Fysikaliska egenskaperna hos väte. Egenskaper och användning av väte

Väte H - grundämne, en av de vanligaste i vårt universum. massan av väte som ett element i materialkompositionen är 75% av det totala innehållet av atomer av annan typ. Han går in i de avgörande och vital anslutning till planet - vatten. Ett utmärkande drag av väte är också ett faktum att han är det första elementet i det periodiska systemet av kemiska element D.I. Mendeleeva.

Discovery och forskning

Den första omnämnandet av väte i skrifter Paracelsus går tillbaka till det sextonde århundradet. Men dess isolering från en gasblandning av luft och brandfarliga egenskaper forskning har gjorts i det sjuttonde århundradet forskarna Lemaire. Vätgas studeras noggrant engelska kemisten och fysikern vetenskapsmannen Henry Cavendish, som empiriskt visat att massan av väte lägst i jämförelse med andra gaser. I senare skeden av utvecklingen av vetenskap, många forskare arbetat med honom, såsom Lavoisier, som kallade den "genererade vatten."

Feature på situationen PSKHE

Elementet, öppnar det periodiska systemet D.I. Mendeleeva - är väte. Fysikaliska och kemiska egenskaperna hos atomen uppvisar viss dualitet eftersom Väte hör samtidigt till den första gruppen, huvudundergruppen, om den uppför sig som en metall och ger enda elektron i processen för kemisk reaktion och den sjunde - i fallet med helt fylld valensskalet, dvs. mottagning negativa partiklar, som karakteriserar den såsom liknar en halogen.

Funktionerna i den elektroniska strukturen hos elementet

Egenskaperna hos väteatomen av komplexa substanser till vilken den ingår, och en enkel substans av N ₂ bestäms primärt av den elektroniska konfigurationen av vätgas. Partikeln har en elektron med Z = (-1), som roterar i sin bana runt kärnan innehållande en proton med en massenhet och positiv laddning (1). Dess elektroniska konfigurations 1s registreras som ^en, vilket indikerar närvaron av en negativ partikel i sig för den första och enda av väte s-orbitaler.

När isolering eller rekyl elektron och en atom av elementet har egenskapen att den förenar med metaller erhållna katjon. Väsentligen vätejon - är positiv elementarpartikel. Därför, elektron saknar Väte kallas helt enkelt en proton.

fysikaliska egenskaper

Vid beskrivning av de fysikaliska egenskaperna hos väte kortfattat, är det en färglös, svårlösliga gasen med en relativ atommassa av 2, 14,5 gånger lättare än luft, kondensetemperatur av -252.8 grader Celsius.

I experimentet kan du enkelt se att _H2 är det enklaste. Det är tillräckligt för att fylla de tre bollar olika substanser - väte, koldioxid, typiskt luft - och samtidigt frige dem från handen. Den snabbaste som når marken, som är fylld med CO ₂ efter droppar blåsta luftblandning innefattande H ₂ och alla upphov till taket.

En liten vikt och storlek på partiklar väte motivera sin förmåga att tränga igenom olika material. På exempel på samma boll i denna lätt att göra ett par dagar efter att han töms sig som helt enkelt gas kommer att passera genom gummit. Också kan väte ackumuleras i strukturen av vissa metaller (palladium- eller platina), och när temperaturen höjs för att avdunsta från den.

Fastighet väte sparsamt används i laboratoriet för dess isolering metod förskjuter vatten. Fysikaliska egenskaper av väte (tabell illustreras nedan innehåller de grundläggande parametrarna) definierar dess tillämpningsområde och framställningsmetoder.

Isotopsammansättningen

Liksom många andra medlemmar av det periodiska systemet av kemiska element, har Väte flera naturliga isotoper, dvs atomer med samma antal protoner i kärnan, men olika antal neutroner - partiklar med noll och enhetsladdning massa. Exempel på atomer som har liknande egenskap - syre, kol, klor, brom och liknande, innefattande radioaktiv.

Fysikaliska egenskaperna hos väte ¹ H, den mest utbredda av företrädare för denna grupp är signifikant skilda från dem av egenskaperna hos sina medmänniskor. I synnerhet de olika funktionerna i ämnen som de tillhör. Således finns det en regelbunden och deutererat vatten innehållande i sin sammansättning i stället för en väteatom, med endast en proton deuterium ² H - isotop med två elementära partiklar: positiva och oladdade. Denna isotop är två gånger tyngre än vanligt av Väte, vilket förklarar den grundläggande skillnaden i egenskaperna för föreningarna som de bildar. Naturen av deuterium som finns i 3200 gånger mer sällsynta än väte. Tredje representant - tritium, ³ H, i kärnan har två proton och en neutron.

Metoder för framställning och isolering

Laboratorie- och industriella metoder för framställning av väte är helt olika. Sålunda, är små mängder av gas som produceras primärt av reaktioner innefattande mineraler och storskalig produktion av allt större utsträckning använder organisk syntes.

Följande kemiska reaktioner används i laboratoriet:

1. Reaktioner av alkali- och alkaliska jordartsmetaller med vatten för att bilda alkali och den önskade gasen.
2. Elektrolys av en vattenhaltig elektrolytlösning vid anoden frigörs H ₂ ↑, och katoden - syre.
3. Sönderdelnings hydrider av alkalimetaller med vatten, alkali och produkterna är respektive gasen H ₂ ↑.
4. Omsättning av utspädd syra med metaller för att bilda salter och H ₂ ↑.
5. Inverkan av alkali på kisel, aluminium och zink bidrar också till frisättningen av väte i parallellt för att bilda komplexa salter.

I industriell gas fördel som erhålls genom sådana tekniker som:

1. Termisk sönderdelning av metan i närvaro av en katalysator till dess ingående elementära ämnen (350 grader når värdet av en sådan parameter som temperatur) - väte _H2 och kol C. ↑
2. Överföring av vattenånga genom koksen vid 1000 ° C för att bilda koldioxid CO ₂ och H ₂ ↑ (den vanligaste metoden).
3. Omvandling av metangas på nickelkatalysator vid temperaturer upp till 800 grader.
4. Väte är en biprodukt under elektrolysen av vattenlösningar av kaliumklorid eller natrium.

Kemiska interaktioner: allmänna bestämmelser

Fysikaliska egenskaperna hos väte förklarar till stor del dess uppförande i responsprocesser med en särskild förening. Valens Väte är en, eftersom det är beläget i det periodiska systemet i den första gruppen, och uppvisar en annan oxidationstillstånd. I alla föreningar, med undantag av hydrider, väte sd = (1+) i molekyler av typ CN, CN _2, CN ₃ - (1).

En molekyl av vätgas, som bildas genom att tillhandahålla generaliserad elektronpar, som består av två atomer och ganska stabil energiskt, av denna anledning under normala förhållanden flera inerta i reaktionen och kommer in vid normala förhållandena ändras. Beroende på graden av oxidation av väte som andra substanser, kan den tjäna både som en oxidant och en reduktant.

Substanser som reagerar för att bilda väte och

Elementärt interaktion för att bilda en komplex ämnen (ofta vid förhöjda temperaturer):

1. Alkali- och alkaliska jordartsmetall + H = hydrid.
2. Halogen + H ₂ = vätehalogenid.
3. Svavel + = vätesulfid.
4. Syre + _H2O = vatten.
5. Kol + H = metan.
6. Kväve + H ₂ = ammoniak.

Interaktion med komplexa ämnen:

1. Framställning av syntesgas från kolmonoxid och väte.
2. Återvinning av metaller från deras oxider med H _2.
3. Väte mättnad av omättade alifatiska kolväten.

vätebindning

Fysikaliska egenskaperna hos väte är sådana att tillåter det, är i samband med en elektronegativ del, för att bilda en speciell typ av anslutning med samma atom av de intilliggande molekyler som har odelade elektronpar (t ex syre, kväve och fluor). Det tydligaste exemplet på detta är en bättre titt på detta fenomen - det är vatten. Det kan sägas sydda vätebindningar är svagare än kovalenta eller joniska, men på grund av det faktum att många av dem har ett betydande inflytande på egenskaperna hos substanserna. I själva verket, vätebindning - är den elektrostatiska växelverkan, som binder vattenmolekyler till dimerer och polymerer, vilket bevisar dess höga kokpunkt.

Väte i sammansättningen av mineralföreningar

Sammansättningen av oorganiska syror innefattar proton - katjon atom såsom väte. Substans syrarest som har en grad av oxidation som är större än (-1) är nämnda polybasiska föreningen. För närvarande finns det flera väteatomer, vilket gör den flerstegs dissociation i vattenlösningar. Varje efterföljande protonsyrarest separerar från hårdare. För att kvantifiera vätehalten i miljön bestäms av dess surhet.

Väte innehåller hydroxylgrupper och baser. De är anslutna till den väteatom av syre, vilket resulterar i graden av oxidation av alkali rest alltid lika med (-1). När det gäller innehållet av hydroxylgrupper i en miljö som definieras av dess basicitet.

Användningen av mänsklig aktivitet

Cylindrar med ett ämne, liksom behållare med andra kondenserade gaser såsom syre, har en specifik utseende. De målade en mörkare-grön färg med en klarröd "Hydrogen" bokstäver. Gas sprutas in i ballongen vid ett tryck av ca 150 atmosfärer. Fysikaliska egenskaperna hos väte, särskilt enkel gasformigt aggregattillstånd och används för att fylla dem med en blandning av helium ballonger, sounding ballonger etc.

Väte, de fysikaliska och kemiska egenskaper som människor har lärt sig att använda för många år sedan, just nu involverad i många branscher. Dess huvudsakliga massa går till produktion av ammoniak. Även väte är involverat i produktionen av metaller (hafnium, germanium, gallium, kisel, molybden, volfram, zirkonium och andra) av oxiderna, tala i reaktionen som ett reduktionsmedel och ett salt av cyanvätesyra, metylalkohol, och även syntetiska flytande bränsle. Livsmedelsindustrin använder det för att omvandla vegetabiliska oljor till fasta fetter.

Definierade kemiska egenskaper och användning av väte i olika hydrogeneringsprocesser och hydrogenering av fetter, kol, kolväten, oljor och tung eldningsolja. Med honom producera pärlor, glödlampa, spendera smide och svetsning av metallprodukter under inverkan av den syrevätelåga.