758 Shares 2866 views

Tlenek wodoru: uzyskiwanie i właściwości

Najważniejszą i szeroko rozpowszechnioną substancją na naszej planecie, oczywiście, jest woda. Co można porównać z nią w znaczeniu? Wiadomo, że życie na Ziemi stało się możliwe dopiero z pojawieniem się płynu. Co to jest woda (tlenek wodoru) z chemicznego punktu widzenia? Co to jest i jakie właściwości ma? Spróbujmy zrozumieć ten artykuł.


Wodór i jego związki

Najlżejszym atomem w całym układzie okresowym jest atom wodoru. Zajmuje również podwójną pozycję, zlokalizowaną zarówno w podgrupie halogenów, jak i pierwszej grupie metali alkalicznych. Co wyjaśnia takie cechy? Elektroniczna struktura powłoki atomu. Ma tylko jeden elektron, który może dowolnie opuścić i połączyć się, tworząc parę i uzupełniając poziom zewnętrzny.

Dlatego główne i jedyne stany utleniania tego pierwiastka to +1 i -1. Łatwo oddziałuje z metalami, tworząc wodorki – stałe, nielotne, podobne do soli związki o białej barwie.

Niemniej jednak, wodór łatwo tworzy łatwo lotne cząsteczki substancji, oddziałując z niemetalami. Na przykład:

  • Siarczek wodoru H2S;
  • Metan CH4;
  • Silane SiH 4 i inne.

Na ogół wodór tworzy dużo. Jednak najważniejszą substancją, w którą wchodzi, jest tlenek wodoru, którego wzór stanowi H 2 O. Jest to najbardziej znany związek, który nawet uczeń klas pierwotnych, który jeszcze nie zna chemii, uczy się z formuły. Wszakże woda (i jest to najwyższy tlenek wodoru) jest nie tylko wspólną substancją, ale również źródłem życia na naszej planecie.

Sama nazwa elementu odzwierciedla jego główną istotę – wodór, czyli "dając wodę". Podobnie jak każdy inny tlenek, jest to także związek binarny o wielu właściwościach fizycznych, chemicznych. Ponadto istnieją specjalne cechy odróżniające wodę od wszystkich innych związków.

Istotną klasą związków tworzących wodór są kwasy, zarówno organiczne, jak i mineralne.

Własności chemiczne wodoru

Z punktu widzenia aktywności chemicznej wodór jest dość silnym środkiem redukującym. W wielu reakcjach wykazuje takie właściwości. Jednakże, podczas oddziaływania z jeszcze silniejszymi metalami staje się on tlenkiem.

Bardzo ważne w przemyśle jest współdziałanie wodoru z tlenkami metali. Wszakże jest to jeden z sposobów uzyskania tego ostatniego w swojej czystej formie. Hydrodynamika jest metalurgiczną metodą syntezy czystych metali z ich tlenków przez redukcję wodorem.

Reakcja wodoru z tlenkiem ma następującą ogólną postać: Me x O y + H 2 = H 2 O + Me.

Oczywiście jest to jedyny sposób na syntetyzowanie czystych metali. Są inni. Jednak redukcja tlenków wodorem jest procesem produkcyjnym o wysokim stopniu rentowności i nieskomplikowanym energetycznie, który znalazł szerokie zastosowanie.

Inną interesującą cechą jest to, że gdy wodór jest mieszany z powietrzem, wodór może tworzyć wysoce wybuchową mieszaninę. Jego nazwa to wybuchowy gaz. W tym celu należy mieszać przez obliczenie dwóch objętości wodoru na tlen.

Woda – tlenek wodoru

Fakt, że ten tlenek jest bardzo ważny, już wspomniałem już kilka razy. Teraz scharakteryzuj je z punktu widzenia chemii. Czy ten związek naprawdę należy do tej klasy substancji nieorganicznych?

Aby to zrobić, spróbuj trochę inny sposób zapisać wzór: H 2 O = NON. Istota jest taka sama, liczba atomów jest taka sama, ale teraz jest oczywiste, że mamy przed sobą wodorotlenek. Jakie powinny posiadać właściwości? Rozważ dysocjację związku:

HN = H + + OH .

W rezultacie właściwości są kwasowe, ponieważ jony wodoru są obecne w roztworze. Ponadto nie mogą one być zasadnicze, ponieważ alkalia tworzą tylko metale.

Dlatego też inną nazwą zawierającą tlenek wodoru jest kwas zawierający tlen najprostszej kompozycji. Gdy takie złożone uwikłania są charakterystyczne dla danej cząsteczki, jego właściwości będą szczególne. I właściwości odeprzeć strukturę cząsteczki, więc będziemy ją demontować.

Struktura cząsteczki wody

Po raz pierwszy o tym modelu, pomyślał Nils Bohr, ma w tej sprawie prymat i autora. Miał następujące cechy.

  1. Cząsteczka wody jest dipolem, ponieważ pierwiastki w jego składzie znacznie różnią się wartością elektroujemności.
  2. Jego kształt jest trójkątny, u podstawy – wodór, a na górze – tlen.
  3. Ze względu na tę strukturę ta substancja jest zdolna do tworzenia wiązań wodorowych, zarówno między tymi samymi cząsteczkami i innymi związkami, które mają silnie elektrorozpuszczalny element w kompozycji.

Aby zobaczyć, jak rozpatrywany tlenek wodoru wygląda schematycznie, można zobaczyć na zdjęciu poniżej.

Własności fizyczne tlenku wodoru

Można zidentyfikować kilka podstawowych cech.

  1. Stan agregatu: gazowy – opary, ciekłe, stałe – śnieg, lód.
  2. Temperatura wrzenia wynosi 100 ° C (99.974).
  3. Temperatura topnienia wynosi 0 ° C.
  4. Woda może sprężać się z ogrzewaniem w zakresie temperatur od 0-4 0 C. To wyjaśnia powstawanie lodu na powierzchni, o mniejszej gęstości i trwałości pod wpływem grubości tlenku wodoru.
  5. Wysoka pojemność cieplna, ale bardzo niska przewodność cieplna.
  6. W ciekłym stanie wodoru tlenek wykazuje lepkość.
  7. Specjalną właściwością może być napięcie powierzchniowe i powstawanie ujemnego potencjału elektrycznego na powierzchni wody.

Jak wspomniano powyżej, cechy właściwości zależą od struktury. Więc tutaj jest. Zdolność do tworzenia wiązań wodorowych prowadziła do podobnych cech tego związku.

Tlenek wodoru: właściwości chemiczne

Z punktu widzenia chemii aktywność wody jest wystarczająco wysoka. Szczególnie w przypadku reakcji towarzyszącej ogrzewaniu. Co to jest tlenek wodoru zdolny do oddziaływania?

  1. Z metalami, które stoją w serii naprężeń do wodoru. W tym samym czasie nie są potrzebne specjalne warunki (do aluminium), a te o niższej zdolności redukującej reagują tylko z parą wodną. Te same, które stoją za wodorem, wcale nie są zdolne do wchodzenia w takie interakcje.
  2. Z niemetalami. Nie z wszystkimi, ale z większością. Na przykład w atmosferze fluoru woda spala się fioletowym płomieniem. Również reakcja jest możliwa przy użyciu atomów chloru, atomu węgla, krzemu i innych atomów.
  3. Z tlenkami metali (zasadowe) i kwasami (niemetalami). W związku z tym powstają alkalia i kwasy. Wśród metali przedstawiciele dwóch pierwszych grup głównych podgrup, z wyjątkiem magnezu i berylu, są zdolni do takich reakcji. Niemetale, tworząc tlenki kwasowe, oddziałują z wodą. Wyjątkiem jest piasek rzeczny – SiO2.

Jako przykład reakcji tlenku wodoru można wymienić następującą reakcję : SO3 + H20 = H 2 SO 4.

Dystrybucja w naturze

Odkryliśmy już, że ta substancja jest najczęstsza na świecie. Wskaż procent w obiektach.

  1. Około 70% masy ciała ludzi i ssaków. Niektórzy przedstawiciele fauny składają się z około 98% tlenku wodoru (jellyfish).
  2. 71% Ziemi jest pokryte wodą.
  3. Największą masą jest woda Oceanu Świata.
  4. Około 2% znajduje się w lodowcach.
  5. 0,63% zatęża się pod ziemią.
  6. 0,001% spada na atmosferę (mgła).
  7. Ciało roślin składa się z 50% wody, a niektóre nawet więcej.
  8. Wiele związków występuje w postaci krystalicznych hydratów zawierających związaną wodę.

Kontynuuj tę listę przez długi czas, ponieważ trudno sobie przypomnieć wszystko, co nie zawiera wody lub kiedyś nie było. Albo został utworzony bez udziału tego tlenku.

Metody uzyskiwania

Produkcja tlenku wodoru nie ma żadnego znaczenia przemysłowego. Łatwiej jest używać gotowych źródeł – rzek, jezior i innych cieków wodnych, niż wydawać ogromną ilość energii i odczynników. Dlatego też w laboratorium należy jedynie uzyskać czystą wodę destylowaną.

W tym celu stosuje się niektóre aparaty, takie jak kostki destylacyjne. Taka woda jest konieczna dla wielu interakcji chemicznych, ponieważ surowiec zawiera dużą ilość zanieczyszczeń obcych, soli, jonów.

Rola biologiczna

Mówiąc, że woda jest używana wszędzie, nic nie mów. Niewyobrażalne jest wyobrażanie sobie życia bez tego związku. Od rana do wieczora ludzie stale używają go do celów domowych i przemysłowych.

Właściwości tlenku wodoru oznaczają jego zastosowanie jako uniwersalnego rozpuszczalnika. I nie tylko w laboratorium. Ale w istotach żywych, gdzie tysiące reakcji biochemicznych odbywa się co sekundę.

Sama woda jest również uczestnikiem wielu syntez, a także służy jako produkt uboczny powstały w wyniku ich powstania. Każda osoba na Ziemi od 60 lat przechodzi przez siebie około 50 ton tej niesamowitej substancji!

Stosowany jest tlenek wodoru:

  • We wszystkich gałęziach przemysłu;
  • Medycyna;
  • Synteza chemiczna;
  • We wszystkich typach produkcji;
  • Potrzeby gospodarstw domowych;
  • Rolnictwo.

Trudno określić obszar życia, w którym można zrobić bez wody. Jedynymi żywymi istotami, które nie mają tlenku wodoru w ich składzie i żyją bez niego, są wirusy. Dlatego trudno jest walczyć przeciwko tym organizmom.