Proprietăți chimice ale hidrogenului. Importanța hidrogenului în natură

Cel mai obișnuit element din univers este hidrogenul. În materia stelelor, ea are forma de nuclei - protoni - și este un material pentru procesele termonucleare. Aproape jumătate din masa Soarelui este formată și din molecule H₂

Poziția în sistemul periodic de elemente chimice Mendeleyev

Primul element care deschide sistemul periodic este hidrogenul. Masa sa atomică este de 1.0079. Are două izotopi stabili (contraum și deuteriu) și un izotop radioactiv (tritiu). Proprietățile fizice sunt determinate de locul nemetalului în tabelul elementelor chimice. În condiții normale, hidrogenul (formula sa este H₂) reprezintă un gaz care este aproape de 15 ori mai ușor decât aerul. Structura atomului elementului este unică: constă doar dintr-un nucleu și un electron. Molecula materiei este diatomică, particulele din ea sunt legate printr-o legătură covalentă nepolară. Intensitatea sa energetică este destul de ridicată - 431 kJ. Aceasta explică activitatea chimică scăzută a compusului în condiții normale. Formula electronică a hidrogenului este după cum urmează: H: H.

Substanța are o serie de proprietăți, care nu au analogi printre alte metale. Să luăm în considerare câteva dintre ele.

Solubilitate și conductivitate termică

Metalele sunt cele mai utilizate pentru căldură, dar hidrogenul se apropie de conductivitatea termică. Explicația fenomenului constă în viteza foarte mare de mișcare termică a moleculelor luminoase ale materiei, prin urmare, într-o atmosferă de hidrogen, obiectul încălzit se răcește de 6 ori mai repede decât în ​​aer. Compusul se poate dizolva bine în metale, de exemplu, aproape 900 de volume de hidrogen pot fi absorbite de un singur volum de paladiu. Metalele se pot alătura cu H₂ în reacțiile chimice în care se manifestă proprietățile oxidante ale hidrogenului. În acest caz se formează hidruri:

2Na + H₂ = 2 NaH.

În această reacție, atomii elementului iau electroni din particulele de metal, transformându-se în anioni cu o singură încărcare negativă. O substanță simplă H₂ în acest caz este un oxidant, care de obicei nu este tipic pentru el.

Hidrogenul ca agent de reducere

Combină metalele și hidrogenul nu numai cu o conductivitate termică ridicată, ci și cu capacitatea atomilor lor în procesele chimice de a renunța la propriii electroni, adică la oxidare. De exemplu, oxizii bazici reacționează cu hidrogenul. Reacția de oxidare-reducere se termină prin izolarea metalului pur și formarea de molecule de apă:

CuO + H₂ = Cu + H₂O.

Interacțiunea unei substanțe cu oxigenul prin încălzire conduce, de asemenea, la producerea de molecule de apă. Procesul este exotermic și este însoțit de eliberarea unei cantități mari de energie termică. Dacă amestecul de gaz H₂ și O₂ reacționează într-un raport de 2: 1, se numește un gaz exploziv, deoarece atunci când este aprins, explodează:

2H₂ + O₂ = 2H₂O.

Apa este oxid de hidrogen și joacă un rol important în formarea hidrosferei, a climatului și a vremii. Oferă un ciclu de elemente în natură, sprijină toate procesele de viață ale organismelor - locuitorii planetei noastre.

Interacțiunea cu nemetalele

Cele mai importante proprietăți chimice ale hidrogenului sunt reacțiile sale cu elemente nemetalice. În condiții normale molecule de hidrogen sunt suficient de inerți din punct de vedere chimic, prin urmare substanța poate reacționa numai cu halogeni, de exemplu cu fluor sau clor, fiind cea mai activă dintre toate metalele. Astfel, un amestec de fluor și hidrogen explodează în întuneric sau în frig și cu clor - când este încălzit sau în lumină. Produsele de reacție sunt halogenuri de hidrogen ale căror soluții apoase sunt cunoscute ca fluoruri și acizi de clorură. Cu azot, substanța interacționează la o temperatură de 450-500 de grade, o presiune de 30-100 mPa și în prezența unui catalizator:

N2 + 3H2 hArr-p, t, cat hArr- 2NH₃.

Proprietățile chimice ale hidrogenului considerate sunt de mare importanță pentru industrie. De exemplu, puteți obține un produs chimic valoros - amoniac. Este principala materie primă pentru producerea de îngrășăminte pe bază de acid nitric și azot: carbamidă, azotat de amoniu.

Substanțe organice

Reacția compusului între carbon și hidrogen conduce la producerea celei mai simple hidrocarburi - metan:

C + 2H₂ = CH_4.

Substanța este o parte esențială a naturii și a gaz petrolier asociat. Ele sunt folosite ca un bun combustibil și materie primă pentru industria sintezei organice.

În chimia compușilor de carbon, elementul face parte dintr-un număr imens de substanțe: alcani, alceni, carbohidrați, alcooli etc. Multe reacții ale compușilor organici cu molecule de H₂. Ei au un nume comun - hidrogenare sau hidrogenare. Astfel, aldehidele pot fi reduse prin hidrogen la alcooli, hidrocarburi nesaturate - până la alcani. De exemplu, etilena este transformată în etan:

C₂H₄ + H₂ = C₂H₆.

De importanță practică deosebită sunt proprietățile chimice ale hidrogenului, cum ar fi, de exemplu, hidrogenarea uleiurilor lichide: floarea soarelui, porumbul și uleiul de rapiță. Aceasta duce la producerea de grăsimi solide - salomasă, care este utilizată în producția de glicerină, săpun, stearină și soiuri de margarină solidă. Pentru a îmbunătăți aspectul și gustul produsului alimentar, se adaugă lapte, grăsimi animale, zahăr, vitamine.

În acest articol, am studiat proprietățile hidrogenului și am aflat rolul său în natură și în viața umană.