Ֆիզիկական հատկությունները ջրածնի. Հատկությունները եւ կիրառումը ջրածնի

Ջրածին H - քիմիական տարր, մեկն է առավել տարածված է մեր տիեզերքի. զանգվածային ջրածնի որպես տարր է կազմի հարցում է 75% - ը, ընդհանուր պարունակության ատոմների մեկ այլ տեսակի: Նա մտնում է առավել կարեւոր եւ կենսական կապը դեպի մոլորակի `ջրի: A տարբերակիչ առանձնահատկությունն ջրածնի է նաեւ այն հանգամանքը, որ նա առաջին տարր է պարբերական աղյուսակի քիմիական տարրերի Դ I. Mendeleeva:

Հեռավորության վրա եւ հեռանում հետազոտական

Առաջին հիշատակումը ջրածնի է գրվածքների Paracelsus են դեռեւս տասնվեցերորդ դարում. Սակայն նրա մեկուսացումը գազային խառնուրդ օդային եւ դյուրավառ հատկությունների հետազոտությունների արվել է տասնյոթերորդ դարի գիտնականների Lemaire: Ջրածին մանրակրկիտ ուսումնասիրվել անգլերեն քիմիկոս եւ ֆիզիկոս գիտնական Հենրի Քավենդիշ, որը էմպիրիկ ապացուցեց, որ զանգվածը Ջրածին ամենացածր համեմատած այլ գազերի. Հետագա փուլերում գիտության զարգացման, շատ գիտնականներ աշխատել նրա հետ, ինչպես, օրինակ, Lavoisier, որը կոչվում է այն «գեներացվել ջուր».

Առանձնահատկությունն է իրավիճակային PSKHE

Տարր, բացելով պարբերական աղյուսակը Դ I. Mendeleeva - ջրածինը. Ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները ատոմի ցուցադրել որոշակի երկակիություն, քանի որ Ջրածին միաժամանակ պատկանում է առաջին խմբի, հիմնական ենթախմբում, եթե այն behaves որպես մետաղի եւ հնարավորություն է տալիս մեկ էլեկտրոն գործընթացում քիմիական ռեակցիայի եւ յոթերորդ - ի դեպքում, ամբողջությամբ լցված վալենտային shell, այսինքն ընդունելությանը բացասական մասնիկներ, որոնք բնութագրում է այն որպես նման է halogen.

Առանձնահատկությունները էլեկտրոնային կառուցվածքի տարր

Հատկությունները ջրածնի ատոմի բարդ նյութերի, որին այն ընդգրկված է, եւ պարզ նյութ թիվ ₂ հիմնականում որոշվում է էլեկտրոնային կազմաձեւման Ջրածին. Մասնիկը ունի էլեկտրոն Z = (-1), որը շրջանառում է իր ուղեծիր շուրջ կորիզ, որը պարունակում է մեկ պրոտոնը հետ միավորի զանգվածի եւ դրական լիցք (+1). Դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա 1s արձանագրվել են ^1, որը ցույց է տալիս ներկայությունը բացասական մասնիկի ինքնին համար առաջին եւ միակ ջրածնի s-orbitals:

Երբ մեկուսացումը կամ զարհուրանք էլեկտրոնների եւ ատոմը տարր ունի այն գույքը, որ այն միավորում է հետ մետաղների ձեռք բերված cation: Ըստ էության, ջրածնի իոնինը դրական է տարրական մասնիկների. Հետեւաբար, էլեկտրոն զուրկ Ջրածին պարզապես կոչվում պրոտոն:

ֆիզիկական հատկությունները

Երբ նկարագրելով ֆիզիկական հատկությունների ջրածնի համառոտ, դա մի անգույն, անհրաժեշտության դեպքում լուծելի գազի հարաբերական ատոմային զանգվածի 2, 14.5 անգամ թեթեւ է, քան օդը, հեղուկացման ջերմաստիճանի -252.8 աստիճանով:

Փորձարկմամբ, դուք հեշտությամբ կարող եք տեսնել, որ Հ ₂ ամենադյուրին. Դա բավարար է լրացնել երեք գնդակներ տարբեր նյութերի `ջրածնի, ածխածնի երկօքսիդ, որպես կանոն, օդային - եւ միաժամանակ ազատ արձակել նրանց ձեռքից. Ամենաարագ որ հասնում գետնին, որը լցված է CO ₂ բանից հետո, երբ կաթիլներ պայթեցվել օդի խառնուրդը, որի կազմում H ₂ եւ ամբողջ առաջացնում է առաստաղը:

Մի փոքր քաշը եւ չափը մասնիկների ջրածնի արդարացնել իր կարողությունը թափանցել տարբեր նյութերով: Վրա, օրինակ, նույն գնդակը այս հեշտ է անել, մի քանի օր հետո նա deflates իրեն, քանի որ պարզապես գազը անցնելու կաուչուկի. Նաեւ, ջրածնի կարող կուտակել կառուցվածքում որոշակի մետաղների (պալադիում կամ պլատինի), եւ երբ ջերմաստիճանը բարձրացրել է խտացնել դրանից:

Գույքի ջրածնի խնայելով օգտագործվում է լաբորատորիայում իր մեկուսացումը եղանակով փոխարինեյին ջուր. Ֆիզիկական ջրածնի (աղյուսակը նկարազարդել ստորեւ պարունակում է հիմնական պարամետրերի) սահմանում է իր շրջանակները կիրառման եւ մեթոդների մշակման փուլում է.

The իզոտոպի կազմը

Ինչպես շատ այլ անդամների պարբերական համակարգի քիմիական տարրերի, Ջրածին ունի մի քանի բնական իզոտոպեր, այսինքն ատոմների հետ նույն թվով պրոտոնների միջուկի, բայց տարբեր թվեր նեյտրոնների - մասնիկների հետ զրոյական եւ միավոր լիցքավորման զանգվածի. Օրինակներ ատոմների ունեցող նման գույքը `թթվածին, ածխածնի, քլոր, բրոմ եւ այլն, այդ թվում ռադիոակտիվ.

Ֆիզիկական հատկությունները ջրածնի ¹ H, առավել տարածված է ներկայացուցիչների Այս խմբում են էապես տարբերվում են բնութագրերի իր մերձավորներից: Մասնավորապես, տարբեր առանձնահատկություններ նյութերի, որտեղ նրանք պատկանում. Այսպիսով, առկա է կանոնավոր եւ deuterated ջրի պարունակող իր կազմի փոխարեն ջրածնինը միայն մեկ պրոտոնային դեյտերիումի ² H - իզոտոպների երկու տարրական մասնիկների `դրական եւ չլիցքավորված. Այս իզոտոպների երկու անգամ ավելի ծանր է, քան սովորական ջրածնի, որը բացատրում է, հիմնարար տարբերությունը հատկությունների միացությունների, որոնք նրանք կազմում: Բնույթը դեյտերիումի գտնվել 3200 անգամ հազվադեպ է, քան ջրածնի. Երրորդ ներկայացուցիչ - tritium, ³ H, հիմքում այն ունի երկու պրոտոնների եւ մեկ նեյտրոնային.

Մեթոդներ նախապատրաստման եւ մեկուսացնելու

Լաբորատոր եւ արդյունաբերական մեթոդների արտադրության ջրածնի բավականին տարբեր են: Այսպիսով, փոքր գումարները գազի արտադրվում է հիմնականում ռեակցիաների, որոնք ներառում հանքային նյութեր եւ լայնածավալ արտադրությունը գնալով օգտագործելու օրգանական սինթեզ:

Հետեւյալ քիմիական ռեակցիաներ օգտագործվում են լաբորատորիայում:

1. Ռեակցիաներ ալկալիների եւ ալկալային հողերի մետաղների ջրով ձեւավորել սոդայի եւ ցանկալի գազի.
2. The էլեկտրալուծում է ջրային էլեկտրալույծ լուծման անոդ ազատ է արձակվել H ₂ ↑ եւ կաթոդ - Oxygen:
3. Տարրալուծման հիդրիդներ են ծագեց ալկալիական մետաղների ջրով, ալկալիների եւ ապրանքներ են, համապատասխանաբար, գազի H ₂ ↑:
4. Արձագանքում նոսրացնել թթու մետաղների ձեւավորել աղեր, եւ H ₂ ↑:
5. Ակցիան սոդայի է սիլիցիումի, ալյումինի եւ ցինկի նաեւ նպաստում է ազատ արձակել ջրածնի է զուգահեռ ձեւավորել համալիր աղերի:

Արդյունաբերության գազի շահ ձեռք բերված այնպիսի մեթոդների, ինչպիսիք են:

1. Ջերմային քայքայման մեթան ներկայությամբ կատալիզատոր իր բաղկացուցիչ տարրական նյութերի (350 աստիճանով հասնում արժեքը նման պարամետր որպես ջերմաստիճանի) - ջրածնային H ₂ եւ ածխածնի C. ↑
2. Փոխանցման տուփ ջրի պատրանք միջոցով գետնածուխ ժամը 1000 ° C է ձեւավորել ածխածնի երկօքսիդը CO ₂ եւ H ₂ ↑ (առավել տարածված մեթոդը):
3. Փոխակերպման մեթան գազի նիկելի կատալիզատորի ջերմաստիճանի մինչեւ 800 աստիճան:
4. Ջրածին է մի կողմնակի ժամանակ էլեկտրոլիզի մասին նստվածքային լուծումների կալիումի քլորիդ կամ նատրիումի.

Քիմիական փոխազդեցությունների: Ընդհանուր դրույթներ

Ֆիզիկական հատկությունները ջրածնի հիմնականում բացատրում է իր վարքագիծը, ի պատասխան գործընթացներում որոշակի բաղադրություն: Valency ջրածնի է 1, քանի որ այն գտնվում է պարբերական աղյուսակի առաջին խմբի, եւ ցուցադրում է այլ օքսիդացում պետություն: Բոլոր միացությունների, բացառությամբ հիդրիդները, ջրածնի SD = (1+) ի մոլեկուլների տիպի ԿՆՀ, CN ₂ CN ₃ - (1).

Մի մոլեկուլ ջրածնի գազի, ձեւավորված տրամադրելով ընդհանրացված էլեկտրոններ զույգ, կազմված է երկու ատոմների եւ բավականին կայուն է եռանդով, այդ իսկ պատճառով տակ նորմալ պայմաններում ավելի իներտ է ռեակցիայի եւ մտնում է բնականոն պայմանների փոփոխության: Կախված աստիճանի օքսիդացում ջրածնի, ինչպես նաեւ այլ նյութերի, այն կարող է ծառայել եւ որպես oxidant եւ reductant:

Նյութեր, որոնք արձագանքել ձեւավորել ջրածնի եւ

Տարերային փոխգործակցությունը ձեւավորել մի համալիր նյութեր, (հաճախ բարձր ջերմաստիճանների):

1. Սոդայի եւ ալկալային երկիրը մետաղական + H = hydride.
2. Halogen + H ₂ = ջրածնի halide:
3. Ծծմբի + = ջրածնի սուլֆիդային:
4. Թթվածնային + _H2O = ջուր:
5. Ածխածնային + H = մեթան:
6. Ազոտ + H ₂ = ամոնիակ:

Փոխազդեցության հետ բարդ նյութերի

1. Պատրաստում սինթեզի գազի ածխածնի օքսիդը եւ ջրածնի.
2. Վերականգնում մետաղների իրենց օքսիդների հետ H _2:
3. Ջրածին հագեցվածությունը unsaturated Aliphatic ածխաջրածինների:

ջրածնի պարտատոմսերի

Ֆիզիկական հատկությունները ջրածնի այնպիսին են, որ թույլ են տալիս այն, լինելով հետ կապված electronegative տարր, պետք է ձեւավորել հատուկ տեսակի հետ կապված նույն Ատոմ հարակից մոլեկուլների ունեցող ապատարածել էլեկտրոնային զույգ (օրինակ, թթվածին, ազոտ եւ Ֆտոր): Ամենապարզ օրինակը, որ ավելի լավ է նայում այս երեւույթի, այն է, ջուր: Կարելի է ասել, stitched ջրածնի պարտատոմսերը թույլ է, քան covalent կամ ionic, սակայն պայմանավորված է նրանով, որ նրանցից շատերը ունեն մի էական ազդեցություն հատկությունների նյութերի. Ի դեպ, ջրածնային պարտատոմսերի է էլեկտրաստատիկ փոխազդեցությունը, որ կապում ջրի մոլեկուլները մեջ dimers եւ պոլիմերներ, ապացուցելով իր բարձր եռման կետին:

Ջրածնի կազմում հանքային միացությունների

Կազմը անօրգանական թթուների ներառում է պրոտոնը - cation ատոմ, ինչպիսիք են ջրածնի. Նյութ, թթու նստվածք, որն ունի մի աստիճան օքսիդացում ավելի քան (-1), որը հայտարարել է polybasic բաղադրություն: Ներկայումս կան մի քանի ջրածնի ատոմների, որը կազմում է բազմաստիճան բաժանում է նստվածքային լուծումների: Յուրաքանչյուր հաջորդ պրոտոնը թթու նստվածք բաժանում է դժվար. Քանակական ջրածնի պարունակությունը միջավայրում որոշվում է իր թթվայնությունը:

Ջրածին պարունակել հիդրոքսիլ խմբեր ու հիմքերը: Դրանք կապված են ջրածնինը թթվածնի, որի արդյունքում այն աստիճանի օքսիդացման մնացորդային սոդայի միշտ հավասար է (-1): Բովանդակության վերաբերյալ հիդրօքսիլ խմբերի մի միջավայրում սահմանված իր basicity:

Օգտագործումը մարդկային գործունեության

Բալոններ հետ նյութի, ինչպես նաեւ տարաներ հետ, այլ հեղուկացված գազերի, ինչպիսիք են թթվածնի, ունեն կոնկրետ տեսքը: Նրանք նկարել է մի քիչ մութ կանաչ գույնի մի պայծառ կարմիր «Ջրածին» դրոշմում. Գազ է ներարկվել է փուչիկ է ճնշման մոտ 150 միջավայրերին: Ֆիզիկական հատկությունները ջրածնի, մասնավորապես հեշտությամբ գազային համախառն պետական եւ օգտագործվում է լրացնելու նրանց մի խառնուրդ փուչիկների, հնչեղության փուչիկներ, եւ այլն:

Ջրածին, ֆիզիկական եւ քիմիական հատկությունները, որոնք մարդիկ սովորել են օգտվել մի քանի տարի առաջ, այն պահին, ներգրավված են տարբեր ոլորտներում: Դրա հիմնական զանգվածը գնում է արտադրության ամոնիակ: Նաեւ ջրածնի ներգրավված է արտադրության մետաղների (hafnium, germanium, gallium, սիլիցիումը, մոլիբդեն, վոլֆրամ, ցիրկոնիումի, եւ այլն) է օքսիդների, խոսելով ռեակցիայի որպես նվազեցնող գործակալ եւ աղի hydrocyanic թթու, մեթիլ ալկոհոլի, ինչպես նաեւ սինթետիկ հեղուկ վառելիքի. Սննդի արդյունաբերության օգտագործում է այն փոխարկել բուսական յուղեր մեջ պինդ ճարպեր:

Սահմանված քիմիական հատկությունները եւ կիրառումը ջրածնի տարբեր ջրածնավորումը գործընթացների եւ hydrogenation ճարպեր, ածուխ, ածխաջրածինների, յուղեր եւ ծանր մազութի. Նրա հետ արտադրել Ակնեղեն, շիկացած, ծախսել կեղծելու եւ եռակցման մետաղական արտադրանքի ազդեցության տակ է թթվածնի ջրածնի կրակի.