Водород первый элемент Периодической системы (1-й период, порядковый номер 1). Не имеет полной аналогии с остальными химическими элементами и не принадлежит ни к какой группе (в таблицах условно помещается в IA и/или в VIIA-группу).Атом водорода наименьший по размерам и самый легкий среди атомов всех элементов. Электронная формула атома 1s1, характерные степени окисления 0, +I и реже I. Состояние HI считается устойчивым (соединения с H-I сильные восстановители).Шкала степеней окисления водорода:По электроотрицательности (2,10) водород занимает промежуточное положение между типичными металлами и типичными неметаллами. Проявляет амфотерные свойства металлические и неметаллические. Входит в состав катионов (катионы оксония Н3O+ и аммония NH4+, аквакатионы металлов) и многочисленных анионов кислых кислотных остатков (HS-, HCO3- и др.).Природный водород содержит изотоп 1Н протий с примесью стабильного изотопа 2H(D)P дейтерия и следами радиоактивного изотопа 3Н(Т)P трития (на Земле всего 2Pкг трития). В химии символом Н в формулах веществ обозначается содержащаяся в них природная смесь изотопов с преобладанием изотопа протий, а сами вещества рассматриваются как почти изотопночистые соединения протия.Водород наиболее распространенный элемент в космосе (Солнце, большие планеты Юпитер и Сатурн, звезды, межзвездная среда, туманности); вPсостав космической материи входит 63P% Н, 36P% Не и 1P% всех остальных элементов.В природе третий по химической распространенности элемент (после О и Si), основа гидросферы. Встречается в химически связанном виде (вода, живые организмы, нефть, природный уголь, минералы), содержится в верхних слоях атмосферы.Водород Н2. Простое вещество. Бесцветный газ без запаха и вкуса. Молекула содержит ковалентную ?-связь Н Н. Очень легкий, термически устойчивый до 2000P`C. Весьма мало растворим в воде. Хемосорбируется металлами Fe, Ni, Pd, Pt, где находится в атомном состоянии.Водород Н2 может проявлять в одних условиях восстановительные свойства (чаще), в других окислительные свойства (реже):восстановитель Н20 2е- = 2НIокислитель Н20P+ 2е- = 2Н-IСильный восстановитель при высоких температурах, водород реагирует с неметаллами и оксидами малоактивных металлов, выполняет роль окислителя в реакциях с типичными металлами:Очень высокой восстановительной способностью обладает атомарный водород Н0 (водород in statu nascendi, лат.,P в момент возникновения), который получают непосредственно в зоне проводимой реакции (время жизни Н0 0,5 с); например, гранулы магния вносят в подкисленный раствор переманганата калия, протекают реакции:а)Pобразование атомарного водородаMg + 2Н+ = Mg2+ + 2Н0б)Pвосстановление перманганат-иона атомарным водородом5Н0 + 3H+ + MnO4- = Mn2+ + 4Н2OДругой пример восстановление нитробензола в анилин (реакция Зинина):а)PFe + 2Н+ = Fe2+ + 2Н0б)PC6H5NO2 + 6Н0 = C6H5NH2 + 2Н2OПолучить атомарный водород можно также пропусканием водорода Н2 над никелевым катализатором.Атомарный водород легко восстанавливает при комнатной температуре весьма устойчивые соединения, например KNO3 и O2:2Н0 (Zn, разб. HCl) + KNO3 = KNO2 + H2O2H0 (Zn, разб. HCl) + O2 = Н2O2Аналогично протекают реакции при использовании амфигенов (Zn, Al) в щелочной среде:а)PZn + 2OH- + 2H2O = [Zn(OH)4]2- + 2Н0б) 8Н0 + KNO3 = NH3^ + КОН + 2Н2O (кипячение)Качественная реакция сгорание собранного в пробирку водорода с «хлопком» («гремучая» смесь с воздухом при содержании Н2 4 74P% по объему).Применяется водород как восстановитель и гидрирующий агент в синтезе технически важных продуктов (редкие металлы, NH3, НCl, органические вещества).Вода Н2O. Бинарное соединение. Бесцветная жидкость (слой более 5Pм толщиной окрашен в голубой цвет), без вкуса и запаха. Молекула имеет строение дважды незавершенного тетраэдра [:: ОН2] (sр3-гибридизация). Летучее вещество, термически устойчивое до 1000P`C.В обычных условиях полярные молекулы воды образуют между собой водородные связи. Это обусловливает аномалию температур плавления и кипения воды они значительно выше, чем у ее химических аналогов (H2S и других). Затвердевание воды в лед сопровождается увеличением объема на 9P%, т.Pе. лед легче жидкой воды (вторая аномалия воды). Наибольшую плотность вода имеет не приP0P`C, а при 4P`C (третья аномалия воды). Твердая вода (лед) легко возгоняется.Природная вода по изотопному составу водорода в основном 1Н2O с примесью 1Н2НО и 2Н2O, по изотопному составу кислорода в основном Н216O с примесью Н218O и Н217O. В малой степени подвергается диссоциации до Н+, или, точнее, до Н3O+, и ОН; очень слабый электролит. Катион оксония Н3O+ имеет строение незавершенного тетраэдра [: O(Н)3] (sр3-гибридизация). Образует кристаллогидраты со многими солями, аквакомплексы с катионами металлов. Реагирует с металлами, неметаллами, оксидами. Вызывает электролитическую диссоциацию кислот, оснований и солей, гидролизует многие бинарные соединения и соли. Подвергается электролизу в присутствии сильных электролитов. Почти универсальный жидкий растворитель неорганических веществ.Для химических целей природную воду очищают перегонкой (дистиллированная вода), для промышленных целей умягчают, устраняя «временную» и «постоянную» жесткость, или полностью обессоливают, пропуская через иониты в кислотной Н+-форме и щелочной ОН- форме (ионы солей осаждаются на ионитах, а ионы Н+ и ОН- переходят в воду и взаимно нейтрализуются). Питьевую воду обеззараживают хлорированием (старый способ) или озонированием (современный, но дорогой способ; озон не только окисляет вредные примеси подобно хлору, но и увеличивает содержание растворенного кислорода).Уравнения важнейших реакций:Примеры гидролиза бинарных соединений:6H2O + Al2S3 = 2Al(ОН)3v + 3H2S^2H2O + SF4 = SO2^ + 4HF^ (40 60P`C)6H2O + Mg3N2 = 3Mg(OH)2v + 2NH3^ (кипячение)2H2O + CaC2 = Ca(OH)2v + C2H2^Вода окислитель за счет HI:Электролиз воды:Электропроводность чистой (дистиллированной) воды весьма мала, поэтому электролиз проводят в присутствии сильных электролитов.а)Pв нейтральном растворе (электролит Na2SO4)катод 2H2O + 2е- = H2^ + 2OHанод 2Н2O 4е- = O2^ + 4H+растворPОН- + Н+ = Н2Oб)Pв кислом растворе (электролит H2SO4)катод 2Н+ + 2е- = Н2^анод 2Н2O 4е- = O2^ + 4Н+в)Pв щелочном растворе (электролит NaOH)катод 2Н2O + 2е- = Н2^ + 2OН-анод 4OН- 4е- = O2^ + 2Н2OОдин из методов обнаружения воды основан на переходе во влажной атмосфере белого сульфата меди(II) CuSO4 в голубой медный купорос CuSO4 5Н2O.Известна изотопная разновидность воды тяжелая вода D2O (2Н2O); вPприродных водах массовое отношение D2O: Н2O = 1: 6000.Плотность, температуры плавления и кипения тяжелой воды выше, чем у обыкновенной. Растворимость большинства веществ в тяжелой воде значительно меньше, чем в обычной воде. Она ядовита, так как замедляет биологические процессы в живых организмах. Тяжелая вода накапливается в остатке электролита при многоразовом электролизе воды. Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.Гидрид кальция СаН2. Бинарное соединение. Белый, имеет ионное строение Са2+(Н-)2. При плавлении разлагается. Чувствителен к кислороду воздуха. Сильный восстановитель, реагирует с водой, кислотами. Применяется как твердый источник водорода (1Pкг СаН2 дает 1000 л Н2), осушитель газов и жидкостей, аналитический реагент для количественного определения воды в кристаллогидратах.Уравнения важнейших реакций:СаН2 = Н2 + Са (особо чистый)P(выше 1000P`C)СаН2 + 2Н2O = Са(ОН)2 + 2Н2^СаН2 + 2НCl (разб.) = СаCl2 + 2Н2^СаН2 + O2 = Н2O + СаО (особо чистый)P(300 400P`C)ЗСаН2 + N2 = ЗН2 + Ca3N2P(выше 1000P`C)ЗСаН2 + 2КClO3 = 2КCl + ЗСаО + ЗН2OP(450 550P`C)СаН2 + H2S = CaS + 2Н2P(500 600P`C)Получение: обработка нагретого кальция водородом. Хлор элемент 3-го периода и VII А-группы Периодической системы, порядковый номер 17. Электронная формула атома [10Ne]3s23p5, характерные степени окисления 0, -I, +I, +V и +VII. Наиболее устойчиво состояние Cl-I. Шкала степеней окисления хлора:Хлор обладает высокой электроотрицательностью (2,83), проявляет неметаллические свойства. Входит в состав многих веществ оксидов, кислот, солей, бинарных соединений.В природе двенадцатый по химической распространенности элемент (пятый среди неметаллов). Встречается только в химически связанном виде. Третий по содержанию элемент в природных водах (после О и H), особенно много хлора в морской воде (до 2P% по массе). Жизненно важный элемент для всех организмов.Хлор Cl2. Простое вещество. Желто-зеленый газ с резким удушливым запахом. Молекула Cl2 неполярна, содержит ?-связь CI Cl. Термически устойчив, негорюч на воздухе; смесь с водородом взрывается на свету (водород сгорает в хлоре):Хорошо растворим в воде, подвергается в ней дисмутации на 50P% и полностью в щелочном растворе:Раствор хлора в воде называют хлорной водой, на свету кислота НClO разлагается на НCl и атомарны
7.PНеметаллы главных подгрупп IV VII групп / Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ
Комментариев нет:
Отправить комментарий