Hidrogen oksida: penyediaan dan sifat

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 05:36

Bahan yang paling penting dan meluas di planet kita, sudah tentu, air. Apa yang boleh dibandingkan dengan kepentingannya? Adalah diketahui bahawa kehidupan di Bumi menjadi mungkin hanya dengan kemunculan cecair. Apakah air (hidrogen oksida) dari sudut kimia? Apakah kandungannya dan apakah sifatnya? Mari cuba fahami artikel ini.

Hidrogen dan sebatiannya

Atom paling ringan dalam keseluruhan jadual berkala ialah hidrogen. Ia juga menduduki dua kedudukan, terletak dalam subkumpulan halogen dan dalam kumpulan pertama logam alkali. Apakah yang menerangkan ciri-ciri sedemikian? Struktur elektronik cangkerang atomnya. Ia hanya mempunyai satu elektron, yang bebas untuk meninggalkan dan melekat satu lagi pada dirinya sendiri, membentuk pasangan dan melengkapkan tahap luar.

Itulah sebabnya keadaan pengoksidaan utama dan satu-satunya unsur ini ialah +1 dan -1. Ia mudah bertindak balas dengan logam, membentuk hidrida - sebatian seperti garam tidak meruap pepejal berwarna putih.

Walau bagaimanapun, hidrogen juga mudah membentuk molekul bahan yang tidak menentu, berinteraksi dengan bukan logam. Contohnya:

• hidrogen sulfida H₂S;
• metanaCH₄;
• silane SiH₄ dan lain-lain.

Secara amnya, hidrogen membentuk banyak sebatian. Walau bagaimanapun, bahan terpenting di mana ia dimasukkan ialah hidrogen oksida, formulanya ialah H₂O. Ini adalah kompaun paling terkenal yang walaupun pelajar sekolah rendah yang belum biasa dengan kimia mengenali formulanya. Lagipun, air (dan ini adalah hidrogen oksida tertinggi) bukan sahaja bahan biasa, tetapi juga sumber kehidupan di planet kita.

Nama unsur itu mencerminkan intipati utamanya - hidrogen, iaitu, "melahirkan air". Seperti mana-mana oksida lain, yang ini juga merupakan sebatian binari dengan beberapa sifat fizikal dan kimia. Selain itu, terdapat ciri khas yang membezakan air daripada semua sebatian lain.

Juga kelas sebatian penting yang membentuk hidrogen ialah asid, kedua-dua organik dan mineral.

Sifat kimia hidrogen

Dari sudut pandangan aktiviti kimia, hidrogen ialah agen penurunan yang agak kuat. Dalam banyak tindak balas, ia hanya menunjukkan sifat sedemikian. Walau bagaimanapun, apabila berinteraksi dengan logam yang lebih kuat, ia menjadi agen pengoksidaan.

Sangat penting dalam industri ialah interaksi hidrogen dengan oksida logam. Lagipun, ini adalah salah satu cara untuk mendapatkan yang terakhir dalam bentuk yang paling tulen. Hydrogenthermy ialah kaedah metalurgi untuk sintesis logam tulen daripada oksidanya melalui pengurangan dengan hidrogen.

Tindak balas hidrogen dengan oksida mempunyai bentuk am berikut:Saya_xO_y + H₂=H₂O + Saya.

Sudah tentu, ini bukan satu-satunya cara untuk mensintesis logam tulen. Ada yang lain. Walau bagaimanapun, pengurangan oksida dengan hidrogen adalah proses pengeluaran yang agak menguntungkan dan tidak rumit secara bertenaga yang telah mendapat aplikasi yang meluas.

Juga menarik ialah fakta bahawa apabila dicampur dengan udara, gas hidrogen boleh membentuk campuran yang sangat mudah meletup. Namanya ialah gas letupan. Untuk melakukan ini, pencampuran hendaklah dilakukan pada kadar dua isipadu hidrogen setiap satu oksigen.

Air ialah hidrogen oksida

Hakikat bahawa oksida ini sangat penting, kami telah menyebut beberapa kali. Sekarang mari kita mencirikannya dari segi kimia. Adakah sebatian ini benar-benar tergolong dalam kelas bahan bukan organik ini?

Untuk melakukan ini, dia akan cuba menulis formula sedikit berbeza: H₂O=HON. Intinya adalah sama, bilangan atom adalah sama, namun, kini jelas bahawa kita mempunyai hidroksida di hadapan kita. Apakah sifat yang harus dimilikinya? Pertimbangkan pemisahan sebatian:

TIDAK=H⁺ + OH^-.

Akibatnya, sifatnya adalah berasid, kerana kation hidrogen terdapat dalam larutan. Selain itu, ia tidak boleh menjadi asas, kerana alkali hanya membentuk logam.

Oleh itu, nama lain yang mempunyai hidrogen oksida ialah asid yang mengandungi oksigen dengan komposisi paling ringkas. Oleh kerana jalinan kompleks sedemikian adalah ciri molekul tertentu, oleh itu, sifatnya akan menjadi istimewa. Dan sifat-sifat itu ditolakstruktur molekul, jadi kami akan menganalisisnya.

Struktur molekul air

Buat pertama kali, Niels Bohr memikirkan model ini, dan dia memiliki keutamaan dan kepengarangan dalam perkara ini. Mereka memasang ciri berikut.

1. Molekul air ialah dipol, kerana unsur-unsur yang membentuknya sangat berbeza dalam keelektronegatifan.
2. Bentuk segi tiga, hidrogen di pangkal dan oksigen di bahagian atas.
3. Disebabkan oleh struktur ini, bahan ini dapat membentuk ikatan hidrogen, kedua-duanya antara molekul dengan nama yang sama, dan dengan sebatian lain yang mempunyai unsur elektronegatif kuat dalam komposisinya.

Lihat cara hidrogen oksida yang dipersoalkan kelihatan secara skematik dalam foto di bawah.

Sifat fizikal hidrogen oksida

Beberapa ciri utama boleh dikenal pasti.

1. Keadaan pengagregatan: gas - wap, cecair, pepejal - salji, ais.
2. Takat didih - 100⁰C (99, 974).
3. Takat lebur - 0⁰C.
4. Air mampu mengecut apabila dipanaskan dalam julat suhu daripada 0-4⁰C. Ini menerangkan pembentukan ais di permukaan, yang mempunyai ketumpatan yang lebih rendah dan pemeliharaan kehidupan di bawah ketebalan hidrogen oksida.
5. Kapasiti haba tinggi tetapi kekonduksian terma sangat rendah.
6. Dalam keadaan cecair, hidrogen oksida mempamerkan kelikatan.
7. Ketegangan permukaan dan pembentukan negatifpotensi elektrik pada permukaan air.

Seperti yang kami nyatakan di atas, ciri sifat bergantung pada struktur. Jadi disini. Keupayaan untuk membentuk ikatan hidrogen telah membawa kepada sifat yang serupa dalam sebatian ini.

Hidrogen oksida: sifat kimia

Dari sudut kimia, aktiviti air agak tinggi. Terutama apabila ia datang kepada tindak balas yang disertai dengan pemanasan. Apakah yang boleh bertindak balas dengan hidrogen oksida?

1. Dengan logam, yang dalam satu siri voltan adalah sehingga hidrogen. Pada masa yang sama, dengan yang paling aktif (sehingga aluminium), syarat khas tidak diperlukan, dan mereka yang mempunyai keupayaan pengurangan yang lebih rendah bertindak balas hanya dengan wap. Mereka yang berdiri selepas hidrogen tidak mampu memasuki interaksi sedemikian sama sekali.
2. Dengan bukan logam. Bukan dengan semua orang, tetapi dengan majoriti. Sebagai contoh, dalam suasana fluorin, air terbakar dengan nyalaan ungu. Juga tindak balas boleh berlaku dengan klorin, karbon, silikon dan atom lain.
3. Dengan oksida logam (asas) dan berasid (bukan logam). Alkali dan asid terbentuk, masing-masing. Di antara logam, wakil dua kumpulan pertama subkumpulan utama mampu melakukan tindak balas sedemikian, kecuali magnesium dan berilium. Bukan logam yang membentuk oksida berasid berinteraksi dengan air semuanya. Pengecualian ialah pasir sungai - SiO₂.

Persamaan tindak balas untuk hidrogen oksida adalah sebagai contoh: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Tersebar di alam semula jadi

Kami telah mengetahui bahawa bahan ini -yang paling meluas di dunia. Mari kita nyatakan peratusan dalam objek.

1. Kira-kira 70% daripada berat badan manusia dan mamalia. Sesetengah fauna adalah kira-kira 98% hidrogen oksida (obor-obor).
2. 71% daripada Bumi diliputi air.
3. Jisim terbesar ialah air lautan.
4. Kira-kira 2% ditemui di glasier.
5. 0, 63% di bawah tanah.
6. 0.001% ialah atmosfera (kabut).
7. Badan tumbuhan adalah 50% air, sesetengah spesies lebih banyak lagi.
8. Banyak sebatian berlaku sebagai hidrat kristal yang mengandungi air terikat.

Senarai ini boleh diteruskan untuk masa yang lama, kerana sukar untuk mengingati apa-apa yang tidak termasuk air atau sekali tidak. Atau terbentuk tanpa penyertaan oksida ini.

Kaedah mendapatkan

Mendapatkan hidrogen oksida tidak mempunyai nilai industri. Lagipun, lebih mudah untuk menggunakan sumber siap - sungai, tasik dan badan air lain daripada menghabiskan sejumlah besar tenaga dan reagen. Oleh itu, di makmal, hanya sesuai untuk mendapatkan air suling yang sangat tulen.

Untuk tujuan ini, peranti tertentu digunakan, seperti kiub penyulingan. Air sedemikian diperlukan untuk menjalankan banyak interaksi kimia, kerana air yang tidak dirawat mengandungi sejumlah besar kekotoran, garam, ion.

Peranan biologi

Untuk mengatakan bahawa air digunakan di mana-mana adalah suatu pernyataan yang meremehkan. Tidak terfikir untuk membayangkan hidup anda tanpa hubungan ini. Daripadapagi dan sehingga malam, seseorang sentiasa menggunakannya untuk tujuan domestik dan industri.

Sifat hidrogen oksida bermaksud penggunaannya sebagai pelarut universal. Dan bukan sahaja di makmal. Tetapi juga pada makhluk hidup, di mana beribu-ribu tindak balas biokimia berlaku setiap saat.

Selain itu, air itu sendiri adalah peserta dalam banyak sintesis, ia juga berfungsi sebagai produk sampingan yang terhasil daripadanya. Setiap orang di Bumi melalui kira-kira 50 tan bahan yang menakjubkan ini dalam 60 tahun!

Hidrogen oksida digunakan:

• dalam semua industri;
• ubat;
• sintesis kimia;
• dalam semua jenis industri;
• keperluan isi rumah;
• pertanian.

Sukar untuk menentukan bidang kehidupan yang boleh anda lakukan tanpa air. Satu-satunya makhluk hidup yang tidak mempunyai hidrogen oksida dalam komposisi mereka dan hidup tanpanya adalah virus. Itulah sebabnya sukar bagi seseorang untuk melawan organisma ini.