Kislorodning vodorod bilan o'zaro ta'siri. Nima uchun suv yonmaydi, garchi u yonuvchi moddalardan (vodorod va kislorod) iborat bo'lsa ham. Vodorodning oddiy moddalar bilan reaksiyalari

Kislorod Yerdagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. U Yer qobig'ining, ya'ni sayyoraning tashqi qobig'ining og'irligining yarmini tashkil qiladi. Vodorod bilan birgalikda u suv hosil qiladi, yer yuzasining uchdan ikki qismidan ko'prog'ini qoplaydi.

Biz kislorodni ko'ra olmaymiz, uning ta'mini va hidini seza olmaymiz. Biroq, u havoning beshdan bir qismini tashkil qiladi va hayotiy ahamiyatga ega. Yashash uchun biz hayvonlar va o'simliklar kabi nafas olishimiz kerak.

Kislorod tirik organizmning har qanday mikroskopik hujayrasi ichida sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalarning ajralmas ishtirokchisi bo'lib, buning natijasida ozuqa moddalari parchalanadi va hayot uchun zarur energiya chiqariladi. Shuning uchun kislorod har bir tirik mavjudot uchun juda zarurdir (bir necha turdagi mikroblardan tashqari).

Yonish paytida moddalar kislorod bilan qo'shilib, issiqlik va yorug'lik shaklida energiya chiqaradi.

Vodorod

Koinotdagi eng keng tarqalgan element hisoblanadi vodorod. U ko'pchilik yulduzlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Erda vodorodning katta qismi (kimyoviy belgisi H) suv (H20) hosil qilish uchun kislorod (O) bilan bog'langan. Vodorod eng oddiy va engil kimyoviy elementdir, chunki uning har bir atomi faqat bitta proton va bitta elektrondan iborat.

20-asr boshlarida havo kemalari va yirik samolyotlar vodorod bilan toʻldirilgan. Biroq, vodorod juda alangali. Yong'inlar natijasida yuzaga kelgan bir nechta falokatlardan so'ng, vodorod endi havo kemalarida ishlatilmadi. Bugungi kunda aeronavtikada yana bir engil gaz - yonmaydigan geliy ishlatiladi.

Vodorod uglerod bilan birikib, uglevodorodlar deb ataladigan moddalarni hosil qiladi. Bularga tabiiy gaz va xom neftdan olingan mahsulotlar, masalan, gazsimon propan va butan yoki suyuq benzin kiradi. Vodorod ham uglerod va kislorod bilan birikib uglevodlarni hosil qiladi. Kartoshka va guruchdagi kraxmal va lavlagidagi shakar uglevodlardir.

Quyosh va boshqa yulduzlar asosan vodoroddan iborat. Yulduzning markazida dahshatli harorat va bosim vodorod atomlarini bir-biri bilan birlashishiga va boshqa gazga - geliyga aylanishiga majbur qiladi. Bu issiqlik va yorug'lik shaklida katta miqdorda energiya chiqaradi.

• Belgilanishi - H (Vodorod);
• Lotin nomi - Hydrogenium;
• Davr - I;
• Guruh - 1 (Ia);
• Atom massasi - 1,00794;
• Atom raqami - 1;
• Atomning radiusi = 53 pm;
• Kovalent radiusi = 32 pm;
• Elektronlarning taqsimlanishi - 1s 1;
• erish nuqtasi = -259,14 ° S;
• qaynash nuqtasi = -252,87 ° S;
• Elektronegativlik (Paulingga ko'ra / Alpred va Rochovga ko'ra) \u003d 2.02 / -;
• Oksidlanish holati: +1; 0; -1;
• Zichlik (n.a.) \u003d 0,0000899 g / sm 3;
• Molar hajmi = 14,1 sm 3 / mol.

Vodorodning kislorod bilan ikkilik birikmalari:

Vodorod ("suvni tug'diruvchi") 1766 yilda ingliz olimi G. Kavendish tomonidan kashf etilgan. Bu tabiatdagi eng oddiy element - vodorod atomi yadro va bitta elektronga ega, ehtimol shuning uchun vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan elementdir (ko'pchilik yulduzlarning yarmidan ko'pi).

Vodorod haqida biz "spool kichik, ammo qimmat" deb aytishimiz mumkin. Vodorod o'zining "oddiyligiga" qaramay, Yerdagi barcha tirik mavjudotlarga energiya beradi - Quyoshda uzluksiz termoyadro reaktsiyasi sodir bo'ladi, uning davomida to'rtta vodorod atomidan bitta geliy atomi hosil bo'ladi, bu jarayon juda ko'p miqdordagi vodorodning chiqishi bilan birga keladi. energiya (batafsil ma'lumot uchun Yadro sinteziga qarang).

Yer qobig'ida vodorodning massa ulushi atigi 0,15% ni tashkil qiladi. Ayni paytda, Yerda ma'lum bo'lgan barcha kimyoviy moddalarning katta qismi (95%) bir yoki bir nechta vodorod atomlarini o'z ichiga oladi.

Metall bo'lmagan birikmalarda (HCl, H 2 O, CH 4 ...) vodorod o'zining yagona elektronini ko'proq elektron manfiy elementlarga beradi, oksidlanish darajasini +1 (ko'proq) ko'rsatadi va faqat kovalent bog'larni hosil qiladi (qarang Kovalent rishta).

Metalllar bilan birikmalarda (NaH, CaH 2 ...), vodorod, aksincha, o'zining yagona s-orbitaliga yana bitta elektronni oladi va shu bilan o'zining elektron qatlamini to'ldirishga harakat qiladi, oksidlanish darajasini -1 (kamroq) ko'rsatadi. , tez-tez ionli bog'lanish hosil qiladi (qarang Ion bog'lanish), chunki vodorod atomi va metall atomining elektronegativligidagi farq juda katta bo'lishi mumkin.

H2

Gaz holatida vodorod ikki atomli molekulalar shaklida bo'lib, qutbsiz kovalent bog'lanish hosil qiladi.

Vodorod molekulalari quyidagilarga ega:

• katta harakatchanlik;
• katta kuch;
• past polarizatsiya;
• kichik o'lcham va vazn.

Vodorod gazining xossalari:

• tabiatdagi eng yengil gaz, rangsiz va hidsiz;
• suvda va organik erituvchilarda yomon eriydi;
• suyuq va qattiq metallarda (ayniqsa, platina va palladiyda) oz miqdorda eriydi;
• suyultirish qiyin (qutblanish qobiliyati pastligi sababli);
• barcha ma'lum gazlar orasida eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega;
• qizdirilganda, u ko'plab metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishib, qaytaruvchi vositaning xususiyatlarini ko'rsatadi;
• xona haroratida ftor bilan reaksiyaga kirishadi (portlash sodir bo'ladi): H 2 + F 2 = 2HF;
• metallar bilan reaksiyaga kirishib gidridlar hosil qiladi, oksidlovchi xossalarini ko'rsatadi: H 2 + Ca = CaH 2;

Aralashmalarda vodorod oksidlovchilarga qaraganda o'zining qaytaruvchi xususiyatlarini ancha kuchliroq namoyon qiladi. Vodorod ko'mir, alyuminiy va kaltsiydan keyin eng kuchli qaytaruvchidir. Vodorodning qaytaruvchi xossalari sanoatda oksidlar va gallidlardan metallar va metall bo'lmaganlar (oddiy moddalar) olish uchun keng qo'llaniladi.

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

Vodorodning oddiy moddalar bilan reaksiyalari

Vodorod elektronni qabul qilib, rol o'ynaydi kamaytiruvchi vosita, reaktsiyalarda:

• Bilan kislorod(yondirilganda yoki katalizator ishtirokida) 2:1 nisbatda (vodorod: kislorod) portlovchi portlovchi gaz hosil bo'ladi: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 kJ
• Bilan kulrang(150°C-300°C gacha qizdirilganda): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• Bilan xlor(UV nurlari bilan yondirilganda yoki nurlanganda): H 2 0 + Cl 2 \u003d 2H +1 Cl
• Bilan ftor: H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
• Bilan azot(katalizatorlar ishtirokida yoki yuqori bosimda qizdirilganda): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Vodorod elektronni beradi, rol o'ynaydi oksidlovchi vosita, bilan reaksiyalarda ishqoriy Va gidroksidi tuproq metallarning metall gidridlarini hosil qilish uchun - gidrid ionlari H bo'lgan tuzga o'xshash ionli birikmalar - oq rangdagi beqaror kristalli moddalar.

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

Vodorodning -1 oksidlanish darajasini ko'rsatishi odatiy holdir. Suv bilan reaksiyaga kirishib, gidridlar parchalanib, suvni vodorodga aylantiradi. Kaltsiy gidridning suv bilan reaksiyasi quyidagicha:

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

Vodorodning murakkab moddalar bilan reaksiyalari

• yuqori haroratda vodorod ko'plab metall oksidlarini kamaytiradi: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
• metil spirti vodorodning uglerod oksidi (II) bilan reaksiyasi natijasida olinadi: 2H 2 + CO → CH 3 OH
• gidrogenlanish reaktsiyalarida vodorod ko'plab organik moddalar bilan reaksiyaga kirishadi.

Batafsilroq, vodorod va uning birikmalarining kimyoviy reaktsiyalari tenglamalari "Vodorod va uning birikmalari - vodorod ishtirokidagi kimyoviy reaktsiyalar tenglamalari" sahifasida ko'rib chiqiladi.

Vodorodni qo'llash

• yadro energiyasida vodorod izotoplari - deyteriy va tritiy ishlatiladi;
• kimyo sanoatida vodorod ko'plab organik moddalar, ammiak va vodorod xloridni sintez qilish uchun ishlatiladi;
• oziq-ovqat sanoatida vodorod o'simlik moylarini gidrogenlash orqali qattiq yog'larni ishlab chiqarishda ishlatiladi;
• metalllarni payvandlash va kesish uchun kisloroddagi vodorodning yuqori yonish harorati (2600 ° C) ishlatiladi;
• ba'zi metallarni ishlab chiqarishda vodorod qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi (yuqoriga qarang);
• vodorod engil gaz bo'lgani uchun u aeronavtikada havo sharlari, sharlar, havo kemalari uchun to'ldiruvchi sifatida ishlatiladi;
• Yoqilg'i sifatida vodorod CO bilan aralashtiriladi.

So'nggi paytlarda olimlar qayta tiklanadigan energiyaning muqobil manbalarini izlashga katta e'tibor berishdi. Istiqbolli yo'nalishlardan biri "vodorod" energiyasi bo'lib, unda vodorod yoqilg'i sifatida ishlatiladi, uning yonish mahsuloti oddiy suvdir.

Vodorod ishlab chiqarish usullari

Vodorod ishlab chiqarishning sanoat usullari:

• nikel katalizatorida yuqori haroratda (800 ° C) suv bug'lari bilan metan konversiyasi (suv bug'ining katalitik qisqarishi): CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2;
• Fe 2 O 3 katalizatorida uglerod oksidini bug 'bilan (t=500°C) aylantirish: CO + H 2 O = CO 2 + H 2;
• metanning termal parchalanishi: CH 4 \u003d C + 2H 2;
• qattiq yoqilg'ining gazlanishi (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2;
• suvning elektrolizi (juda sof vodorod olinadigan juda qimmat usul): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Vodorod olishning laboratoriya usullari:

• xlorid yoki suyultirilgan sulfat kislota bilan metallarga (odatda rux) ta'siri: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
• suv bug'ining issiq temir talaşlari bilan o'zaro ta'siri: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.

Vodorodning kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda molekulyar vodorod nisbatan faol emas, u to'g'ridan-to'g'ri faqat eng faol nometallar bilan (ftor bilan, yorug'likda ham xlor bilan) birlashadi. Biroq, qizdirilganda, u ko'plab elementlar bilan reaksiyaga kirishadi.

Vodorod oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi:

- vodorodning metallar bilan o'zaro ta'siri murakkab moddalar - gidridlar hosil bo'lishiga olib keladi, ularning kimyoviy formulalarida metall atomi doimo birinchi o'rinda turadi:

Yuqori haroratda vodorod bevosita reaksiyaga kirishadi ba'zi metallar bilan(ishqoriy, gidroksidi tuproq va boshqalar), oq kristalli moddalarni hosil qiluvchi metall gidridlari (Li H, Na H, KH, CaH 2 va boshqalar):

H 2 + 2Li = 2LiH

Metall gidridlar mos keladigan gidroksidi va vodorod hosil bo'lishi bilan suv bilan oson parchalanadi:

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

- vodorod metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sirlashganda uchuvchi vodorod birikmalari hosil bo'ladi. Uchuvchi vodorod birikmasining kimyoviy formulasida vodorod atomi PSCEdagi joylashuviga qarab birinchi yoki ikkinchi o'rinda bo'lishi mumkin (slayddagi plastinkaga qarang):

1). Kislorod bilan Vodorod suv hosil qiladi:

Video "Vodorodning yonishi"

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

Oddiy haroratlarda reaktsiya juda sekin, 550 ° C dan yuqori - portlash bilan davom etadi. (2 hajm H 2 va 1 hajm O 2 aralashmasi deyiladi portlovchi gaz) .

Video "Portlovchi gazning portlashi"

Video "Portlovchi aralashmani tayyorlash va portlatish"

2). Galogenlar bilan Vodorod vodorod galogenidlarini hosil qiladi, masalan:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

Vodorod ftor bilan (qorong'u va -252°C da ham) portlaydi, xlor va brom bilan faqat yoritilganda yoki qizdirilganda, yod bilan esa qizdirilganda reaksiyaga kirishadi.

3). Azot bilan Vodorod ammiak hosil bo'lishi bilan reaksiyaga kirishadi:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

faqat katalizatorda va yuqori harorat va bosimlarda.

4). Qizdirilganda vodorod kuchli reaksiyaga kirishadi oltingugurt bilan:

H 2 + S \u003d H 2 S (vodorod sulfidi),

selen va tellur bilan ancha qiyin.

5). toza uglerod bilan Vodorod katalizatorsiz faqat yuqori haroratlarda reaksiyaga kirisha oladi:

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

- Vodorod metall oksidlari bilan almashtirish reaksiyasiga kiradi , mahsulotlarda suv hosil bo'lganda va metall kamayadi. Vodorod - qaytaruvchi moddaning xususiyatlarini ko'rsatadi:

Vodorod ishlatiladi ko'plab metallarni qayta tiklash uchun, chunki u ularning oksidlaridan kislorodni olib tashlaydi:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O va boshqalar.

Vodorodni qo'llash

Video "Vodoroddan foydalanish"

Hozirgi vaqtda vodorod juda katta miqdorda ishlab chiqarilmoqda. Uning juda katta qismi ammiak sintezida, yog'larni gidrogenlashda va ko'mir, yog'lar va uglevodorodlarni gidrogenlashda ishlatiladi. Bundan tashqari, vodorod xlorid kislotasi, metil spirti, siyan kislotasi sintezida, metalllarni payvandlash va zarb qilishda, shuningdek, cho'g'lanma lampalar va qimmatbaho toshlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Vodorod 150 atm dan yuqori bosim ostida silindrlarda sotiladi. Ular quyuq yashil rangga bo'yalgan va qizil "Vodorod" yozuvi bilan ta'minlangan.

Vodorod suyuq yog'larni qattiq yog'larga aylantirish (gidrogenlash), ko'mir va mazutni gidrogenlash orqali suyuq yoqilg'i ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Metallurgiyada vodorod oksidlar yoki xloridlarni qaytaruvchi vosita sifatida metallar va nometalllarni (germaniy, kremniy, galiy, sirkoniy, gafniy, molibden, volfram va boshqalar) olish uchun ishlatiladi.

Vodorodning amaliy qo'llanilishi xilma-xildir: u odatda sharlar bilan to'ldiriladi, kimyo sanoatida u juda ko'p muhim mahsulotlar (ammiak va boshqalar) ishlab chiqarish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi, oziq-ovqat sanoatida - qattiq ishlab chiqarish uchun. o'simlik moylaridan yog'lar va boshqalar. Vodorodni kislorodda yoqish natijasida olingan yuqori harorat (2600 ° C gacha), o'tga chidamli metallar, kvarts va boshqalarni eritish uchun ishlatiladi. Suyuq vodorod eng samarali reaktiv yoqilg'ilardan biridir. Yillik dunyoda vodorod iste'moli 1 million tonnadan oshadi.

SIMULYATORLAR

№ 2. Vodorod

MUSTAHKAMLASH UCHUN VAZIFALAR

Vazifa raqami 1
Vodorodning quyidagi moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish reaksiyalari tenglamalarini tuzing: F 2, Ca, Al 2 O 3, simob oksidi (II), volfram oksidi (VI). Reaksiya mahsulotlarini nomlang, reaksiya turlarini ko'rsating.

Vazifa raqami 2
O'zgartirishlarni sxema bo'yicha bajaring:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Vazifa raqami 3.
8 g vodorod yondirilganda olinadigan suv massasini hisoblang?

Davriy tizimda vodorod o'z xususiyatlariga ko'ra mutlaqo qarama-qarshi bo'lgan ikkita elementlar guruhida joylashgan. Bu xususiyat uni butunlay noyob qiladi. Vodorod nafaqat element yoki modda, balki ko'plab murakkab birikmalarning tarkibiy qismi, organogen va biogen elementdir. Shuning uchun biz uning xususiyatlarini va xususiyatlarini batafsilroq ko'rib chiqamiz.

Metall va kislotalarning o'zaro ta'sirida yonuvchi gazning ajralib chiqishi 16-asrda, ya'ni kimyoning fan sifatida shakllanishi davrida kuzatilgan. Mashhur ingliz olimi Genri Kavendish 1766 yildan boshlab moddani o'rganib, unga "yonuvchi havo" nomini berdi. Bu gaz yondirilganda suv hosil qilgan. Afsuski, olimning flogiston (gipotetik «giper nozik materiya») nazariyasiga sodiqligi to‘g‘ri xulosalar chiqarishga to‘sqinlik qildi.

Fransuz kimyogari va tabiatshunosi A.Lavuazye 1783-yilda muhandis J.Meunye bilan birgalikda maxsus gazometrlar yordamida suvni sintez qildi, so‘ngra suv bug‘ini qizdirilgan temir bilan parchalab tahlil qildi. Shunday qilib, olimlar to'g'ri xulosaga kelishdi. Ular "yonuvchi havo" nafaqat suvning bir qismi, balki undan ham olish mumkinligini aniqladilar.

1787 yilda Lavoisier o'rganilayotgan gaz oddiy modda ekanligini va shunga ko'ra birlamchi kimyoviy elementlar qatoriga kirishini taklif qildi. U uni gidrogen (yunoncha hydor — suv + gennao — tugʻaman) soʻzlaridan, yaʼni «suv tugʻdiruvchi» deb atagan.

Ruscha "vodorod" nomi 1824 yilda kimyogar M. Solovyov tomonidan taklif qilingan. Suv tarkibining aniqlanishi “flogiston nazariyasi”ning tugashini belgilab berdi. 18-19-asrlar oxirida vodorod atomi juda engil (boshqa elementlarning atomlari bilan solishtirganda) va uning massasi atom massalarini taqqoslash uchun asosiy birlik sifatida 1 ga teng qiymatga ega ekanligi aniqlandi.

Jismoniy xususiyatlar

Vodorod fanga ma'lum bo'lgan barcha moddalarning eng yengili (u havodan 14,4 marta engil), zichligi 0,0899 g/l (1 atm, 0 °C). Ushbu material mos ravishda -259,1 ° C va -252,8 ° C da eriydi (qattiqlashadi) va qaynaydi (suyuqlanadi).

Vodorodning kritik harorati juda past (-240 °C). Shu sababli uni suyultirish ancha murakkab va qimmat jarayondir. Moddaning kritik bosimi 12,8 kgf/sm², kritik zichligi esa 0,0312 g/sm³. Barcha gazlar orasida vodorod eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega: 1 atm va 0 ° C da u 0,174 Vt / (mxK) ni tashkil qiladi.

Xuddi shu sharoitda moddaning o'ziga xos issiqlik sig'imi 14,208 kJ / (kgxK) yoki 3,394 kal / (gh ° C) ni tashkil qiladi. Bu element suvda ozgina eriydi (1 atm va 20 ° C da taxminan 0,0182 ml / g), lekin yaxshi - ko'pchilik metallarda (Ni, Pt, Pa va boshqalar), ayniqsa palladiyda (Pd hajmiga taxminan 850 hajm) .

Oxirgi xususiyat uning tarqalish qobiliyati bilan bog'liq, uglerod qotishmasi (masalan, po'lat) orqali diffuziya vodorodning uglerod bilan o'zaro ta'siri tufayli qotishmaning yo'q qilinishi bilan birga bo'lishi mumkin (bu jarayon dekarbonizatsiya deb ataladi). Suyuq holatda modda juda engil (zichligi - 0,0708 g / sm³ t ° \u003d -253 ° C da) va suyuq (bir xil sharoitlarda yopishqoqlik - 13,8 santigrat).

Ko'pgina birikmalarda bu element natriy va boshqa gidroksidi metallarga o'xshash +1 valentlikni (oksidlanish darajasi) ko'rsatadi. Odatda bu metallarning analogi sifatida qabul qilinadi. Shunga ko'ra, u Mendeleyev tizimining I guruhini boshqaradi. Metall gidridlarda vodorod ioni manfiy zaryadga ega (oksidlanish darajasi -1), ya'ni Na + H- Na + Cl- xloridga o'xshash tuzilishga ega. Shu va boshqa ba'zi faktlarga muvofiq ("H" elementi va galogenlarning fizik xossalarining yaqinligi, uni organik birikmalardagi galogenlar bilan almashtirish qobiliyati) Gidrogen Mendeleyev tizimining VII guruhiga kiradi.

Oddiy sharoitlarda molekulyar vodorod past faollikka ega bo'lib, to'g'ridan-to'g'ri faqat eng faol nometall bilan (ftor va xlor bilan, ikkinchisi bilan - yorug'likda) birlashadi. O'z navbatida, qizdirilganda u ko'plab kimyoviy elementlar bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Atom vodorodining kimyoviy faolligi oshadi (molekulyar vodorodga nisbatan). Kislorod bilan quyidagi formula bo'yicha suv hosil qiladi:

N₂ + ½O₂ = N₂O,

285,937 kJ / mol issiqlik yoki 68,3174 kkal / mol (25 ° C, 1 atm) chiqaradi. Oddiy harorat sharoitida reaktsiya juda sekin davom etadi va t ° > = 550 ° S da u nazoratsiz bo'ladi. Vodorod + kislorod aralashmasining portlash chegaralari hajmi bo'yicha 4-94% H₂, vodorod + havo aralashmalari esa 4-74% H₂ (ikki hajm H₂ va bir hajm O₂ aralashmasi portlovchi gaz deb ataladi).

Ushbu element ko'pchilik metallarni kamaytirish uchun ishlatiladi, chunki u oksidlardan kislorod oladi:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4N₂O,

CuO + H₂ = Cu + H₂O va boshqalar.

Turli xil galogenlar bilan vodorod galogenidlarni hosil qiladi, masalan:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

Biroq, ftor bilan reaksiyaga kirishganda, vodorod portlaydi (bu qorong'uda, -252 ° C da sodir bo'ladi), brom va xlor bilan faqat qizdirilganda yoki yoritilganda va yod bilan - faqat qizdirilganda reaksiyaga kirishadi. Azot bilan o'zaro ta'sirlashganda ammiak hosil bo'ladi, lekin faqat katalizatorda, yuqori bosim va haroratda:

ZN₂ + N₂ = 2NH₃.

Qizdirilganda vodorod oltingugurt bilan faol reaksiyaga kirishadi:

H₂ + S = H₂S (vodorod sulfidi),

va ancha qiyin - tellur yoki selen bilan. Vodorod sof uglerod bilan katalizatorsiz reaksiyaga kirishadi, lekin yuqori haroratlarda:

2H₂ + C (amorf) = CH₄ (metan).

Ushbu modda to'g'ridan-to'g'ri ba'zi metallar (ishqoriy, ishqoriy tuproq va boshqalar) bilan reaksiyaga kirishib, gidridlarni hosil qiladi, masalan:

N₂ + 2Li = 2LiH.

Vodorod va uglerod oksidi (II) ning o'zaro ta'siri kichik amaliy ahamiyatga ega. Bunda bosim, harorat va katalizatorga qarab turli xil organik birikmalar hosil bo`ladi: HCHO, CH₃OH va boshqalar. Reaksiya jarayonida to`yinmagan uglevodorodlar to`yinganlarga aylanadi, masalan:

S n N₂ n + N₂ = S n N₂ n ₊₂.

Vodorod va uning birikmalari kimyoda alohida rol o'ynaydi. Bu atalmish kislotali xususiyatlarini aniqlaydi. protik kislotalar ko'plab noorganik va organik birikmalarning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadigan turli xil elementlar bilan vodorod aloqalarini hosil qiladi.

Vodorod olish

Ushbu elementni sanoat ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo turlari neftni qayta ishlash gazlari, tabiiy yonuvchi va koks gazlaridir. U suvdan elektroliz orqali ham olinadi (elektr quvvati arzon bo'lgan joylarda). Tabiiy gazdan material olishning eng muhim usullaridan biri bu uglevodorodlarning, asosan, metanning suv bug'lari bilan katalitik o'zaro ta'siri (konversiya deb ataladi). Masalan:

CH₄ + H₂O = CO + ZH₂.

Uglevodorodlarning kislorod bilan to‘liq oksidlanishi:

CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2H₂.

Sintezlangan uglerod oksidi (II) konversiyaga uchraydi:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

Tabiiy gazdan ishlab chiqarilgan vodorod eng arzon hisoblanadi.

Suvni elektroliz qilish uchun to'g'ridan-to'g'ri oqim ishlatiladi, u NaOH yoki KOH eritmasidan o'tadi (uskunalar korroziyasini oldini olish uchun kislotalar ishlatilmaydi). Laboratoriya sharoitida material suvni elektroliz qilish yoki xlorid kislotasi va sink o'rtasidagi reaktsiya natijasida olinadi. Biroq, ko'pincha silindrlarda tayyor zavod materiallari ishlatiladi.

Qayta ishlash gazlari va koks gazidan bu element gaz aralashmasining barcha boshqa komponentlarini olib tashlash orqali ajratiladi, chunki ular chuqur sovutish paytida osonroq suyultiriladi.

Ushbu material 18-asrning oxirida sanoatda olindi. Keyin u sharlarni to'ldirish uchun ishlatilgan. Hozirgi vaqtda vodorod sanoatda, asosan, kimyo sanoatida, ammiak ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladi.

Moddaning ommaviy iste'molchilari metil va boshqa spirtlar, sintetik benzin va boshqa ko'plab mahsulotlarni ishlab chiqaruvchilardir. Ular uglerod oksidi (II) va vodoroddan sintez yo'li bilan olinadi. Gidrogen og'ir va qattiq suyuq yoqilg'ilarni, yog'larni va boshqalarni gidrogenlashda, HCl sintezida, neft mahsulotlarini gidrotozalashda, shuningdek, metallarni kesish / payvandlashda ishlatiladi. Yadro energiyasi uchun eng muhim elementlar uning izotoplari - tritiy va deyteriydir.

Vodorodning biologik roli

Tirik organizmlar massasining taxminan 10% (o'rtacha) ushbu elementga to'g'ri keladi. U suvning bir qismi va tabiiy birikmalarning eng muhim guruhlari, shu jumladan oqsillar, nuklein kislotalar, lipidlar, uglevodlar. U nimaga xizmat qiladi?

Ushbu material hal qiluvchi rol o'ynaydi: oqsillarning fazoviy tuzilishini saqlashda (to'rtlamchi), nuklein kislotalarning bir-birini to'ldirish tamoyilini amalga oshirishda (ya'ni, genetik ma'lumotni amalga oshirish va saqlashda), umuman olganda, molekulyar darajada "tan olishda". Daraja.

Vodorod ioni H+ organizmdagi muhim dinamik reaksiyalar/jarayonlarda ishtirok etadi. Jumladan: tirik hujayralarni energiya bilan ta'minlaydigan biologik oksidlanishda, biosintez reaktsiyalarida, o'simliklardagi fotosintezda, bakterial fotosintezda va azot fiksatsiyasida, kislota-ishqor muvozanati va gomeostazni saqlashda, membranalarni tashish jarayonlarida. U uglerod va kislorod bilan birga hayot hodisalarining funksional va strukturaviy asosini tashkil qiladi.

Kislorod er yuzidagi eng keng tarqalgan elementdir. Azot va oz miqdordagi boshqa gazlar bilan birgalikda erkin kislorod Yer atmosferasini hosil qiladi. Uning havodagi miqdori hajmi bo'yicha 20,95% yoki massa bo'yicha 23,15% ni tashkil qiladi. Yer qobig'ida atomlarning 58% bog'langan kislorod atomlari (massa bo'yicha 47%). Kislorod suv (gidrosferadagi bogʻlangan kislorod zahiralari nihoyatda katta), jinslar, koʻplab minerallar va tuzlarning bir qismi boʻlib, tirik organizmlarni tashkil etuvchi yogʻlar, oqsillar va uglevodlar tarkibida boʻladi. Erdagi erkin kislorodning deyarli barchasi fotosintez jarayoni natijasida hosil bo'ladi va saqlanadi.

jismoniy xususiyatlar.

Kislorod rangsiz, ta'msiz va hidsiz gaz bo'lib, havodan biroz og'irroqdir. Suvda ozgina eriydi (20 gradusda 31 ml kislorod 1 litr suvda eriydi), lekin u hali ham boshqa atmosfera gazlariga qaraganda yaxshiroq, shuning uchun suv kislorod bilan boyitiladi. Oddiy sharoitda kislorodning zichligi 1,429 g/l ni tashkil qiladi. -183 0 S haroratda va 101,325 kPa bosimda kislorod suyuq holatga o'tadi. Suyuq kislorod mavimsi rangga ega, magnit maydonga tortiladi va -218,7 ° C da ko'k kristallar hosil qiladi.

Tabiiy kislorodda uchta izotop O 16, O 17, O 18 mavjud.

allotropiya - kimyoviy elementning faqat molekuladagi atomlar soni yoki tuzilishi bilan farq qiladigan ikki yoki undan ortiq oddiy moddalar shaklida mavjud bo'lish qobiliyati.

Ozon O 3 - atmosferaning yuqori qatlamida Yer yuzasidan 20-25 km balandlikda mavjud bo'lib, Yerni Quyoshning zararli ultrabinafsha nurlanishidan himoya qiluvchi "ozon qatlami" deb ataladigan qatlamni hosil qiladi; och binafsha rangli, o'ziga xos, o'tkir, ammo yoqimli hidga ega ko'p miqdorda zaharli gaz. Erish temperaturasi -192,7 0 S, qaynash temperaturasi -111,9 0 S. Suvda kisloroddan yaxshiroq eriydi.

Ozon kuchli oksidlovchi moddadir. Uning oksidlovchi faolligi molekulaning atomik kislorod chiqishi bilan parchalanish qobiliyatiga asoslanadi:

Ko'pgina oddiy va murakkab moddalarni oksidlaydi. Ba'zi metallar bilan ozonidlar hosil qiladi, masalan, kaliy ozonid:

K + O 3 \u003d KO 3

Ozon maxsus qurilmalarda - ozonizatorlarda olinadi. Ularda elektr razryad ta'sirida molekulyar kislorod ozonga aylanadi:

Xuddi shunday reaktsiya chaqmoq oqimlari ta'sirida sodir bo'ladi.

Ozondan foydalanish uning kuchli oksidlovchi xususiyatlariga bog'liq: u gazlamalarni oqartirish, ichimlik suvini zararsizlantirish, tibbiyotda dezinfektsiyalash vositasi sifatida ishlatiladi.

Ozonni ko'p miqdorda inhalatsiya qilish zararli: ko'zning shilliq qavatini va nafas olish organlarini bezovta qiladi.

Kimyoviy xossalari.

Boshqa elementlarning atomlari (ftordan tashqari) bilan kimyoviy reaktsiyalarda kislorod faqat oksidlovchi xususiyatni namoyon qiladi.

Eng muhim kimyoviy xususiyat deyarli barcha elementlar bilan oksidlarni hosil qilish qobiliyatidir. Shu bilan birga, kislorod ko'pchilik moddalar bilan bevosita reaksiyaga kirishadi, ayniqsa qizdirilganda.

Ushbu reaktsiyalar natijasida, qoida tariqasida, oksidlar, kamroq peroksidlar hosil bo'ladi:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Va + O 2 = 2VaO

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Kislorod galogenlar, oltin, platina bilan bevosita ta'sir qilmaydi, ularning oksidlari bilvosita olinadi. Qizdirilganda oltingugurt, uglerod, fosfor kislorodda yonadi.

Kislorodning azot bilan o'zaro ta'siri faqat 1200 0 S haroratda yoki elektr razryadda boshlanadi:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

Kislorod vodorod bilan birikib suv hosil qiladi:

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

Ushbu reaksiya jarayonida sezilarli miqdorda issiqlik chiqariladi.

Ikki hajmli vodorodning bitta kislorod bilan aralashmasi yonganda portlaydi; portlovchi gaz deb ataladi.

Atmosfera kislorodi bilan aloqada bo'lgan ko'plab metallar vayron bo'ladi - korroziya. Ayrim metallar normal sharoitda faqat sirtdan oksidlanadi (masalan, alyuminiy, xrom). Olingan oksid plyonkasi keyingi shovqinni oldini oladi.

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

Murakkab moddalar ma'lum sharoitlarda kislorod bilan ham o'zaro ta'sir qiladi. Bunda oksidlar, ba'zi hollarda esa oksidlar va oddiy moddalar hosil bo'ladi.

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

Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'sirlashganda, kislorod oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi. Uning muhim xususiyati kislorodning oksidlanish faolligi - saqlash qobiliyatiga asoslangan yonish moddalar.

Kislorod, shuningdek, vodorod bilan birikma hosil qiladi - vodorod peroksid H 2 O 2 - rangsiz shaffof suyuqlik yonib turadigan biriktiruvchi ta'mga ega, suvda juda eriydi. Kimyoviy jihatdan, vodorod periks juda qiziqarli birikma. Uning past barqarorligi xarakterlidir: tik turganda u asta-sekin suv va kislorodga parchalanadi:

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

Yorug'lik, issiqlik, ishqorlarning mavjudligi, oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalar bilan aloqa qilish parchalanish jarayonini tezlashtiradi. Vodorod periksdagi kislorodning oksidlanish darajasi = - 1, ya'ni. suvdagi kislorodning oksidlanish darajasi (-2) va molekulyar kislorod (0) o'rtasida oraliq qiymatga ega, shuning uchun vodorod peroksid oksidlanish-qaytarilish ikkiligini ko'rsatadi. Vodorod peroksidning oksidlovchi xususiyatlari qaytaruvchiga qaraganda ancha aniq bo'lib, ular kislotali, ishqoriy va neytral muhitda namoyon bo'ladi.

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