:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

اکسیژن با هیدروژن ترکیب می شود و آب را تشکیل می دهد:

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

در طی این واکنش مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود.

مخلوطی از دو حجم هیدروژن با یک اکسیژن هنگام مشتعل شدن منفجر می شود. به آن گاز انفجاری می گویند.

بسیاری از فلزات در تماس با اکسیژن اتمسفر دچار تخریب - خوردگی می شوند. برخی از فلزات در شرایط عادی فقط از سطح اکسید می شوند (به عنوان مثال، آلومینیوم، کروم). فیلم اکسید حاصل از تعامل بیشتر جلوگیری می کند.

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

مواد پیچیده تحت شرایط خاص نیز با اکسیژن برهمکنش دارند. در این حالت اکسیدها و در برخی موارد اکسیدها و مواد ساده تشکیل می شوند.

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

هنگام تعامل با مواد پیچیدهاکسیژن به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند. خاصیت مهم آن بر اساس فعالیت اکسیداتیو اکسیژن است - توانایی حفظ احتراقمواد

با هیدروژن، اکسیژن همچنین یک ترکیب - پراکسید هیدروژن H 2 O 2 - یک مایع شفاف بی رنگ با سوختن تشکیل می دهد. طعم گس، بسیار محلول در آب است. از نظر شیمیایی، پراکسید هیدروژن یک ترکیب بسیار جالب است. پایداری کم آن مشخص است: هنگام ایستادن، به آرامی به آب و اکسیژن تجزیه می شود:

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

نور، گرما، وجود قلیاها، تماس با عوامل اکسید کننده یا کاهنده فرآیند تجزیه را تسریع می کند. درجه اکسیداسیون اکسیژن در پراکسید هیدروژن = - 1، یعنی. دارای یک مقدار متوسط بین حالت اکسیداسیون اکسیژن در آب (2-) و در اکسیژن مولکولی (0) است، بنابراین پراکسید هیدروژن دوگانگی ردوکس را نشان می دهد. خواص اکسید کننده پراکسید هیدروژن بسیار بیشتر از خواص احیا کننده است و در محیط های اسیدی، قلیایی و خنثی ظاهر می شود.

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

روش های صنعتی برای به دست آوردن مواد ساده بستگی به شکلی دارد که عنصر مربوطه در طبیعت یافت می شود، یعنی اینکه چه چیزی می تواند ماده اولیه برای تولید آن باشد. بنابراین، اکسیژن، که در حالت آزاد در دسترس است، به روش فیزیکی - با جداسازی از هوای مایع - به دست می آید. تقریباً تمام هیدروژن به صورت ترکیبات است، بنابراین برای به دست آوردن آن از روش های شیمیایی استفاده می شود. به طور خاص می توان از واکنش های تجزیه استفاده کرد. یکی از راه های تولید هیدروژن، واکنش تجزیه آب توسط جریان الکتریکی است.

روش صنعتی اصلی برای تولید هیدروژن واکنش با آب متان است که بخشی از گاز طبیعی است. در دمای بالا انجام می شود (به راحتی می توان تأیید کرد که وقتی متان حتی از آب در حال جوش عبور می کند، هیچ واکنشی رخ نمی دهد):

CH 4 + 2H 2 0 \u003d CO 2 + 4H 2 - 165 کیلوژول

در آزمایشگاه، برای به دست آوردن مواد ساده، لزوماً از مواد اولیه طبیعی استفاده نمی شود، بلکه آن دسته از مواد اولیه انتخاب می شوند که جداسازی ماده لازم از آنها آسان تر است. به عنوان مثال، در آزمایشگاه، اکسیژن از هوا به دست نمی آید. همین امر در مورد تولید هیدروژن نیز صدق می کند. یکی از روش های آزمایشگاهی تولید هیدروژن که گاهی در صنعت نیز مورد استفاده قرار می گیرد، تجزیه آب توسط جریان الکتریکی است.

هیدروژن معمولاً در آزمایشگاه با واکنش روی با اسید هیدروکلریک تولید می شود.

در صنعت

1.الکترولیز محلول های آبی نمک ها:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2 NaOH + Cl 2

2.عبور بخار آب از روی کک داغدر حدود 1000 درجه سانتیگراد:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.از گاز طبیعی

تبدیل بخار: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 درجه سانتی گراد) اکسیداسیون کاتالیزوری اکسیژن: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. کراکینگ و اصلاح هیدروکربن ها در فرآیند پالایش نفت.

در آزمایشگاه

1.اثر اسیدهای رقیق بر روی فلزات.برای انجام چنین واکنشی، اغلب از روی و اسید هیدروکلریک استفاده می شود:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.تداخل کلسیم با آب:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3.هیدرولیز هیدریدها:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.اثر قلیاها بر روی یا آلومینیوم:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.با کمک الکترولیز.در طی الکترولیز محلول های آبی قلیایی ها یا اسیدها، هیدروژن در کاتد آزاد می شود، به عنوان مثال:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

بیوراکتور برای تولید هیدروژن

مشخصات فیزیکی

هیدروژن گازی می تواند به دو شکل (اصلاحات) - به شکل ارتو - و پارا هیدروژن وجود داشته باشد.

در مولکول ارتوهیدروژن (mp -259.10 درجه سانتیگراد، bp -252.56 درجه سانتیگراد)، چرخشهای هسته ای به همین ترتیب هدایت می شوند (موازی)، در حالی که در پاراهیدروژن (mp -259.32 درجه سانتیگراد، tbp -252.89 درجه سانتیگراد) - مخالف به یکدیگر (ضد موازی).

اشکال آلوتروپیک هیدروژن را می توان با جذب روی کربن فعال در دمای نیتروژن مایع جدا کرد. در خیلی دمای پایینتعادل بین ارتوهیدروژن و پاراهیدروژن تقریباً به طور کامل به سمت دومی تغییر کرده است. در 80 K، نسبت تصویر تقریباً 1:1 است. پارهیدروژن دفع شده، هنگامی که حرارت داده می شود، تا زمانی که تعادل ایجاد شود، به ارتوهیدروژن تبدیل می شود. دمای اتاقاختلاط (اصطلاحاً: 75:25). بدون کاتالیزور، تبدیل به آهستگی اتفاق می‌افتد، که مطالعه خواص اشکال آلوتروپیک فردی را ممکن می‌سازد. مولکول هیدروژن دو اتمی است - H2. در شرایط عادی گازی بی رنگ، بی بو و بی مزه است. هیدروژن سبک ترین گاز است که چگالی آن چند برابر چگالی هوا است. بدیهی است که هر چه جرم مولکول ها کوچکتر باشد، سرعت آنها در همان دما بیشتر می شود. مولکول های هیدروژن به عنوان سبک ترین، سریعتر از مولکول های هر گاز دیگری حرکت می کنند و بنابراین می توانند گرما را از جسمی به جسم دیگر سریعتر منتقل کنند. از این رو هیدروژن بالاترین رسانایی حرارتی را در بین مواد گازی دارد. هدایت حرارتی آن حدود هفت برابر بیشتر از هوا است.

خواص شیمیایی

مولکول های هیدروژن H2 کاملاً قوی هستند و برای اینکه هیدروژن واکنش نشان دهد، باید انرژی زیادی صرف شود: H 2 \u003d 2H - 432 kJ. بنابراین، در دماهای معمولی، هیدروژن فقط با فلزات بسیار فعال واکنش می دهد، به عنوان مثال، با کلسیم، تشکیل هیدرید کلسیم: Ca + H 2 \u003d CaH 2 و با تنها غیر فلز - فلوئور، تشکیل هیدروژن فلوراید: F 2 + H 2 \u003d 2HF با اکثر فلزات و غیر فلزات، هیدروژن در دماهای بالا واکنش می دهد یا تحت تأثیرات دیگر، مانند نور. می تواند اکسیژن را از برخی اکسیدها "برداشته" کند، به عنوان مثال: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0 معادله نوشته شده واکنش کاهش را منعکس می کند. واکنش های کاهشی به فرآیندهایی گفته می شود که در نتیجه اکسیژن از ترکیب گرفته می شود. موادی که اکسیژن را از بین می برند، عوامل کاهنده نامیده می شوند (خودشان اکسید می شوند). در ادامه، تعریف دیگری از مفاهیم «اکسیداسیون» و «کاهش» ارائه خواهد شد. آ این تعریفاز نظر تاریخی اولین مورد، اهمیت خود را در زمان حاضر حفظ کرده است، به ویژه در شیمی آلی. واکنش احیا برعکس واکنش اکسیداسیون است. هر دوی این واکنش‌ها همیشه به‌طور همزمان به‌عنوان یک فرآیند پیش می‌روند: وقتی یک ماده اکسید می‌شود (کاهش می‌یابد)، دیگری لزوماً در همان زمان احیا می‌شود (اکسید می‌شود).

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

با هالوژن تشکیل می شود هالیدهای هیدروژن:

F 2 + H 2 → 2 HF، واکنش با یک انفجار در تاریکی و در هر دمایی، Cl 2 + H 2 → 2 HCl ادامه می یابد، واکنش با انفجار، فقط در نور ادامه می یابد.

در اثر حرارت قوی با دوده تعامل دارد:

C + 2H 2 → CH 4

برهمکنش با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی

هیدروژن با فلزات فعال تشکیل می شود هیدریدها:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

هیدریدها- مواد نمکی و جامد که به راحتی هیدرولیز می شوند:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

برهمکنش با اکسیدهای فلزی (معمولاً عناصر d)

اکسیدها به فلزات احیا می شوند:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

هیدروژناسیون ترکیبات آلی

تحت تأثیر هیدروژن بر روی هیدروکربن های غیر اشباع در حضور کاتالیزور نیکل و دمای بالا، واکنش رخ می دهد. هیدروژناسیون:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

هیدروژن آلدئیدها را به الکل تبدیل می کند:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

ژئوشیمی هیدروژن

هیدروژن - اساسی مصالح ساختمانیکائنات. این رایج ترین عنصر است و همه عناصر در نتیجه واکنش های گرما هسته ای و هسته ای از آن تشکیل می شوند.

هیدروژن آزاد H 2 در گازهای زمینی نسبتاً کمیاب است، اما به شکل آب نقش بسیار مهمی در فرآیندهای ژئوشیمیایی دارد.

هیدروژن می تواند در مواد معدنی به شکل یون آمونیوم، یون هیدروکسیل و آب کریستالی وجود داشته باشد.

در جو، هیدروژن به طور مداوم در نتیجه تجزیه آب توسط تابش خورشید تولید می شود. به اتمسفر بالایی مهاجرت می کند و به فضا می گریزد.

کاربرد

انرژی هیدروژن

هیدروژن اتمی برای جوشکاری هیدروژن اتمی استفاده می شود.

که در صنایع غذاییهیدروژن به عنوان ثبت شده است افزودنی مواد غذایی E949به عنوان گاز بسته بندی

ویژگی های گردش خون

هیدروژن، هنگامی که با هوا مخلوط می شود، یک مخلوط انفجاری را تشکیل می دهد - به اصطلاح گاز منفجر کننده. این گاز زمانی بیشترین انفجار را دارد که نسبت حجمی هیدروژن و اکسیژن 2:1 یا هیدروژن و هوا تقریباً 2:5 باشد، زیرا هوا حاوی تقریباً 21٪ اکسیژن است. هیدروژن نیز قابل اشتعال است. هیدروژن مایع در صورت تماس با پوست می تواند باعث سرمازدگی شدید شود.

غلظت انفجاری هیدروژن با اکسیژن از 4٪ تا 96٪ حجمی رخ می دهد. هنگامی که با هوا از 4٪ تا 75 (74)٪ حجمی مخلوط می شود.

استفاده از هیدروژن

در صنایع شیمیایی از هیدروژن در تولید آمونیاک، صابون و پلاستیک استفاده می شود. در صنایع غذایی با استفاده از هیدروژن از مایع روغن های گیاهیمارگارین درست کنید هیدروژن بسیار سبک است و همیشه در هوا بالا می رود. یک بار کشتی های هوایی و بالنپر از هیدروژن اما در دهه 30. قرن 20 چندین بلایای وحشتناکزمانی که کشتی های هوایی منفجر شدند و سوختند. امروزه کشتی های هوایی با گاز هلیوم پر می شوند. هیدروژن نیز به عنوان استفاده می شود سوخت موشک. روزی ممکن است هیدروژن به طور گسترده ای به عنوان سوخت خودروها و کامیون ها مورد استفاده قرار گیرد. موتورهای هیدروژنی آلودگی ندارند محیطو فقط بخار آب از خود ساطع می کنند (البته خود تولید هیدروژن منجر به برخی آلودگی های محیطی می شود). خورشید ما بیشتر از هیدروژن ساخته شده است. گرمای خورشیدیو نور نتیجه آزاد شدن انرژی هسته ای از همجوشی هسته های هیدروژن است.

استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت (بازده اقتصادی)

مهمترین ویژگی موادی که به عنوان سوخت مورد استفاده قرار می گیرند گرمای احتراق آنها است. از درس شیمی عمومی مشخص شده است که واکنش برهمکنش هیدروژن با اکسیژن با آزاد شدن گرما رخ می دهد. اگر 1 مول H 2 (2 گرم) و 0.5 مول O 2 (16 گرم) را در شرایط استاندارد گرفته و واکنش را تحریک کنیم، طبق معادله

H 2 + 0.5 O 2 \u003d H 2 O

پس از اتمام واکنش، 1 مول H 2 O (18 گرم) با آزادسازی انرژی 285.8 کیلوژول در مول تشکیل می شود (برای مقایسه: گرمای احتراق استیلن 1300 کیلوژول در مول، پروپان - 2200 کیلوژول در مول است) . 1 متر مکعب هیدروژن 89.8 گرم (44.9 مول) وزن دارد. بنابراین برای بدست آوردن 1 m³ هیدروژن، 12832.4 کیلوژول انرژی صرف می شود. با در نظر گرفتن این واقعیت که 1 کیلووات ساعت = 3600 کیلوژول است، 3.56 کیلووات ساعت برق دریافت می کنیم. با دانستن تعرفه 1 کیلووات ساعت برق و هزینه 1 متر مکعب گاز، می توان نتیجه گرفت که توصیه می شود به سوخت هیدروژن تغییر دهید.

به عنوان مثال، یک مدل آزمایشی نسل 3 هوندا FCX با مخزن هیدروژن 156 لیتری (حاوی 3.12 کیلوگرم هیدروژن در فشار 25 مگاپاسکال) 355 کیلومتر را طی می کند. بر این اساس، 123.8 کیلووات ساعت از 3.12 کیلوگرم H2 به دست می آید. در 100 کیلومتر، مصرف انرژی 36.97 کیلووات ساعت خواهد بود. با دانستن هزینه برق، هزینه گاز یا بنزین، مصرف آنها برای یک خودرو در هر 100 کیلومتر، به راحتی می توان تأثیر اقتصادی منفی تغییر خودروها به سوخت هیدروژنی را محاسبه کرد. فرض کنید (روسیه 2008)، 10 سنت به ازای هر کیلووات ساعت برق منجر به این واقعیت می شود که 1 متر مکعب هیدروژن به قیمت 35.6 سنت منجر می شود و با در نظر گرفتن راندمان تجزیه آب 40-45 سنت، همان مقدار کیلووات ساعت است. از سوختن بنزین 12832.4 کیلوژول / 42000 کیلوژول / 0.7 کیلوگرم در لیتر * 80 سنت / لیتر = 34 سنت در قیمت های خرده فروشی، در حالی که برای هیدروژن ما نوع ایده آل را بدون در نظر گرفتن حمل و نقل، استهلاک تجهیزات و غیره محاسبه کردیم. برای متان با یک انرژی احتراق حدود 39 مگا ژول در هر متر مکعب، نتیجه به دلیل تفاوت در قیمت دو تا چهار برابر کمتر خواهد بود (1 مترمکعب برای اوکراین 179 دلار و برای اروپا 350 دلار هزینه دارد). یعنی مقدار متان معادل 10-20 سنت قیمت خواهد داشت.

با این حال، نباید فراموش کنیم که وقتی هیدروژن را می سوزانیم، آب تمیزی به دست می آوریم که از آن استخراج شده است. یعنی تجدیدپذیر داریم انباردارانرژی بدون آسیب به محیط زیست، برخلاف گاز یا بنزین که منابع اولیه انرژی هستند.

Php در خط 377 هشدار: نیاز (http://www..php): جریان باز نشد: هیچ پوشش مناسبی در /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php در خط 377 Fatal یافت نشد خطا: require(): باز نشدن مورد نیاز است "http://www..php" (include_path="..php در خط 377

تعیین - H (هیدروژن)؛
نام لاتین - Hydrogenium;
دوره - I;
گروه - 1 (Ia);
جرم اتمی - 1.00794;
عدد اتمی - 1؛
شعاع اتم = 53 pm;
شعاع کووالانسی = 32 pm;
توزیع الکترون ها - 1s 1;
نقطه ذوب = -259.14 درجه سانتیگراد؛
نقطه جوش = -252.87 درجه سانتیگراد؛
الکترونگاتیوی (طبق گفته پاولینگ / به گفته آلپرد و روچوف) \u003d 2.02 / -؛
حالت اکسیداسیون: +1; 0; -1؛
چگالی (n.a.) \u003d 0.0000899 گرم در سانتی متر 3؛
حجم مولی = 14.1 سانتی متر 3 / مول.

ترکیبات دوتایی هیدروژن با اکسیژن:

هیدروژن ("زایش آب") توسط دانشمند انگلیسی G. Cavendish در سال 1766 کشف شد. این ساده ترین عنصر در طبیعت است - اتم هیدروژن دارای یک هسته و یک الکترون است، احتمالاً به همین دلیل هیدروژن رایج ترین عنصر در جهان است (بیش از نیمی از جرم بیشتر ستارگان).

در مورد هیدروژن، می توان گفت که "قرقره کوچک است، اما گران است." با وجود "سادگی" آن، هیدروژن به تمام موجودات زنده روی زمین انرژی می دهد - یک واکنش گرما هسته ای پیوسته در خورشید اتفاق می افتد که در طی آن یک اتم هلیوم از چهار اتم هیدروژن تشکیل می شود، این فرآیند با آزاد شدن مقدار زیادی از اتم ها همراه است. انرژی (برای جزئیات بیشتر، همجوشی هسته ای را ببینید).

در پوسته زمین، کسر جرمی هیدروژن تنها 0.15٪ است. در همین حال، اکثریت قریب به اتفاق (95٪) از همه در زمین شناخته شده است مواد شیمیاییحاوی یک یا چند اتم هیدروژن است.

در ترکیبات با غیر فلزات (HCl، H 2 O، CH 4 ...)، هیدروژن تنها الکترون خود را به عناصر الکترونگاتیو بیشتری می دهد و حالت اکسیداسیون +1 را نشان می دهد (اغلب) و فقط تشکیل می شود. پیوندهای کووالانسی(به پیوند کووالانسی مراجعه کنید).

در ترکیبات با فلزات (NaH، CaH 2 ...)، هیدروژن، برعکس، تنها مدار s خود را یک الکترون بیشتر می گیرد، بنابراین سعی می کند لایه الکترونی خود را کامل کند و حالت اکسیداسیون -1 را نشان می دهد (کمتر) ، اغلب یک پیوند یونی تشکیل می دهد (به پیوند یونی مراجعه کنید)، زیرا تفاوت در الکترونگاتیوی یک اتم هیدروژن و یک اتم فلز می تواند بسیار زیاد باشد.

H2

در حالت گازی، هیدروژن به شکل مولکول های دو اتمی است که یک پیوند کووالانسی غیر قطبی ایجاد می کند.

مولکول های هیدروژن:

تحرک زیاد؛
قدرت زیاد؛
قطبی پذیری کم؛
اندازه و وزن کوچک

خواص گاز هیدروژن:

سبک ترین گاز در طبیعت، بی رنگ و بی بو؛
کم محلول در آب و حلال های آلی؛
در مقادیر کم در فلزات مایع و جامد (به ویژه در پلاتین و پالادیوم) حل می شود.
مایع شدن دشوار است (به دلیل قطبش پذیری کم)؛
دارای بالاترین رسانایی حرارتی در بین تمام گازهای شناخته شده است.
هنگامی که گرم می شود، با بسیاری از غیر فلزات واکنش می دهد و خواص یک عامل کاهنده را نشان می دهد.
در دمای اتاق با فلوئور واکنش می دهد (انفجار رخ می دهد): H 2 + F 2 = 2HF.
با فلزات واکنش می دهد و هیدریدها را تشکیل می دهد و خواص اکسید کننده را نشان می دهد: H 2 + Ca = CaH 2.

در ترکیبات، هیدروژن خواص کاهشی خود را بسیار قوی تر از اکسید کننده نشان می دهد. هیدروژن پس از زغال سنگ، آلومینیوم و کلسیم قوی ترین عامل کاهنده است. خواص احیایی هیدروژن به طور گسترده در صنعت برای به دست آوردن فلزات و غیر فلزات (مواد ساده) از اکسیدها و گالیدها استفاده می شود.

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

واکنش هیدروژن با مواد ساده

هیدروژن یک الکترون را می پذیرد و نقش را ایفا می کند عامل کاهنده، در واکنش ها:

با اکسیژن(هنگام مشتعل یا در حضور کاتالیزور)، در نسبت 2: 1 (هیدروژن: اکسیژن) یک گاز انفجاری انفجاری تشکیل می شود: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 + 1 O + 572 kJ
با خاکستری(در دمای 150 تا 300 درجه سانتیگراد): H 2 0 +S ↔ H 2 + 1 S
با کلر(هنگامی که مشتعل یا تحت تابش اشعه ماوراء بنفش است): H 2 0 + Cl 2 \u003d 2H + 1 Cl
با فلوئور: H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
با نیتروژن(هنگامی که در حضور کاتالیزور یا در فشار بالا گرم می شود): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

هیدروژن یک الکترون اهدا می کند و این نقش را ایفا می کند عامل اکسید کننده، در واکنش های با قلیاییو خاک قلیاییفلزات برای تشکیل هیدریدهای فلزی - ترکیبات یونی نمک مانند حاوی یون های هیدرید H - مواد کریستالی ناپایدار به رنگ سفید هستند.

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

غیر معمول است که هیدروژن حالت اکسیداسیون 1- را نشان دهد. در واکنش با آب، هیدریدها تجزیه می شوند و آب را به هیدروژن تبدیل می کنند. واکنش هیدرید کلسیم با آب به شرح زیر است:

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

واکنش هیدروژن با مواد پیچیده

در دمای بالا، هیدروژن بسیاری از اکسیدهای فلزی را کاهش می دهد: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
متیل الکل در نتیجه واکنش هیدروژن با مونوکسید کربن (II) به دست می آید: 2H 2 + CO → CH 3 OH
در واکنش های هیدروژناسیون، هیدروژن با بسیاری از مواد آلی واکنش می دهد.

معادلات دقیق تر واکنش های شیمیاییهیدروژن و ترکیبات آن در صفحه "هیدروژن و ترکیبات آن - معادلات واکنش های شیمیایی شامل هیدروژن" مورد بحث قرار گرفته است.

کاربرد هیدروژن

در انرژی هسته ای از ایزوتوپ های هیدروژن استفاده می شود - دوتریوم و تریتیوم.
در صنایع شیمیایی، هیدروژن برای سنتز بسیاری از مواد آلی، آمونیاک و کلرید هیدروژن استفاده می شود.
در صنایع غذایی، هیدروژن در تولید چربی های جامد از طریق هیدروژنه کردن روغن های گیاهی استفاده می شود.
برای جوشکاری و برش فلزات، از دمای احتراق بالای هیدروژن در اکسیژن (2600 درجه سانتیگراد) استفاده می شود.
در تولید برخی از فلزات، هیدروژن به عنوان یک عامل کاهنده استفاده می شود (به بالا مراجعه کنید).
از آنجایی که هیدروژن یک گاز سبک است، در هوانوردی به عنوان پرکننده برای بالون ها، بالون ها، کشتی های هوایی استفاده می شود.
به عنوان سوخت، هیدروژن مخلوط با CO استفاده می شود.

اخیراً دانشمندان توجه زیادی به جستجوی منابع جایگزین انرژی های تجدیدپذیر کرده اند. یکی از زمینه های امیدوارکننده، انرژی «هیدروژن» است که در آن از هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می شود که محصول احتراق آن آب معمولی است.

روشهای تولید هیدروژن

روش های صنعتی تولید هیدروژن:

تبدیل متان (کاهش کاتالیستی بخار آب) با بخار آب در دمای بالا (800 درجه سانتیگراد) روی کاتالیزور نیکل: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 .
تبدیل مونوکسید کربن با بخار (t = 500 درجه سانتیگراد) در کاتالیزور Fe 2 O 3 : CO + H 2 O = CO 2 + H 2 .
تجزیه حرارتی متان: CH 4 \u003d C + 2H 2؛
تبدیل به گاز سوخت های جامد(t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
الکترولیز آب (روشی بسیار گران قیمت که در آن هیدروژن بسیار خالص به دست می آید): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

روش های آزمایشگاهی تولید هیدروژن:

اثر روی فلزات (معمولا روی) با اسید سولفوریک هیدروکلریک یا رقیق: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2؛ Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
برهمکنش بخار آب با براده های آهن داغ: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.

هیدروژن H رایج ترین عنصر در کیهان است (حدود 75٪ جرم)، در زمین نهمین عنصر رایج است. مهمترین ترکیب هیدروژن طبیعی آب است.
هیدروژن در جدول تناوبی رتبه اول را دارد (Z = 1). این ساده ترین ساختار یک اتم را دارد: هسته یک اتم 1 پروتون است که توسط یک ابر الکترونی متشکل از 1 الکترون احاطه شده است.
تحت برخی شرایط، هیدروژن خواص فلزی را نشان می دهد (الکترون را اهدا می کند)، در برخی دیگر - غیر فلزی (الکترون را می پذیرد).
ایزوتوپ های هیدروژن در طبیعت یافت می شوند: 1H - پروتیوم (هسته از یک پروتون تشکیل شده است)، 2H - دوتریوم (D - هسته از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است)، 3H - تریتیوم (T - هسته از یک پروتون و دو تشکیل شده است. نوترون ها).

ماده ساده هیدروژن

مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده است که توسط یک پیوند کووالانسی غیر قطبی به هم متصل شده اند.
مشخصات فیزیکی.هیدروژن گازی بی رنگ، غیر سمی، بی بو و بی مزه است. مولکول هیدروژن قطبی نیست. بنابراین نیروهای برهمکنش بین مولکولی در هیدروژن گازی کم است. این در نقاط جوش کم (-252.6 0С) و نقطه ذوب (-259.2 0С) آشکار می شود.
هیدروژن سبکتر از هوا است، D (در هوا) = 0.069; کمی در آب حل می شود (2 حجم H2 در 100 حجم H2O حل می شود). بنابراین، وقتی هیدروژن در آزمایشگاه تولید می شود، می توان با روش های جابجایی هوا یا آب جمع آوری کرد.

دریافت هیدروژن

در آزمایشگاه:

1. اثر اسیدهای رقیق روی فلزات:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. اندرکنش قلیایی و فلزات sh-zبا آب:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3. هیدرولیز هیدریدها: هیدریدهای فلزی به راحتی توسط آب با تشکیل قلیایی و هیدروژن مربوطه تجزیه می شوند:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

4. اثر قلیاها بر روی یا آلومینیوم یا سیلیکون:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. الکترولیز آب. برای افزایش رسانایی الکتریکی آب، یک الکترولیت به آن اضافه می شود، به عنوان مثال NaOH، H 2 SO 4 یا Na 2 SO 4. در کاتد، 2 حجم هیدروژن تشکیل می شود، در آند - 1 حجم اکسیژن.
2H 2 O → 2H 2 + O 2

تولید صنعتی هیدروژن

1. تبدیل متان با بخار، Ni 800 درجه سانتیگراد (ارزانترین):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

در مجموع:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. بخار آب از طریق کک داغ در دمای 1000 درجه سانتیگراد:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

مونوکسید کربن (IV) به دست آمده توسط آب جذب می شود و از این طریق 50 درصد هیدروژن صنعتی به دست می آید.

3. با حرارت دادن متان تا 350 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیزور آهن یا نیکل:
CH 4 → C + 2H 2

4. الکترولیز محلول های آبی KCl یا NaCl به عنوان یک محصول جانبی:
2H 2 O + 2 NaCl → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH

خواص شیمیایی هیدروژن

در ترکیبات، هیدروژن همیشه تک ظرفیتی است. حالت اکسیداسیون 1+ دارد اما در هیدریدهای فلزی -1 است.
مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده است. ظهور پیوند بین آنها با تشکیل یک جفت الکترون تعمیم یافته H: H یا H 2 توضیح داده می شود.
با توجه به این تعمیم الکترون ها، مولکول H 2 از نظر انرژی پایدارتر از اتم های منفرد است. برای شکستن یک مولکول به اتم در 1 مول هیدروژن، لازم است انرژی 436 کیلوژول مصرف شود: H 2 \u003d 2H، ∆H ° \u003d 436 kJ / mol
این موضوع فعالیت نسبتاً کم هیدروژن مولکولی را در دمای معمولی توضیح می دهد.
با بسیاری از غیر فلزات، هیدروژن ترکیبات گازی مانند RN 4، RN 3، RN 2، RN را تشکیل می دهد.

1) هالیدهای هیدروژن را با هالوژن تشکیل می دهد:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
در همان زمان، با فلوئور منفجر می شود، با کلر و برم فقط در صورت روشن شدن یا گرم شدن واکنش می دهد و با ید فقط زمانی که گرم می شود.

2) با اکسیژن:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
با انتشار گرما در دماهای معمولی، واکنش به آرامی، بالای 550 درجه سانتیگراد - با یک انفجار ادامه می یابد. مخلوطی از 2 حجم H 2 و 1 حجم O 2 را گاز انفجاری می نامند.

3) هنگامی که گرم می شود، به شدت با گوگرد واکنش نشان می دهد (بسیار دشوارتر با سلنیوم و تلوریم):
H 2 + S → H 2 S (سولفید هیدروژن)،

4) با نیتروژن با تشکیل آمونیاک فقط روی کاتالیزور و در دما و فشار بالا:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) با کربن در دماهای بالا:
2H 2 + C → CH 4 (متان)

6) با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هیدریدها را تشکیل می دهد (هیدروژن یک عامل اکسید کننده است):
H 2 + 2Li → 2LiH
در هیدریدهای فلزی، یون هیدروژن دارای بار منفی است (حالت اکسیداسیون -1)، یعنی هیدرید Na + H - مانند کلرید Na + Cl - ساخته شده است.

با مواد پیچیده:

7) با اکسیدهای فلزی (برای بازیابی فلزات استفاده می شود):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) با مونوکسید کربن (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
سنتز - گاز (مخلوطی از هیدروژن و مونوکسید کربن) دارای اهمیت است ارزش عملی، ممکن است بسته به دما، فشار و کاتالیزور، ترکیبات آلی مختلفی تشکیل شود، به عنوان مثال، HCHO، CH 3 OH و غیره.

9) هیدروکربن های غیر اشباع با هیدروژن واکنش داده و به اشباع تبدیل می شوند:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n + 2.

هدف از درس.در این درس، احتمالاً با مهمترین عناصر شیمیایی برای حیات روی زمین - هیدروژن و اکسیژن آشنا خواهید شد، با خواص شیمیایی آنها و همچنین خواص فیزیکی مواد ساده ای که تشکیل می دهند، بیشتر در مورد نقش اکسیژن و ... هیدروژن در طبیعت و زندگی انسان.

هیدروژنفراوان ترین عنصر در کیهان است. اکسیژنفراوان ترین عنصر روی زمین است. آنها با هم آب را تشکیل می دهند - ماده ای که بیش از نیمی از جرم را تشکیل می دهد بدن انسان. اکسیژن گازی است که برای تنفس به آن نیاز داریم و بدون آب حتی چند روز هم نمی توانستیم زندگی کنیم، بنابراین بدون شک می توان اکسیژن و هیدروژن را مهم ترین عناصر شیمیایی لازم برای حیات دانست.

ساختار اتم های هیدروژن و اکسیژن

بنابراین، هیدروژن خواص غیر فلزی از خود نشان می دهد. در طبیعت، هیدروژن به شکل سه ایزوتوپ پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم وجود دارد، ایزوتوپ های هیدروژن از نظر خواص فیزیکی با یکدیگر بسیار متفاوت هستند، بنابراین حتی به آنها نمادهای جداگانه اختصاص داده می شود.

اگر به خاطر ندارید یا نمی دانید ایزوتوپ ها چیست، با مواد منبع آموزشی الکترونیکی "ایزوتوپ ها به عنوان انواع اتم های یک عنصر شیمیایی" کار کنید. در آن یاد خواهید گرفت که ایزوتوپ های یک عنصر با یکدیگر چه تفاوتی دارند، وجود چندین ایزوتوپ در یک عنصر به چه چیزی منجر می شود و همچنین با ایزوتوپ های چندین عنصر آشنا می شوید.

بنابراین، حالت های اکسیداسیون احتمالی اکسیژن به مقادیر از -2 تا +2 محدود می شود. اگر اکسیژن دو الکترون را بپذیرد (آنیون می شود) یا دو پیوند کووالانسی با عناصر الکترونگاتیو کمتر تشکیل می دهد، به حالت اکسیداسیون -2 می رود. اگر اکسیژن یک پیوند با اتم اکسیژن دیگر، و دومی با اتمی از عنصر الکترونگاتیو کمتر تشکیل دهد، به حالت اکسیداسیون -1 می رود. با تشکیل دو پیوند کووالانسی با فلوئور (تنها عنصر با ارزش الکترونگاتیوی بالاتر)، اکسیژن به حالت اکسیداسیون +2 می رود. تشکیل یک پیوند با اتم اکسیژن دیگر و دومی با اتم فلوئور - +1. در نهایت، اگر اکسیژن یک پیوند با اتم الکترونگاتیو کمتر و پیوند دوم با فلوئور تشکیل دهد، در حالت اکسیداسیون 0 خواهد بود.

خواص فیزیکی هیدروژن و اکسیژن، آلوتروپی اکسیژن

هیدروژن- گاز بی رنگ بدون طعم و بو. بسیار سبک (14.5 برابر سبکتر از هوا). دمای مایع شدن هیدروژن - 252.8- درجه سانتیگراد - تقریباً کمترین درجه حرارت در بین تمام گازها است (پس از هلیوم در درجه دوم). هیدروژن مایع و جامد مواد بسیار سبک و بی رنگ هستند.

اکسیژناین گاز بی رنگ، بی بو و بی مزه است که کمی سنگین تر از هوا است. در 182.9- درجه سانتیگراد به مایع آبی سنگین تبدیل می شود و در -218 درجه سانتیگراد با تشکیل کریستال ها جامد می شود. از رنگ آبی. مولکول های اکسیژن پارامغناطیس هستند، به این معنی که اکسیژن به یک آهنربا جذب می شود. اکسیژن در آب کم محلول است.

بر خلاف هیدروژن که تنها یک نوع مولکول را تشکیل می دهد، اکسیژن آلوتروپی را نشان می دهد و مولکول های دو نوع را تشکیل می دهد، یعنی عنصر اکسیژن دو ماده ساده را تشکیل می دهد: اکسیژن و ازن.

خواص شیمیایی و بدست آوردن مواد ساده

هیدروژن.

پیوند موجود در مولکول هیدروژن منفرد است، اما یکی از قوی ترین پیوندهای منفرد در طبیعت است و برای شکستن آن انرژی زیادی لازم است، به همین دلیل هیدروژن در دمای اتاق بسیار غیرفعال است، اما زمانی که دما افزایش می یابد. یا در حضور یک کاتالیزور)، هیدروژن به راحتی با بسیاری از مواد ساده و پیچیده تعامل می کند.

هیدروژن یک غیر فلز معمولی از نظر شیمیایی است. یعنی قادر است با فلزات فعال برهمکنش کند و هیدریدها را تشکیل دهد که در آن حالت اکسیداسیون 1- را نشان می دهد. با برخی از فلزات (لیتیوم، کلسیم)، تعامل حتی در دمای اتاق ادامه می یابد، اما به آرامی ادامه می یابد، بنابراین، از گرمایش در سنتز هیدریدها استفاده می شود:

تشکیل هیدریدها با برهمکنش مستقیم مواد ساده فقط برای فلزات فعال امکان پذیر است. در حال حاضر آلومینیوم به طور مستقیم با هیدروژن برهمکنش نمی کند، هیدرید آن از واکنش های تبادلی به دست می آید.

هیدروژن نیز با غیر فلزات تنها زمانی واکنش می دهد که گرم شود. استثناها عبارتند از هالوژن های کلر و برم که واکنش با آنها می تواند توسط نور القا شود:

واکنش با فلوئور نیز نیازی به حرارت ندارد، حتی با خنک شدن شدید و در تاریکی مطلق با انفجار ادامه می یابد.

واکنش با اکسیژن بر اساس مکانیسم زنجیره ای منشعب انجام می شود، بنابراین سرعت واکنش به سرعت افزایش می یابد و در مخلوطی از اکسیژن و هیدروژن به نسبت 1: 2، واکنش با یک انفجار ادامه می یابد (به چنین مخلوطی "گاز انفجاری" می گویند. "):

واکنش با گوگرد بسیار آرام تر، با انتشار حرارت کم یا بدون انتشار ادامه می یابد:

واکنش‌ها با نیتروژن و ید به صورت برگشت‌پذیر انجام می‌شوند:

این شرایط تولید آمونیاک در صنعت را بسیار پیچیده می کند: این فرآیند نیاز به استفاده دارد فشار خون بالابرای تغییر تعادل به سمت تشکیل آمونیاک. ید هیدروژن با سنتز مستقیم به دست نمی آید، زیرا چندین روش بسیار راحت تر برای سنتز آن وجود دارد.

هیدروژن مستقیماً با غیر فلزات کم فعال واکنش نمی دهد، اگرچه ترکیبات آن با آنها شناخته شده است.

در واکنش با مواد پیچیده، هیدروژن در بیشتر موارد به عنوان یک عامل کاهنده عمل می کند. در محلول‌ها، هیدروژن می‌تواند فلزات کم‌فعال (که بعد از هیدروژن در سری ولتاژها قرار دارند) را از نمک‌هایشان کاهش دهد:

هنگامی که هیدروژن گرم می شود، می تواند بسیاری از فلزات را از اکسیدهای آنها کاهش دهد. علاوه بر این، هرچه فلز فعال تر باشد، بازیابی آن دشوارتر است و دمای مورد نیاز برای این کار بالاتر می رود:

فلزات فعال تر از روی عملاً با هیدروژن قابل احیا نیستند.

هیدروژن در آزمایشگاه از واکنش فلزات با اسیدهای قوی تولید می شود. متداول ترین روی و اسید هیدروکلریک:

الکترولیز آب که کمتر مورد استفاده قرار می گیرد در حضور الکترولیت های قوی:

در صنعت، هیدروژن به عنوان یک محصول جانبی در تولید سود سوزآور با الکترولیز محلول کلرید سدیم تولید می شود:

علاوه بر این، هیدروژن در طی پالایش نفت به دست می آید.

تولید هیدروژن از طریق فتولیز آب یکی از امیدوارکننده ترین روش ها در آینده است، اما در حال حاضر کاربرد صنعتی این روش دشوار است.

کار با مواد منابع آموزشی الکترونیکی کار آزمایشگاهی"به دست آوردن و خواص هیدروژن" و کار آزمایشگاهی "کاهش خواص هیدروژن". اصول عملکرد دستگاه کیپ و دستگاه کیریوشکین را بیاموزید. به این فکر کنید که در چه مواردی استفاده از دستگاه کیپ راحت تر است و در کدام موارد - کیریوشکین. هیدروژن در واکنش ها چه خواصی از خود نشان می دهد؟

اکسیژن.

پیوند موجود در مولکول اکسیژن دو برابر و بسیار قوی است. بنابراین، اکسیژن در دمای اتاق نسبتاً غیرفعال است. با این حال، هنگامی که گرم می شود، شروع به نشان دادن خواص اکسید کننده قوی می کند.

اکسیژن بدون گرم کردن با فلزات فعال (قلیایی، خاک قلیایی و برخی لانتانیدها) واکنش می دهد:

هنگامی که گرم می شود، اکسیژن با اکثر فلزات واکنش داده و اکسیدهایی را تشکیل می دهد:

نقره و فلزات کمتر فعال با اکسیژن اکسید نمی شوند.

اکسیژن همچنین با اکثر غیر فلزات واکنش می دهد و اکسیدهایی را تشکیل می دهد:

برهمکنش با نیتروژن تنها در دماهای بسیار بالا، حدود 2000 درجه سانتیگراد رخ می دهد.

اکسیژن با کلر، برم و ید واکنش نمی دهد، اگرچه بسیاری از اکسیدهای آنها را می توان به طور غیر مستقیم به دست آورد.

برهمکنش اکسیژن با فلوئور را می توان با عبور تخلیه الکتریکی از مخلوطی از گازها انجام داد:

فلوراید اکسیژن (II) یک ترکیب ناپایدار است که به راحتی تجزیه می شود و یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است.

در محلول‌ها، اکسیژن یک عامل اکسید کننده قوی و البته کند است. به عنوان یک قاعده، اکسیژن انتقال فلزات را به حالت های اکسیداسیون بالاتر ترویج می کند:

وجود اکسیژن اغلب امکان حل شدن فلزات واقع بلافاصله پس از هیدروژن در سری ولتاژ را در اسیدها ممکن می سازد:

هنگامی که اکسیژن گرم می شود، می تواند اکسیدهای فلزی پایین تر را اکسید کند:

اکسیژن در صنعت تولید نمی شود با وسایل شیمیایی، از طریق تقطیر از هوا به دست می آید.

این آزمایشگاه از واکنش های تجزیه ترکیبات غنی از اکسیژن - نیترات ها، کلرات ها، پرمنگنات ها در هنگام گرم شدن استفاده می کند:

شما همچنین می توانید با تجزیه کاتالیستی پراکسید هیدروژن اکسیژن دریافت کنید:

علاوه بر این، از واکنش الکترولیز آب فوق می توان برای تولید اکسیژن استفاده کرد.

کار با مواد منبع آموزشی الکترونیکی کار آزمایشگاهی "تولید اکسیژن و خواص آن".

نام روش جمع آوری اکسیژن مورد استفاده در کارهای آزمایشگاهی چیست؟ چه راه های دیگری برای جمع آوری گازها وجود دارد و کدام یک برای جمع آوری اکسیژن مناسب است؟

وظیفه 1. کلیپ ویدیویی "تجزیه پرمنگنات پتاسیم هنگام گرم شدن" را تماشا کنید.

به سوالات پاسخ دهید:

1. کدام یک از محصولات جامد واکنش در آب محلول است؟
2. محلول پرمنگنات پتاسیم چه رنگی است؟
3. رنگ محلول منگنات پتاسیم چیست؟

معادلات واکنش های جاری را بنویسید. آنها را با استفاده از روش تراز الکترونیکی یکسان کنید.

تکلیف را با معلم در اتاق ویدیو یا در آن بحث کنید.

ازن.

مولکول ازن سه اتمی است و پیوندهای موجود در آن نسبت به مولکول اکسیژن قوی تر است، که منجر به فعالیت شیمیایی بیشتر ازن می شود: ازن به راحتی بسیاری از مواد را در محلول ها یا به شکل خشک بدون حرارت اکسید می کند:

ازن قادر است به راحتی اکسید نیتریک (IV) را به اکسید نیتریک (V) و اکسید گوگرد (IV) را به اکسید گوگرد (VI) بدون کاتالیزور اکسید کند:

ازن به تدریج تجزیه می شود و اکسیژن تشکیل می شود:

برای تولید ازن استفاده می شود دستگاه های خاص- اوزون سازها که در آنها ترشحات درخشان از اکسیژن عبور می کنند.

در آزمایشگاه، برای به دست آوردن مقادیر کمی ازن، گاهی اوقات از واکنش های تجزیه ترکیبات پراکسو و برخی اکسیدهای بالاتر هنگام گرم شدن استفاده می شود:

کار با مواد منبع آموزشی الکترونیکی کار آزمایشگاهی "به دست آوردن ازن و مطالعه خواص آن".

توضیح دهید که چرا محلول نیل بی رنگ می شود. معادلات واکنش هایی را که هنگام مخلوط شدن محلول های نیترات سرب و سولفید سدیم و عبور هوای اوزونیزه از سوسپانسیون حاصل رخ می دهد، بنویسید. معادلات یونی واکنش تبادل یونی را بنویسید. برای واکنش ردوکس، یک تعادل الکترونیکی ایجاد کنید.

تکلیف را با معلم در اتاق ویدیو یا در آن بحث کنید.

خواص شیمیایی آب

برای آشنایی بهتر با مشخصات فیزیکیآب و اهمیت آن، کار با مواد منابع آموزشی الکترونیکی "خواص غیرعادی آب" و "آب مهمترین مایع روی زمین است."

آب برای هر موجود زنده اهمیت زیادی دارد - در واقع، بسیاری از موجودات زنده از بیش از نیمی از آب تشکیل شده اند. آب یکی از پرکاربردترین حلال هاست (در دماها و فشارهای بالا قابلیت آن به عنوان حلال به میزان قابل توجهی افزایش می یابد). از نقطه نظر شیمیایی، آب اکسید هیدروژن است، در حالی که در یک محلول آبی (البته به میزان بسیار کمی) به کاتیون های هیدروژن و آنیون های هیدروکسید تجزیه می شود:

آب با بسیاری از فلزات تعامل دارد. با فعال (قلیایی، خاکی قلیایی و برخی لانتانیدها) آب بدون گرم کردن واکنش نشان می دهد:

با کمتر فعال تعامل زمانی رخ می دهد که گرم می شود.