Oxid de hidrogen: obținere și proprietăți

Cea mai importantă și răspândită substanță de pe planeta noastră, desigur, este apa. Ce se poate compara cu aceasta în importanță? Se știe că viața de pe Pământ a devenit posibilă numai odată cu apariția fluidului. Ce este apa (oxid de hidrogen) din punct de vedere chimic? Din ce constă și ce proprietăți are? Să încercăm să înțelegem acest articol.

Hidrogenul și compușii săi

Cel mai ușor atom din întregul sistem periodic este hidrogenul. De asemenea ocupă o poziție dublă, situată atât într-un subgrup de halogeni, cât și în primul grup metale alcaline. Ce explică astfel de caracteristici? Structura electronică a carcasei atomului său. El are doar un electron, care poate să se lase liber și să se unească unul altuia, formând o pereche și completând nivelul extern.

De aceea, stările principale și singure de oxidare ale acestui element sunt +1 și -1. Se interacționează cu ușurință cu metalele, formând hidruri - compuși solizi, non-volatili de sare de culoare albă.

Cu toate acestea, hidrogenul formează cu ușurință și molecule volatile de substanțe, care interacționează cu nemetalele. De exemplu:

• hidrogen sulfurat H₂S;
• metan CH₄;
• silan SiH₄ și altele.

În general, hidrogenul formează mult. Cu toate acestea, cea mai importantă substanță în care este introdusă este oxidul de hidrogen, formula lui fiind H₂A. Acesta este cel mai faimos compus, pe care chiar și un elev de școală primară învață prin formula, care nu este încă familiarizat cu chimia. La urma urmei, apa (și asta este oxid mai mare hidrogen) nu este doar o substanță comună, ci și o sursă de viață pe planeta noastră.

Numai numele elementului reflectă esența sa principală - hidrogenul, adică "nașterea la apă". Ca orice alt oxid, acesta este, de asemenea, un compus binar cu un număr de proprietăți fizice, chimice. În plus, există caracteristici speciale care diferențiază apa de toți ceilalți compuși.

De asemenea, o clasă importantă de compuși care formează hidrogen sunt acizi, atât organici cât și minerali.

Proprietăți chimice ale hidrogenului

Din punct de vedere al activității chimice, hidrogenul este un agent reducător destul de puternic. În multe reacții, el manifestă doar astfel de proprietăți. Cu toate acestea, atunci când interacționează cu metale mai puternice, devine un oxidant.

Foarte important în industrie este interacțiunea dintre hidrogen și oxizi de metal. La urma urmei, aceasta este una din modalitățile de a obține aceasta din urmă în forma ei pură. Hidrodinamica este o metodă metalurgică pentru sinteza metalelor pure din oxizii lor prin reducerea cu hidrogen.

Reacția hidrogenului cu oxidul are următoarea formă generală: Me_xO_y + H₂ = H₂O + Me.

Desigur, acest lucru este departe de singura modalitate de a sintetiza metale pure. Sunt alții. Cu toate acestea, reducerea oxizilor prin hidrogen este un proces de producție destul de profitabil și necomplicat, care și-a găsit amploarea.

O altă trăsătură interesantă este că, atunci când hidrogenul este amestecat cu aer, hidrogenul poate forma un amestec extrem de exploziv. Numele său este gaz exploziv. Pentru a face acest lucru, amestecarea ar trebui făcută prin calcularea a două volume de hidrogen per oxigen.

Apă - oxid de hidrogen

Faptul că acest oxid este foarte important, am menționat deja de mai multe ori. Acum să o caracterizăm din punct de vedere al chimiei. Are acest compus într-adevăr această clasă de substanțe anorganice?

Pentru a face acest lucru, încercați un mod diferit de a scrie formula: H₂O = NON. Esența este aceeași, numărul de atomi este același, totuși, acum este evident că avem hidroxid în fața noastră. Ce proprietati ar trebui sa aiba? Luați în considerare disocierea compusului:

NON = H⁺ + OH^-.

Prin urmare, proprietăți acide, deoarece în soluție există cationi de hidrogen. În plus, ele nu pot fi de bază, deoarece alcalii formează numai metale.

Prin urmare, un alt nume care are un oxid de hidrogen este un acid care conține oxigen, având cea mai simplă compoziție. Odată ce astfel de entanglemente complexe sunt caracteristice unei molecule date, prin urmare, proprietățile sale vor fi speciale. Iar proprietățile resping structura moleculei, așa că o vom dezasambla.

Structura moleculei de apă

Pentru prima dată despre acest model, sa gândit Nils Bohr, el este proprietarul primatului și al autorului în această chestiune. Avea următoarele caracteristici.

1. Molecula de apă este un dipol, deoarece elementele care compun compoziția acesteia diferă foarte mult în ceea ce privește valoarea electronegativității.
2. Forma sa este triunghiulară, la bază - hidrogen, iar la partea de sus - oxigen.
3. Datorită acestei structuri, această substanță este capabilă să formeze legături de hidrogen, atât între aceleași molecule, cât și cu alți compuși care au un element puternic electronegativ în compoziție.

Pentru a vedea cum arată schematic oxidul de hidrogen în cauză, puteți vedea în fotografia de mai jos.

Proprietățile fizice ale oxidului de hidrogen

Pot fi identificate câteva caracteristici principale.

1. Starea agregată: gaz - abur, lichid, solid - zăpadă, gheață.
2. Punctul de fierbere este de 100⁰C (99,974).
3. Punctul de topire - 0⁰S.
4. Apa se poate comprima când este încălzită în intervalul de temperaturi de la 0-4⁰C. Aceasta explică formarea de gheață pe suprafață, care are o densitate mai scăzută și o conservare a vieții sub grosimea de oxid de hidrogen.
5. Capacitate mare de căldură, dar conductivitate termică foarte scăzută.
6. În starea lichidă de hidrogen, oxidul prezintă o viscozitate.
7. O proprietate specială poate fi apelată tensiunea superficială și formarea unui potențial electric negativ pe suprafața apei.

După cum am menționat mai sus, caracteristicile proprietăților depind de structură. Deci este aici. Abilitatea de a forma legături de hidrogen a condus la caracteristici similare ale acestui compus.

Oxid de hidrogen: proprietăți chimice

Din punctul de vedere al chimiei, activitatea apei este destul de mare. Mai ales când vine vorba de reacții însoțite de încălzire. Ce poate interactiona oxidul de hidrogen?

1. Cu metale, care într-o serie de solicitări sunt până la hidrogen. În același timp, cu cele mai active (până la aluminiu), nu sunt necesare condiții speciale, iar cele cu capacitate redusă de reacție reacționează numai cu aburi. Aceleași care stau după hidrogen nu pot să intre deloc în astfel de interacțiuni.
2. Cu metale nemetalice. Nu cu toată lumea, cu majoritatea. De exemplu, într-o atmosferă de fluor, apa arde cu o flacără violetă. De asemenea, reacția este posibilă cu clor, carbon, siliciu și alți atomi.
3. Cu oxizi de metal (bazici) și acid (nemetalici). În consecință, se formează alcalii și acizi. Printre metale, astfel de reacții sunt capabile de reprezentanți ai primelor două grupe de subgrupuri principale, cu excepția magneziului și beriliului. Metalele care formează oxizi de acid nu interacționează cu apa. Excepția este nisipul fluvial - SiO₂.

Ecuația reacțiilor oxidul de hidrogen, ca exemplu, se pot menționa următoarele: SO₃ + H₂O = H₂SO_4.

Distribuția în natură

Am constatat deja că această substanță este cea mai răspândită în lume. Denumiți procentul din obiecte.

1. Aproximativ 70% din greutatea corporală a oamenilor și a mamiferelor. Unii reprezentanți ai faunei constau în aproximativ 98% oxid de hidrogen (meduze).
2. 71% din Pamant este acoperit cu apa.
3. Cea mai mare masă este apa din Oceanul Mondial.
4. Aproximativ 2% sunt conținute în ghețari.
5. 0,63% este concentrată sub pământ.
6. 0,001% cade pe atmosferă (ceață).
7. Corpul de plante constă din 50% apă, unele chiar mai mult.
8. Mulți compuși se găsesc sub formă de hidrați cristalini care conțin apă legată.

Continuați această listă pentru o lungă perioadă de timp, deoarece este dificil să vă amintiți ceva care nu include apă sau o dată nu a fost inclus. Sau a fost format fără participarea acestui oxid.

Metode de obținere

Producția de oxid de hidrogen nu are importanță industrială. Este mai ușor să utilizați surse gata preparate - râuri, lacuri și alte corpuri de apă, decât să cheltuiți o cantitate imensă de energie și reactivi. Prin urmare, în laborator este adecvat să se obțină apă distilată, în plus.

În aceste scopuri, utilizați anumite dispozitive, cum ar fi cuburile de distilare. O astfel de apă este necesară pentru efectuarea multor interacțiuni chimice, deoarece materia primă conține o cantitate mare de impurități străine, săruri, ioni.

Rolul biologic

Pentru a spune că apa este folosită peste tot, nu spune nimic. Este de neconceput să vă imaginați viața fără această conexiune. Încă de dimineață până seara, oamenii îl folosesc în mod constant pentru scopuri interne și industriale.

Proprietățile oxidului de hidrogen înseamnă utilizarea acestuia ca solvent universal. Și nu numai în laborator. Dar la ființele vii, unde au loc în fiecare secundă mii de reacții biochimice.

De asemenea, apa în sine este un participant în multe sinteze, servind de asemenea ca un produs secundar format ca rezultat al acestora. Fiecare persoană de pe Pământ timp de 60 de ani trece prin el însuși aproximativ 50 de tone de această substanță uimitoare!

Se utilizează oxid de hidrogen:

• în toate ramurile industriei;
• medicament;
• sinteza chimică;
• în toate tipurile de producții;
• necesitățile gospodăriilor;
• agricultura.

Este dificil să determinați aria de viață în care puteți face fără apă. Singurele ființe vii care nu au oxid de hidrogen în compoziția lor și trăiesc fără ea sunt viruși. De aceea e greu pentru o persoană să lupte împotriva acestor organisme.