Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Репетитор по химии и биологии

Рассылка закрыта

При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Все о тренингах для бизнеса" на которую и рекомендуем вам подписаться.

Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.

←   Декабрь 2004   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Автор
Можаев Георгий Михайлович

Статистика

627 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Химия. Водород.


Информационный Канал Subscribe.Ru

Рассылка сайта "Репетитор по химии и биологии"
адрес сайта http://www.repetitor.h11.ru

Ведущий рассылки кандидат биологических наук,
старший научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта
репетитор по химиии и биологии Соколов Дмитрий Игоревич.

  • Со мной можно связаться по телефону в Санкт-Петербурге:
    (812) 585-85-12. Звонить после 20:00. Соколов Дмитрий Игоревич.

Здравствуйте! Поздравляю всех с наступающим Новым Годом! Желаю Вам, чтобы в новом году исполнились все Ваши желания! Абитуриенты! Желаю Вам поступить в институт и получить хорошее образование!

Сегодня мы продолжаем готовиться к экзамену по химии. Предлагаю Вам конспект на тему "Водород".

Водород

 

            Водород бы открыт английским физиком и был Г. Кавендишем в 1766 г.

            Нахождение в природе. Содержание водорода в земной коре, или его кларк, составляет 0,15 %. Этот элемент входит в состав многих минералов, всех органических соединений, а также воды, которая покрывает почти 3/4 поверхности Земного шара. В свободном состоянии водород встречается в небольших количествах в верхних слоях атмосферы и некоторых природных горючих газах.

            Физические свойства. При обычных условиях водород — газ без цвета и запаха. Водород — самый легкий из всех элементов: в 14,5 раза легче воздуха, слабо растворим в воде (в 100 объемах воды при комнатной температуре растворяются 2 объема водорода). При температуре -253 С и атмосферном давлении водород переходит в жидкое состояние, а при -259 С затвердевает. Из-за малой молекулярной массы он .легко диффундирует (проходит) через пористые перегородки и даже через нагретую металлическую перегородку. Вот почему резиновые шарики, наполненные водородом и очень тщательно завязанные, спустя некоторое время сдуваются. При повышенной температуре водород хорошо растворим во многих металлах (никеле, платине, палладии).

            В природе водород существует в виде трех изотопов: протий — с массовым числом 1, дейтерий — с массовым числом 2 и тритий — с массовым числом 3. 99,98 % природного водорода составляет протий.

            Химические свойства. Атом водорода имеет всего один электрон, поэтому при образовании химических соединений может легко отдавать его, либо образовывать одну общую электронную пару, либо присоединять еще один электрон, образуя двухэлектронную внешнюю оболочку, как у благородного газа гелия.

            Из-за малого заряда ядра атом водорода сравнительно слабо притягивает электроны и может присоединять их только в том случае, когда другой элемент легко их отдает. Такими элементами являются щелочные и щелочноземельные металлы, которые при нагревавши в атмосфере водорода образуют солеобразные соединения — гидриды:

2 К+ Н2 = 2 КН (гидрид калия)

  Са + Н2 = СаН2 (гидрид кальция)

            Для водорода более характерны соединения, в которых он проявляет положительную степень окисления. Он взаимодействует со многими неметаллами. В зависимости от активности неметаллов реакция может протекать с различной скоростью. Так, со фтором водород взаимодействует всегда со взрывом:

 F2 + H2 = 2 НF {фтороводород)

Хлор взаимодействует с водородом значительно спокойнее: в темноте и без нагревания реакция протекает довольно медленно, на свету — значительно быстрее, а при наличии инициатора (искра, нагревание) — моментально и со взрывом. Поэтому смесь хлора и водорода является гремучей и требует чрезвычайной осторожности в обращении. Водород хорошо горит в атмосфере хлора. Во всех случаях реакция водорода с хлором протекает по уравнению

Н2 + С12 = 2 НС1 (хлороводород)

С бромом и иодом водород реагирует очень медленно.

            Так же активно, как с хлором, водород реагирует и с кислородом

 2 Н2 + О2 = 2 Н2О 

Смесь водорода с кислородом тоже является гремучей и при наличии инициатора взрывается.

            С другими неметаллами водород реагирует либо при высокой температуре, либо при высоких. температуре и давлении. Например, с серой водород реагирует только при нагревании, а с азотом — при нагревании и высоком давлении:

Н2 + S = Н2S (сероводород)

3 H2 + N2 = 2 NН3 (аммиак) 

            Водород может отнимать кислород или галогены от многих металлов и неметаллов. В этом случае он выступает как восстановитель:

 СuО + Н2 = Сu + Н2О

 СuСl2 + Н2 = Сu + 2 НС1

Эти реакции используются в металлургии для получения свободных металлов. Они, как правило, протекают при высоких температурах. Чем активнее металл, тем более высокая температура требуется для его восстановления.

            Атомарный водород более активен, чем молекулярный, поэтому все характерные для водорода реакции с атомарными водородом протекают более энергично. Если молекулярный водород восстанавливает металлы из .солей только при нагревании, то атомарный водород может восстанавливать многие металлы из их солей даже в водных растворах.

            Образование молекулы водорода из его атомов сопровождается выделением большого количества теплоты:

 Н + Н = Н2 + 435 кДж

 Если направить ток газа, содержащего атомарный водород, на твердое тело, то за счет. теплоты, выделяющейся вследствие образовании молекул водорода из атомов, температура поверхности тела повысится до 4000 С. Эту реакцию используют при сварочных работах.

            Получение. В лабораторных условиях водород получают:

            1) взаимодействием металла (чаще всего цинка) с соляной или разбавленной серной кислотой:

 Zn + 2 НСl = ZnС12 + Н2­

В ионной форме уравнение имеет следующий вид:

 Zn + 2 Н+ = Zn2+ + Н2­

Реакцию проводят в аппарате Киппа. В средний шар загружают гранулированный' цинк, а верхний при закрытом кране заполняют раствором кислоты. В работающем аппарате кислота из верхнего шара опускается в нижнюю емкость, откуда попадает в средний шар, где реагирует с цинком. Реакция при открытом кране продолжается до полного растворения цинка. Если кран закрыть, водород из среднего шара не выходит и вытесняет из него кислоту в нижнюю емкость, откуда избыток ее переходит в верхний шар. Реакция прекращается. Как только кран открывают, кислота снова контактирует с цинком, образуется водород;

            2) взаимодействием со щелочами металлов, гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами (алюминий, цинк): 

Zn + 2 КОН + 2 Н2О = К2[Zn(ОН)4] + Н2­

2 А1 + 6 КОН + 6 Н2О = 2 К3[А1(ОН)6] + 3 Н2­

            3) электролизом воды, к которой для увеличения электроводности прибавляют электролит — щелочь или сульфат щелочного металла. Хлориды для этой цели менее пригодны, так как при их электролитическом разложении на аноде выделяется хлор.

            В промышленности водород получают другими способами:

            1) обработкой раскаленного угля водяным паром в специальных аппаратах — газогенераторах. В результате взаимодействия водяного пара с углеродом образуется так называемый водяной газ, состоящий из водорода и монооксида углерода:

С + Н2О = СО + Н2

 При обработке водяного газа водяным паром в присутствии железного катализатора монооксид углерода превращается в диоксид, который легко растворяется в воде при повышенном давлении или в растворах щелочей:

 СО + Н2О = СО2 + Н2

 СО2 + Н2О Û Н2СО3

 СО2 + 2 КОН = К2СО3 + Н2О

            2) конверсией (превращением) метана с водяным паром, углекислым газом или смесью водяного пара и углекислого газа:

СН4 + Н2О = СО + 3 Н2

СН4 + СО2 = 2 СО + 2 Н2

3 СН4 + СО2 + 2 Н2О = 4 СО + 8 Н2

Эти процессы протекают при температуре около 1000 С в присутствии катализатора на основе никеля с добавками оксидов магния, алюминия и других металлов. Полученная смесь может использоваться как сырье для производства различных органических веществ (метанола, альдегидов, углеводородов и др.) или получения водорода (смесь обрабатывают водяным паром, как показало выше);

            3) как побочный продукт производства хлора и гтдроксидов щелочных металлов электролизом растворов их хлоридов.

            Применение. Водород — ценное сырье для химической промышленности. Он, используется для получения аммиака, метанола, альдегидов, углеводородов, превращения жидких жиров в твердые (гидрогенизация), производства жидкого топлива гидрогенизацией углей и мазута. В металлургии водород используют как восстановитель оксидов или хлоридов для получения металлов и неметаллов (германия, кремния, галлия, циркония, гафния, молибдена, вольфрама и др.). Благодаря высокой температуре горения в кислороде водород применяют также при резке и сварке металлов (автоген).

http://subscribe.ru/
http://subscribe.ru/feedback/		 Подписан адрес:
Код этой рассылки: job.education.newrepetitor		 Отписаться
В избранное