أكسيد الهيدروجين: الحصول على وخصائص

إن المادة الأكثر أهمية وانتشارا على كوكبنا، بطبيعة الحال، هي الماء. ما الذي يمكن مقارنتها بها في الأهمية؟ ومن المعروف أن الحياة على الأرض أصبحت ممكنة فقط مع ظهور السوائل. ما هو الماء (أكسيد الهيدروجين) من وجهة نظر كيميائية؟ ما الذي يتكون منه وما هي خصائصه؟ دعونا نحاول فهم هذه المقالة.

الهيدروجين ومركباته

وأخف الذرة في النظام الدوري بأكمله هو الهيدروجين. كما أنها تحتل مكانة مزدوجة، وتقع في كل من مجموعة فرعية من الهالوجينات، وأول مجموعة من الفلزات القلوية. ما الذي يفسر هذه الميزات؟ هيكل الإلكترونية من قذيفة من ذرة لها. لديه الإلكترون واحد فقط، والتي يمكن أن تترك بحرية والانضمام إلى بعضها البعض، وتشكيل زوج واستكمال المستوى الخارجي.

هذا هو السبب في حالات الأكسدة الرئيسية والوحيد من هذا العنصر هي +1 و -1. فإنه يتفاعل بسهولة مع المعادن، وتشكيل هيدريدس - الصلبة، غير متطايرة مثل الملح المركبات من اللون الأبيض.

ومع ذلك، الهيدروجين أيضا بسهولة تشكل جزيئات متطايرة من المواد، والتفاعل مع اللافلزية. على سبيل المثال:

• كبريتيد الهيدروجين H ₂ S؛
• ميثان تش ₄ ؛
• سيلان سيه ₄ و بائعين آخرين.

بشكل عام، يشكل الهيدروجين الكثير. ومع ذلك، فإن أهم مادة التي يدخل فيها هو أكسيد الهيدروجين، ومعادلة منه هو H ₂ O. هذا هو المجمع الأكثر شهرة، والتي حتى طالب من الطبقات الابتدائية، الذي ليس على دراية الكيمياء، يتعلم من الصيغة. بعد كل شيء، الماء (وهذا هو أعلى أكسيد الهيدروجين) ليست فقط مادة مشتركة، ولكن أيضا مصدرا للحياة على كوكبنا.

ويعكس اسم العنصر نفسه جوهره الرئيسي - الهيدروجين، أي "إنجاب الماء". مثل أي أكسيد آخر، وهذا هو أيضا مركب ثنائي مع عدد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية. وبالإضافة إلى ذلك، هناك خصائص خاصة تميز المياه من جميع المركبات الأخرى.

أيضا فئة هامة من المركبات التي تشكل الهيدروجين هي الأحماض، العضوية والمعدنية.

الخصائص الكيميائية للهيدروجين

من وجهة نظر النشاط الكيميائي، الهيدروجين هو عامل تخفيض قوي إلى حد ما. في العديد من ردود الفعل، وقال انه يعرض فقط مثل هذه الخصائص. ومع ذلك، عند التفاعل مع المعادن أقوى، يصبح مؤكسد.

مهم جدا في الصناعة هو تفاعل الهيدروجين مع أكاسيد المعادن. بعد كل شيء، وهذا هو واحد من الطرق للحصول على هذا الأخير في شكله النقي. الهيدروديناميكا هي طريقة تعدينية لتجميع المعادن النقية من أكاسيدها عن طريق الحد مع الهيدروجين.

تفاعل الهيدروجين مع الأكسيد له الشكل العام التالي: مي _x O _y + H ₂ = H ₂ O + مي.

وبطبيعة الحال، هذا هو أبعد ما يكون عن الطريقة الوحيدة لتجميع المعادن النقية. هناك آخرون. ومع ذلك، فإن الحد من أكاسيد الهيدروجين هو عملية إنتاجية مربحة للغاية وغير معقدة، والتي وجدت تطبيقها على نطاق واسع.

ميزة أخرى مثيرة للاهتمام هي أنه عندما يتم خلط الهيدروجين مع الهواء، يمكن أن تشكل الهيدروجين خليط شديد الانفجار. اسمها الغاز المتفجر. للقيام بذلك، يجب أن يتم خلط عن طريق حساب مجلدين من الهيدروجين لكل الأكسجين.

ماء - أكسيد الهيدروجين

حقيقة أن هذا أكسيد مهم جدا، وقد ذكرنا بالفعل عدة مرات. الآن دعونا تميزه من وجهة نظر الكيمياء. هل هذا المركب ينتمي حقا إلى هذه الفئة من المواد غير العضوية؟

للقيام بذلك، حاول طريقة مختلفة قليلا لكتابة الصيغة: H ₂ O = نون. جوهر هو نفسه، وعدد من الذرات هو نفسه، ومع ذلك، فمن الواضح الآن أن لدينا هيدروكسيد أمامنا. ما هي الخصائص التي يجب أن يمتلكها؟ النظر في تفكك المجمع:

هن = H ⁺ + أوه ^- .

وبالتالي، فإن الخصائص حمضية، لأن أيونات الهيدروجين موجودة في الحل. وبالإضافة إلى ذلك، فإنها لا يمكن أن تكون أساسية، لأن القلويات تشكل المعادن فقط.

لذلك، اسم آخر يحتوي على أكسيد الهيدروجين هو حمض يحتوي على الأكسجين من أبسط تكوين. وبمجرد أن تكون هذه التشابكات المعقدة سمة لجزيء معين، فإن خصائصه ستكون خاصة. وخصائص صد هيكل الجزيء، ولذا فإننا سوف تفكيك ذلك.

هيكل جزيء الماء

للمرة الأولى حول هذا النموذج، يعتقد نيلز بوهر، انه يمتلك الأسبقية والتأليف في هذه المسألة. كان لديه الميزات التالية.

1. جزيء الماء هو ثنائي القطب، لأن العناصر في تكوينها تختلف اختلافا كبيرا في قيمة إليكترونيغاتيفيتي.
2. شكله الثلاثي، في القاعدة - الهيدروجين، وفي الأعلى - الأكسجين.
3. وبسبب هذا الهيكل، تكون هذه المادة قادرة على تكوين روابط هيدروجينية، سواء بين الجزيئات نفسها أو مع مركبات أخرى لها عنصر كهربائي قوي في التركيب.

لنرى كيف يبدو أكسيد الهيدروجين قيد النظر تخطيطي، يمكنك أن ترى في الصورة أدناه.

الخصائص الفيزيائية لأكسيد الهيدروجين

ويمكن تحديد عدة خصائص أساسية.

1. الحالة الإجمالية: الغازية - بخار، السائل، الصلبة - الثلج والجليد.
2. درجة الغليان هي 100 ^درجة مئوية (99.974).
3. نقطة الانصهار هي 0 ^درجة مئوية.
4. يمكن أن يضغط الماء مع التسخين في درجة الحرارة من 0-4 ⁰ C. وهذا يفسر تشكيل الجليد على السطح، والتي لديها كثافة أقل والحفاظ على الحياة تحت سمك أكسيد الهيدروجين.
5. قدرة عالية الحرارة، ولكن الموصلية الحرارية منخفضة جدا.
6. في حالة السائل من الهيدروجين، ويعرض أكسيد اللزوجة.
7. خاصية يمكن أن يسمى التوتر السطحي وتشكيل القدرة الكهربائية السلبية على سطح الماء.

كما لاحظنا أعلاه، ملامح خصائص تعتمد على هيكل. لذلك هو هنا. وقد أدت القدرة على تكوين روابط هيدروجينية إلى سمات مماثلة لهذا المركب.

أكسيد الهيدروجين: الخصائص الكيميائية

من وجهة نظر الكيمياء، ونشاط المياه عالية بما فيه الكفاية. خصوصا عندما يتعلق الأمر ردود الفعل يرافقه التدفئة. ما هو أكسيد الهيدروجين القادر على التفاعل مع؟

1. مع المعادن، التي تقف في سلسلة من الضغوط حتى الهيدروجين. في الوقت نفسه، مع الأكثر نشاطا (إلى الألومنيوم) ظروف خاصة ليست هناك حاجة، وتلك التي لديها انخفاض قدرة الحد تتفاعل فقط مع البخار. نفس تلك التي تقف بعد الهيدروجين، ليست على الإطلاق قادرة على الدخول في مثل هذه التفاعلات.
2. مع اللافلز. ليس مع الجميع، ولكن مع الأغلبية. على سبيل المثال، في جو من الفلور، يحرق الماء بشعلة بنفسجية. أيضا، التفاعل ممكن مع الكلور، الكربون، السيليكون و الذرات الأخرى.
3. مع أكاسيد المعادن (الأساسية) وحامض (غير المعدنية). وفقا لذلك، يتم تشكيل القلويات والأحماض. من بين المعادن، وممثلي المجموعتين الأولى من المجموعات الفرعية الرئيسية، ما عدا المغنيسيوم والبريليوم، وقادرة على مثل هذه التفاعلات. غير المعادن، وتشكيل أكاسيد حمض، تتفاعل مع الماء كلها. الاستثناء هو رمل النهر - شافي ₂ .

ويمكن ذكر التفاعل التالي كمثال على تفاعل أكسيد الهيدروجين: سو ₃ + H ₂ O = H ₂ سو _4.

التوزيع في الطبيعة

لقد اكتشفنا بالفعل أن هذه المادة هي الأكثر شيوعا في العالم. حدد النسبة المئوية في الكائنات.

1. حوالي 70٪ من وزن الجسم من البشر والثدييات. ويتألف بعض ممثلي الحيوانات من حوالي 98٪ من أكسيد الهيدروجين (قنديل البحر).
2. 71٪ من الأرض مغطاة بالماء.
3. أكبر كتلة هي مياه المحيط العالمي.
4. حوالي 2٪ واردة في الأنهار الجليدية.
5. 0.63٪ تتركز تحت الأرض.
6. 0،001٪ يقع على الغلاف الجوي (الضباب).
7. يتكون الجسم من النباتات من 50٪ من الماء، وبعض أكثر من ذلك.
8. يتم العثور على العديد من المركبات في شكل هيدرات بلورية تحتوي على المياه ملزمة.

مواصلة هذه القائمة لفترة طويلة، لأنه من الصعب أن نتذكر أي شيء لا يتضمن الماء أو مرة واحدة لم يتم تضمينها. أو تم تشكيله دون مشاركة هذا أكسيد.

طرق الحصول عليها

إنتاج أكسيد الهيدروجين ليس له أهمية صناعية. فمن الأسهل استخدام مصادر جاهزة - الأنهار والبحيرات والمجاري المائية الأخرى، من أن تنفق قدرا هائلا من الطاقة والكواشف. ولذلك، في المختبر أنه من الضروري فقط للحصول على المقطر، والمياه النقية اضافية.

لهذا الغرض، يتم استخدام أجهزة معينة، مثل مكعبات التقطير. هذه المياه ضرورية لكثير من التفاعلات الكيميائية، لأن الخام يحتوي على كمية كبيرة من الشوائب الأجنبية، والأملاح والأيونات.

الدور البيولوجي

أن نقول أن الماء يستخدم في كل مكان، لا أقول أي شيء. ومن غير المعقول أن نتصور حياتك دون هذا الربط. من الصباح حتى الليل، والناس باستمرار استخدامه للأغراض المنزلية والصناعية على حد سواء.

خصائص أكسيد الهيدروجين يعني استخدامه كمذيب عالمي. وليس فقط في المختبر. ولكن في الكائنات الحية، حيث تحدث الآلاف من التفاعلات الكيميائية الحيوية كل ثانية.

أيضا، الماء في حد ذاته هو مشارك من العديد من التوليفات، كما أنه بمثابة منتج ثانوي شكلت نتيجة لهم. كل شخص على الأرض لمدة 60 عاما يمر من خلال نفسه حوالي 50 طن من هذه المادة مذهلة!

يستخدم أكسيد الهيدروجين:

• في جميع فروع الصناعة.
• الطب.
• التركيب الكيميائي؛
• في جميع أنواع الإنتاج.
• الاحتياجات المنزلية؛
• الزراعة.

فمن الصعب تحديد مجال الحياة التي يمكنك القيام به من دون ماء. الكائنات الحية الوحيدة التي ليس لديها أكسيد الهيدروجين في تكوينها والعيش بدونها هي الفيروسات. هذا هو السبب في أنه من الصعب على شخص للقتال ضد هذه الكائنات الحية.