คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจน คุณสมบัติและการใช้งานของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจน H - องค์ประกอบทางเคมีหนึ่งที่พบมากที่สุดในจักรวาลของเรา มวลของไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบในองค์ประกอบของเรื่องเป็น 75% ของเนื้อหาทั้งหมดของอะตอมของอีกประเภทหนึ่ง เขาเข้าสู่การเชื่อมต่อที่สำคัญที่สุดและที่สำคัญไปยังดาวเคราะห์ - น้ำ คุณลักษณะที่โดดเด่นของไฮโดรเจนยังเป็นความจริงที่ว่าเขาเป็นองค์ประกอบแรกในตารางธาตุขององค์ประกอบทางเคมี D. I. Mendeleeva

การค้นพบและการวิจัย

กล่าวถึงครั้งแรกของไฮโดรเจนในงานเขียนของวันที่พาราเซลซัสกลับไปในศตวรรษที่สิบหก แต่แยกจากก๊าซผสมของอากาศและคุณสมบัติไวไฟวิจัยได้รับการทำในศตวรรษที่สิบเจ็ดนักวิทยาศาสตร์ Lemaire ไฮโดรเจนศึกษาอย่างทั่วถึงเคมีฟิสิกส์ภาษาอังกฤษและนักวิทยาศาสตร์เฮนรีคาเวนดิชซึ่งสังเกตุพิสูจน์ให้เห็นว่ามวลของไฮโดรเจนต่ำสุดเมื่อเทียบกับก๊าซอื่น ๆ ในขั้นตอนต่อมาของการพัฒนาวิทยาศาสตร์นักวิทยาศาสตร์หลายคนทำงานร่วมกับเขาเช่นเยร์ที่เรียกว่า "น้ำสร้างขึ้น."

สารคดีเกี่ยวกับสถานการณ์ PSKHE

องค์ประกอบเปิดตารางธาตุ D. I. Mendeleeva - ไฮโดรเจน คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของอะตอมแสดงคู่บางอย่างเพราะไฮโดรเจนพร้อมกันเป็นกลุ่มแรกกลุ่มย่อยหลักถ้ามันทำงานเป็นโลหะและให้อิเล็กตรอนในกระบวนการของการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีและเจ็ด - ในกรณีของเปลือกจุเต็มอย่างสมบูรณ์เช่นแผนกต้อนรับส่วนหน้า อนุภาคเชิงลบซึ่งเป็นลักษณะคล้ายกับฮาโลเจน

คุณสมบัติของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบ

คุณสมบัติของ อะตอมไฮโดรเจน ของสารที่ซับซ้อนในการที่จะรวมและสารที่เรียบง่ายของ N ₂ จะกำหนดโดยการกำหนดค่าอิเล็กทรอนิกส์ของไฮโดรเจน อนุภาคมีอิเล็กตรอนกับ Z = (-1) ซึ่งหมุนอยู่ในวงโคจรรอบนิวเคลียสที่มีโปรตอนกับหน่วยมวลและประจุบวก (+1) การกำหนดค่า 1s อิเล็กทรอนิกส์บันทึกเป็น ^{1 ซึ่งบ่งชี้ว่าการปรากฏตัวของอนุภาคเชิงลบในตัวเองเป็นครั้งแรกและคนเดียวของไฮโดรเจน} S-orbitals

เมื่อแยกหรือหดตัวของอิเล็กตรอนและอะตอมของธาตุมีคุณสมบัติที่จะร่วมกันกับไอออนโลหะที่ได้รับ หลักไฮโดรเจนไอออน - เป็นอนุภาคมูลฐานในเชิงบวก ดังนั้นอิเล็กตรอนไร้ไฮโดรเจนเรียกว่าโปรตอน

คุณสมบัติทางกายภาพ

เมื่ออธิบาย คุณสมบัติทางกายภาพของ ไฮโดรเจนในเวลาสั้น ๆ ก็เป็นทุกข์ก๊าซที่ละลายได้น้อยมีน้ำหนักอะตอมของ 2, 14.5 ครั้งเบากว่าอากาศอุณหภูมิเหลวของ -252.8 องศาเซนติเกรด

ในการทดสอบคุณสามารถเห็นว่า H ₂ เป็นที่ง่ายที่สุด มันจะเพียงพอที่จะเติมเต็มความสามลูกสารต่างๆ - ไฮโดรเจนก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยทั่วไปอากาศ - และพร้อมปล่อยพวกเขาจากมือ ที่เร็วที่สุดที่มาถึงพื้นดินที่ซึ่งเต็มไปด้วย CO ₂ หลังจากหยดผสมอากาศเป่าประกอบ H ₂ และการเพิ่มขึ้นทั้งหมดถึงเพดาน

น้ำหนักขนาดเล็กและขนาดของอนุภาคไฮโดรเจนปรับความสามารถในการเจาะผ่านวัสดุต่างๆ ในตัวอย่างของการลูกเหมือนกันในนี้ง่ายที่จะทำให้สองสามวันหลังจากที่เขาขึงขังตัวเองเป็นเพียงแค่ก๊าซจะผ่านยาง นอกจากนี้ไฮโดรเจนสามารถสะสมอยู่ในโครงสร้างของโลหะบางชนิด (แพลเลเดียมหรือทองคำขาว) และเมื่ออุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นที่จะระเหยจากมัน

ไฮโดรเจนทรัพย์สินใช้เท่าที่จำเป็นในห้องปฏิบัติการเพื่อแทนที่วิธีการแยก น้ำ สมบัติทางกายภาพ ของไฮโดรเจน (ตารางที่แสดงด้านล่างมีพารามิเตอร์พื้นฐาน) กำหนดขอบเขตของการประยุกต์ใช้และวิธีการในการจัดทำ

องค์ประกอบของไอโซโทป

เหมือนกับสมาชิกคนอื่น ๆ ของระบบธาตุเคมีไฮโดรเจนมีไอโซโทปหลายธรรมชาตินั่นคืออะตอมที่มีหมายเลขเดียวกันของโปรตอนในนิวเคลียส แต่ตัวเลขที่แตกต่างกันของนิวตรอน - อนุภาคกับศูนย์และมวลหน่วยประจุ ตัวอย่างของอะตอมที่มีคล้ายทรัพย์สิน - ออกซิเจนคาร์บอนคลอรีนโบรมีนและชอบรวมทั้งสารกัมมันตรังสี

คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจน ¹ H, แพร่หลายมากที่สุดของผู้แทนของกลุ่มนี้อย่างมีนัยสำคัญแตกต่างจากลักษณะของพวกตน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในคุณสมบัติที่แตกต่างกันของสารในที่ที่พวกเขาอยู่ ดังนั้นจึงมีน้ำปกติและ deuterated ที่มีในองค์ประกอบของมันแทนของอะตอมไฮโดรเจนที่มีเพียงหนึ่งโปรตอนไฮโดรเจน ² H - ไอโซโทปที่มีอนุภาคมูลฐานที่สอง: ในเชิงบวกและประจุ ไอโซโทปนี้เป็นครั้งที่สองหนักกว่าปกติของไฮโดรเจนซึ่งจะอธิบายความแตกต่างพื้นฐานในคุณสมบัติของสารที่พวกเขาในรูปแบบ ธรรมชาติของไฮโดรเจนที่พบใน 3200 ครั้งที่ทำได้ยากยิ่งกว่าไฮโดรเจน ตัวแทนที่สาม - ไอโซโทป ³ H, ในแกนมันมีสองโปรตอนและนิวตรอนหนึ่ง

วิธีการในการจัดเตรียมและการแยก

ห้องปฏิบัติการและอุตสาหกรรมวิธีการ ในการผลิตไฮโดรเจน แตกต่างกันมาก ดังนั้นจำนวนเงินขนาดเล็กของก๊าซที่ผลิตเป็นหลักโดยปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับแร่ธาตุและการผลิตขนาดใหญ่ของมากขึ้นโดยใช้การสังเคราะห์สารอินทรีย์

ปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้จะใช้ในห้องปฏิบัติการ:

1. ปฏิกิริยาของอัลคาไลและด่างโลหะกับน้ำในรูปแบบอัลคาไลและก๊าซที่ต้องการ
2. กระแสไฟฟ้าของสารละลายอิเลคน้ำที่ขั้วบวกจะถูกปล่อยออก H ₂ ↑และแคโทด - ออกซิเจน
3. ไฮไดรด์สลายตัว ของโลหะอัลคาไล ด้วยน้ำด่างและผลิตภัณฑ์ที่มีตามลำดับ H ก๊าซ ₂ ↑
4. ปฏิกิริยาของกรดเจือจางกับโลหะในรูปแบบเกลือและ H ₂ ↑
5. การกระทำของอัลคาไลในซิลิกอนอลูมิเนียมและสังกะสียังก่อให้เกิดการเปิดตัวของไฮโดรเจนในแบบคู่ขนานในรูปแบบเกลือที่ซับซ้อน

ในผลประโยชน์ก๊าซอุตสาหกรรมที่ได้รับโดยใช้เทคนิคเช่น:

1. การสลายตัวทางความร้อนของก๊าซมีเทนในการปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยากับสารประถมส่วนประกอบที่ (350 องศาถึงค่าของพารามิเตอร์ดังกล่าวอุณหภูมิ) - ไฮโดรเจน H ₂ และคาร์บอนซี↑
2. การส่งผ่านของไอน้ำผ่านโค้กที่ 1000 ° C ในรูปแบบก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ CO ₂ และ H ₂ ↑ (วิธีการที่พบมากที่สุด)
3. แปลงของก๊าซมีเทนบนตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลที่อุณหภูมิสูงถึง 800 องศา
4. ไฮโดรเจนเป็นผลพลอยได้ระหว่างกระแสไฟฟ้าของสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์หรือโซเดียม

ปฏิสัมพันธ์ทางเคมี: บทบัญญัติทั่วไป

คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนส่วนใหญ่อธิบายพฤติกรรมในกระบวนการการตอบสนองด้วยสารโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความจุของไฮโดรเจนคือ 1, เพราะมันตั้งอยู่ในตารางธาตุในกลุ่มแรกและการจัดแสดงนิทรรศการสถานะออกซิเดชันที่แตกต่างกัน ในสารประกอบทั้งหมดยกเว้นไฮไดรด์ไฮโดรเจน SD = (1+) ในโมเลกุลชนิด CNS, CN _2, CN ₃ - (1)

โมเลกุลของก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นโดยการให้คู่อิเล็กตรอนทั่วไปประกอบด้วยสองอะตอมและเสถียรธรรมขะมักเขม้นด้วยเหตุผลนี้ภายใต้สภาวะปกติเฉื่อยมากขึ้นในการทำปฏิกิริยาและเข้าสู่สภาวะปกติในการเปลี่ยนแปลง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับของการเกิดออกซิเดชันของไฮโดรเจนเป็นสารอื่น ๆ ก็สามารถให้บริการทั้งในฐานะที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระและดัก

สารซึ่งตอบสนองต่อรูปแบบไฮโดรเจนและ

ปฏิสัมพันธ์ธาตุในรูปแบบสารที่ซับซ้อน (มักที่อุณหภูมิสูง):

1. อัลคาไลและแผ่นดินด่างโลหะ + H = ไฮไดรด์
2. ฮาโลเจน + H ₂ = ลิดไฮโดรเจน
3. ซัลเฟอร์ + = ไฮโดรเจนซัลไฟด์
4. ออกซิเจน + _H2O = น้ำ
5. คาร์บอน + H = มีเทน
6. ไนโตรเจน + H ₂ = แอมโมเนีย

การมีปฏิสัมพันธ์กับสารที่ซับซ้อน:

1. การเตรียมความพร้อมของก๊าซสังเคราะห์จากก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน
2. การกู้คืนของโลหะจากออกไซด์ของพวกเขาด้วย H ₂
3. ไฮโดรเจนอิ่มตัวของสารไฮโดรคาร์บอน aliphatic ไม่อิ่มตัว

พันธะไฮโดรเจน

คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนเป็นเช่นที่ให้มันอยู่ในการเชื่อมต่อกับขั้วลบเป็นองค์ประกอบในรูปแบบชนิดพิเศษของการเชื่อมต่อกับอะตอมเดียวกันของโมเลกุลที่อยู่ติดกันมีอิเล็กตรอนคู่ยกเลิกการแชร์ (เช่นออกซิเจนไนโตรเจนและฟลูออรีน) ตัวอย่างที่ชัดเจนของการที่เป็นดูดีกว่าที่ปรากฏการณ์นี้ - มันเป็นน้ำ อาจกล่าวได้เย็บพันธะไฮโดรเจนมีความอ่อนแอกว่าโควาเลนต์หรืออิออน แต่เนื่องจากความจริงที่ว่าหลายคนมีอิทธิพลอย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติของสาร ในความเป็นจริงพันธะไฮโดรเจน - เป็นปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าสถิตที่ผูกโมเลกุลของน้ำเข้าไปใน dimers และโพลิเมอร์พิสูจน์จุดเดือดสูง

ไฮโดรเจนในองค์ประกอบของสารประกอบแร่

องค์ประกอบของกรดนินทรีย์ ได้แก่ โปรตอน - อะตอมไอออนบวกเช่นไฮโดรเจน สารตกค้างกรดซึ่งมีระดับของการเกิดออกซิเดชันที่สูงกว่า (-1) จะกล่าวว่าสารประกอบ polybasic ในปัจจุบันมีหลายอะตอมไฮโดรเจนซึ่งจะทำให้แยกออกจากกันหลายขั้นตอนในการแก้ปัญหาน้ำ ต่อมาแต่ละตกค้างกรดโปรตอนแยกจากหนัก ปริมาณเนื้อหาไฮโดรเจนในสภาพแวดล้อมที่ถูกกำหนดโดยความเป็นกรดของมัน

ไฮโดรเจนมีกลุ่มไฮดรอกและฐาน พวกเขาจะเชื่อมต่อกับอะตอมไฮโดรเจนออกซิเจนที่เกิดขึ้นในระดับของการเกิดออกซิเดชันของสารตกค้างด่างเสมอเท่ากับ (-1) กับเนื้อหาของกลุ่มไฮดรอกในสภาพแวดล้อมที่กำหนดโดยด่างของตน

การใช้งานของกิจกรรมของมนุษย์

ภาชนะบรรจุด้วยสารเช่นเดียวกับภาชนะบรรจุก๊าซเหลวอื่น ๆ เช่นออกซิเจนมีลักษณะเฉพาะ พวกเขาวาดสีอ่ำสีเขียวกับสีแดงสดใส "ไฮโดรเจน" ตัวอักษร แก๊สถูกฉีดเข้าไปในบอลลูนที่ความดันประมาณ 150 บรรยากาศ คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนในความสะดวกโดยเฉพาะอย่างยิ่งของรัฐรวมก๊าซและจะใช้สำหรับเติมเต็มพวกเขาที่มีส่วนผสมของบอลลูนฮีเลียมทำให้เกิดเสียงลูกโป่ง ฯลฯ

ไฮโดรเจนคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีซึ่งคนได้เรียนรู้ที่จะใช้เวลาหลายปีที่ผ่านมาในขณะที่มีส่วนร่วมในหลายอุตสาหกรรม มวลหลักไปที่การผลิตของแอมโมเนีย นอกจากนี้ยังไฮโดรเจนมีส่วนร่วมใน การผลิตของโลหะ (ฮาฟเนียม, เจอร์เมเนียมแกลเลียมซิลิคอนโมลิบดีนัมทังสเตนเซอร์โคเนียมและอื่น ๆ ) ของออกไซด์พูดในการทำปฏิกิริยาเป็นตัวแทนการลดและเกลือของกรดไฮโดรไซยาที่ เมทิลแอลกอฮอล์ และเชื้อเพลิงเหลวสังเคราะห์ อุตสาหกรรมอาหารใช้มันเพื่อแปลงน้ำมันพืชลงในไขมันที่เป็นของแข็ง

กำหนดคุณสมบัติทางเคมีและการใช้ไฮโดรเจนในกระบวนการไฮโดรจิเนต่างๆและไฮโดรของไขมัน, ถ่านหิน, ไฮโดรคาร์บอนน้ำมันและน้ำมันเชื้อเพลิงหนัก กับเขาผลิตอัญมณีไส้ใช้จ่ายการปลอมและการเชื่อมของผลิตภัณฑ์โลหะภายใต้อิทธิพลของเปลวไฟออกซิเจนไฮโดรเจน