Szerves kémia. Miért nem ég a víz, bár éghető anyagokból áll (hidrogén és oxigén) Amikor égés történik

Oxigén- az egyik leggyakoribb elem a Földön. A földkéreg, a bolygó külső héja tömegének körülbelül a felét teszi ki. Hidrogénnel kombinálva vizet képez, amely a Föld felszínének több mint kétharmadát borítja.

Nem látjuk az oxigént, nem érezzük sem ízét, sem szagát. Azonban a levegő egyötödét teszi ki, és nélkülözhetetlen az élethez. Ahhoz, hogy élhessünk, nekünk, akárcsak az állatoknak és a növényeknek, lélegezni kell.

Az oxigén nélkülözhetetlen résztvevője az élő szervezet bármely mikroszkopikus sejtjében lezajló kémiai reakcióknak, amelyek eredményeként a tápanyagok lebomlanak, és az élethez szükséges energia szabadul fel. Ez az oka annak, hogy az oxigén minden élőlény számára annyira szükséges (néhány mikrobák kivételével).

Égéskor az anyagok oxigénnel egyesülnek, hő és fény formájában energiát szabadítanak fel.

Hidrogén

Az Univerzum legelterjedtebb eleme az hidrogén. Ez teszi ki a legtöbb csillag nagy részét. A Földön a legtöbb hidrogén (kémiai jele H) oxigénnel (O) egyesül, és víz (H20) keletkezik. A hidrogén a legegyszerűbb és legkönnyebb kémiai elem, mivel minden atomja csak egy protonból és egy elektronból áll.

A 20. század elején a léghajókat és a nagy repülőgépeket hidrogénnel töltötték meg. A hidrogén azonban nagyon gyúlékony. Több tűz okozta katasztrófa után a léghajókban már nem használtak hidrogént. Manapság egy másik könnyű gázt használnak a repülésben - a nem gyúlékony héliumot.

A hidrogén a szénnel egyesül, és szénhidrogéneknek nevezett anyagokat képez. Ide tartoznak a földgázból és kőolajból származó termékek, például a propán- és butángázok, vagy a folyékony benzin. A hidrogén a szénnel és az oxigénnel is összekapcsolódik, és szénhidrátokat képez. A burgonyában és a rizsben lévő keményítő, a répában lévő cukor szénhidrát.

A Nap és más csillagok többnyire hidrogénből állnak. A csillag közepén a szörnyű hőmérséklet és nyomás arra kényszeríti a hidrogénatomokat, hogy egyesüljenek egymással, és egy másik gázzá - héliummá - alakuljanak. Ez hatalmas mennyiségű energiát szabadít fel hő és fény formájában.

10.1.Hidrogén

A "hidrogén" elnevezés kémiai elemre és egyszerű anyagra egyaránt utal. Elem hidrogén hidrogénatomokból áll. Egyszerű anyag hidrogén hidrogén molekulákból áll.

a) A hidrogén kémiai eleme

Az elemek természetes sorozatában a hidrogén sorszáma 1. Az elemek rendszerében a hidrogén az IA vagy VIIA csoport első periódusában található.

A hidrogén az egyik leggyakoribb elem a Földön. A Föld légkörében, hidroszférájában és litoszférájában (együttesen földkéregnek nevezett) hidrogénatomok móltörtje 0,17. Vízben, sok ásványi anyagban, olajban, földgázban, növényekben és állatokban található. Az átlagos emberi test körülbelül 7 kilogramm hidrogént tartalmaz.

A hidrogénnek három izotópja van:
a) könnyű hidrogén protium,
b) nehéz hidrogén – deutérium(D),
c) szupernehéz hidrogén trícium(T).

A trícium instabil (radioaktív) izotóp, így gyakorlatilag soha nem található meg a természetben. A deutérium stabil, de nagyon kevés van belőle: w D = 0,015% (az összes földi hidrogén tömegének). Ezért a hidrogén atomtömege nagyon kevéssé különbözik 1 Dn-től (1,00794 Dn).

b) Hidrogénatom

A kémia tanfolyam korábbi részeiből már ismeri a hidrogénatom alábbi jellemzőit:

A hidrogénatom vegyértékképességét egy elektron jelenléte határozza meg egyetlen vegyértékpályán. A nagy ionizációs energia miatt a hidrogénatom nem hajlandó elektront feladni, a nem túl nagy elektronaffinitási energia pedig enyhe hajlamhoz vezet az elektron elfogadására. Következésképpen a kémiai rendszerekben a H-kation képződése lehetetlen, és a H-aniont tartalmazó vegyületek nem túl stabilak. Így a hidrogénatom nagy valószínűséggel kovalens kötést hoz létre más atomokkal egy páratlan elektronja miatt. Mind anion, mind kovalens kötés kialakulása esetén a hidrogénatom egyértékű.
Egy egyszerű anyagban a hidrogénatomok oxidációs állapota nulla, a legtöbb vegyületben a hidrogén +I oxidációs állapotú, és csak a legkevésbé elektronegatív elemek hidridjeiben van a hidrogén oxidációs állapota –I.
A hidrogénatom vegyértékképességére vonatkozó információkat a 28. táblázat tartalmazza. Egy kovalens kötéssel bármely atomhoz kötött hidrogénatom vegyértékállapotát a táblázatban a „H-” szimbólum jelzi.

28. táblázat.A hidrogénatom vegyértéklehetőségei

Valencia állapot				Példák vegyszerekre
			én 0 -ÉN	HCl, H 2 O, H 2 S, NH 3, CH 4, C 2 H 6, NH 4 Cl, H 2 SO 4, NaHCO 3, KOH H 2 B 2 H 6 , SiH 4 , GeH 4
				NaH, KH, CaH 2, BaH 2

c) Hidrogén molekula

A H2 kétatomos hidrogénmolekula akkor jön létre, amikor a hidrogénatomok az egyetlen lehetséges kovalens kötéssel kötődnek. A kapcsolat cseremechanizmussal jön létre. Az elektronfelhők átfedésének módja szerint ez egy s-kötés (10.1. ábra A). Mivel az atomok azonosak, a kötés nem poláris.

Atomközi távolság (pontosabban egyensúlyi atomi távolság, mert az atomok rezegnek) egy hidrogénmolekulában r(H–H) = 0,74 A (10.1. ábra). V), ami lényegesen kisebb, mint a pálya sugarainak összege (1,06 A). Következésképpen a kötött atomok elektronfelhői mélyen átfedik egymást (10.1. ábra b), és a hidrogénmolekulában lévő kötés erős. Erre utal a kötési energia meglehetősen magas értéke is (454 kJ/mol).
Ha a molekula alakját a határfelülettel jellemezzük (hasonlóan az elektronfelhő határfelületéhez), akkor azt mondhatjuk, hogy a hidrogénmolekula enyhén deformált (megnyúlt) gömb alakú (10.1. ábra). G).

d) Hidrogén (anyag)

Normál körülmények között a hidrogén színtelen és szagtalan gáz. Kis mennyiségben nem mérgező. A szilárd hidrogén 14 K (–259 °C) hőmérsékleten olvad, a folyékony hidrogén pedig 20 K (–253 °C) hőmérsékleten forr. Alacsony olvadás- és forráspont, nagyon kis hőmérséklet-tartomány a folyékony hidrogén létezéséhez (csak 6 °C), valamint az olvadás (0,117 kJ/mol) és a párolgás (0,903 kJ/mol) moláris hői. ) azt jelzik, hogy a hidrogénben az intermolekuláris kötések nagyon gyengék.
Hidrogénsűrűség r(H 2) = (2 g/mol): (22,4 l/mol) = 0,0893 g/l. Összehasonlításképpen: az átlagos levegősűrűség 1,29 g/l. Vagyis a hidrogén 14,5-szer „könnyebb” a levegőnél. Vízben gyakorlatilag nem oldódik.
Szobahőmérsékleten a hidrogén inaktív, de hevítve sok anyaggal reakcióba lép. Ezekben a reakciókban a hidrogénatomok növelhetik vagy csökkenthetik oxidációs állapotukat: H 2 + 2 e– = 2Н –I, Н 2 – 2 e– = 2Н +I.
Az első esetben a hidrogén oxidálószer, például nátriummal vagy kalciummal való reakciókban: 2Na + H 2 = 2NaH, ( t) Ca + H 2 = CaH 2 . ( t)
De a hidrogén redukáló tulajdonságai jellemzőbbek: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( t)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( t)
Melegítéskor a hidrogént nemcsak oxigén, hanem néhány más nemfém is oxidálja, például fluor, klór, kén és még nitrogén is.
A laboratóriumban a reakció eredményeként hidrogén keletkezik

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

A cink helyett használhatunk vasat, alumíniumot és néhány más fémet, kénsav helyett pedig más híg savakat. A keletkező hidrogént egy kémcsőbe gyűjtjük a víz kiszorításával (lásd 10.2. ábra). b) vagy egyszerűen egy fordított lombikba (10.2. ábra A).

Az iparban a hidrogént nagy mennyiségben állítják elő földgázból (főleg metánból), 800 °C-os vízgőzzel reagáltatva nikkelkatalizátor jelenlétében:

CH4 + 2H 2O = 4H2 +CO 2 ( t, Ni)

vagy kezelje a szenet magas hőmérsékleten vízgőzzel:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( t)

A tiszta hidrogént a vízből elektromos árammal történő lebontással nyerik (elektrolízisnek alávetve):

2H 2O = 2H 2 + O 2 (elektrolízis).

e) Hidrogénvegyületek

A hidrideket (hidrogént tartalmazó bináris vegyületek) két fő típusra osztják:
a) illékony (molekuláris) hidridek,
b) sószerű (ionos) hidridek.
Az IVA – VIIA csoportok elemei és a bór molekuláris hidrideket alkotnak. Ezek közül csak a nemfémeket alkotó elemek hidridjei stabilak:

B2H6;CH4; NH3; H2O; HF
SiH4;PH3; H2S; HCl
AsH3; H2Se; HBr
H2Te; SZIA
A víz kivételével ezek a vegyületek szobahőmérsékleten gáz halmazállapotú anyagok, innen ered a nevük - „illékony hidridek”.
A nemfémeket alkotó elemek egy része összetettebb hidridekben is megtalálható. Például a szén a C általános képlettel rendelkező vegyületeket képezi n H 2 n+2 , C n H 2 n, C n H 2 n–2 és mások, hol n nagyon nagy lehet (ezeket a vegyületeket a szerves kémia tanulmányozza).
Az ionos hidridek közé tartoznak az alkáli-, alkáliföldfém- és magnézium-hidridek. E hidridek kristályai H-anionokból és fémkationokból állnak a legmagasabb oxidációs állapotú Me vagy Me 2 (az elemrendszer csoportjától függően).

LiH
Nem	MgH 2
KH	CaH2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

Mind az ionos, mind a szinte minden molekuláris hidrid (a H 2 O és a HF kivételével) redukálószer, de az ionos hidridek sokkal erősebb redukáló tulajdonságokat mutatnak, mint a molekuláris hidridek.
A hidrogén a hidrideken kívül a hidroxidok és egyes sók része. Ezeknek az összetettebb hidrogénvegyületeknek a tulajdonságait a következő fejezetekben ismerheti meg.
Az iparban előállított hidrogén fő fogyasztói az ammónia- és nitrogénműtrágyákat gyártó üzemek, ahol az ammóniát közvetlenül nitrogénből és hidrogénből nyerik:

N2+3H22NH3 ( R, t, Pt – katalizátor).

A hidrogént nagy mennyiségben használják fel metil-alkohol (metanol) előállítására a 2H 2 + CO = CH 3 OH ( t, ZnO – katalizátor), valamint a hidrogén-klorid előállítása során, amelyet közvetlenül klórból és hidrogénből nyernek:

H2+Cl2=2HCl.

Néha a hidrogént a kohászatban redukálószerként használják tiszta fémek előállításához, például: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. Milyen részecskékből állnak az a) protium, b) deutérium, c) trícium magjai?
2. Hasonlítsa össze a hidrogénatom ionizációs energiáját más elemek atomjainak ionizációs energiájával! Melyik elemhez áll a legközelebb a hidrogén e jellemző alapján?
3. Tegye ugyanezt az elektronaffinitási energiával
4. Hasonlítsa össze a kovalens kötés polarizációs irányát és a hidrogén oxidációs fokát a következő vegyületekben: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5.Írja fel a hidrogén legegyszerűbb, molekuláris, szerkezeti és térbeli képletét! Melyiket használják leggyakrabban?
6. Gyakran mondják: „A hidrogén könnyebb, mint a levegő.” Mit is jelent ez? Milyen esetekben érthető szó szerint ez a kifejezés, és milyen esetekben nem?
7. Állítsa össze a kálium- és kalcium-hidridek, valamint az ammónia, hidrogén-szulfid és hidrogén-bromid szerkezeti képleteit.
8. A hidrogén olvadás- és párolgáshőjének ismeretében határozza meg a megfelelő fajlagos mennyiségek értékeit.
9. A hidrogén alapvető kémiai tulajdonságait bemutató négy reakció mindegyikéhez hozzon létre egy elektronikus mérleget. Jelölje meg az oxidáló- és redukálószereket.
10. Határozza meg laboratóriumi módszerrel a 4,48 liter hidrogén előállításához szükséges cink tömegét!
11. Határozza meg 30 m 3 metán és vízgőz keverékéből 1:2 térfogatarányban vett hidrogén tömegét és térfogatát 80%-os hozammal.
12. Készítsen egyenleteket a hidrogén a) fluorral, b) kénnel való kölcsönhatása során fellépő reakciókra!
13. Az alábbi reakcióvázlatok az ionos hidridek alapvető kémiai tulajdonságait mutatják be:

a) MH + O 2 MOH ( t); b) MH + Cl 2 MCl + HCl ( t);
c) MH + H20 MOH + H2; d) MH + HCl(p) MCl + H 2
Itt M lítium, nátrium, kálium, rubídium vagy cézium. Írja fel a megfelelő reakciók egyenleteit, ha M nátrium! Mutassa be a kalcium-hidrid kémiai tulajdonságait reakcióegyenletekkel!
14. Az elektronegyensúly módszerével alkosson egyenleteket a következő reakciókhoz, amelyek szemléltetik egyes molekuláris hidridek redukáló tulajdonságait:
a) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( t); b) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( t); c) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( t).

10.2 Oxigén

A hidrogénhez hasonlóan az "oxigén" szó egy kémiai elem és egy egyszerű anyag neve is. Az egyszerű dolgokon kívül" oxigén"(dioxigén) kémiai elem az oxigén egy másik egyszerű anyagot képez, amelyet " ózon"(trioxigén). Ezek az oxigén allotróp módosulatai. Az oxigén anyag O 2 oxigénmolekulákból, az ózon anyag pedig O 3 ózonmolekulákból áll.

a) Oxigén kémiai elem

Az elemek természetes sorozatában az oxigén sorszáma 8. Az elemek rendszerében az oxigén a második periódusban van a VIA csoportban.
Az oxigén a legelterjedtebb elem a Földön. A földkéregben minden második atom oxigénatom, vagyis a Föld légkörében, hidroszférájában és litoszférájában az oxigén moláris hányada körülbelül 50%. Az oxigén (anyag) a levegő összetevője. Az oxigén térfogati hányada a levegőben 21%. Az oxigén (egy elem) megtalálható a vízben, számos ásványi anyagban, valamint növényekben és állatokban. Az emberi test átlagosan 43 kg oxigént tartalmaz.
A természetes oxigén három izotópból áll (16 O, 17 O és 18 O), amelyek közül a legkönnyebb 16 O izotóp a leggyakoribb, ezért az oxigén atomtömege megközelíti a 16 Dn-t (15,9994 Dn).

b) Oxigénatom

Ismeri az oxigénatom alábbi jellemzőit.

29. táblázat.Az oxigénatom vegyértéklehetőségei

Valencia állapot				Példák vegyszerekre
				Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 *
			–II -ÉN 0 +I +II	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SiO 2, H 2 SO 4, HNO 2, HClO 4, COCl 2, H 2 O 2 O2** O2F2 OF 2
				NaOH, KOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 Na 2 O 2, K 2 O 2, CaO 2, BaO 2
				Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3

* Ezek az oxidok ionos vegyületeknek is tekinthetők.
** A molekulában lévő oxigénatomok nincsenek ebben a vegyértékállapotban; ez csak egy példa egy olyan anyagra, amelynek oxigénatomjainak oxidációs állapota nulla
A nagy ionizációs energia (mint a hidrogéné) megakadályozza, hogy az oxigénatomból egyszerű kation képződjön. Az elektron affinitási energiája meglehetősen magas (majdnem kétszerese a hidrogénének), ami nagyobb hajlamot biztosít az oxigénatom számára az elektronszerzésre és az O 2A anionok képzésére. De az oxigénatom elektronaffinitási energiája még mindig alacsonyabb, mint a halogénatomoké, sőt a VIA csoport más elemeié. Ezért az oxigén anionok ( oxid ionok) csak oxigénvegyületekben léteznek olyan elemekkel, amelyek atomjai nagyon könnyen adják fel az elektronokat.
Két párosítatlan elektron megosztásával egy oxigénatom két kovalens kötést tud kialakítani. Két magányos elektronpár a gerjesztés lehetetlensége miatt csak donor-akceptor kölcsönhatásba léphet. Így a kötési multiplicitás és a hibridizáció figyelembevétele nélkül az oxigénatom az öt vegyértékállapot valamelyikében lehet (29. táblázat).
Az oxigénatom legtipikusabb vegyértékállapota az W k = 2, azaz két kovalens kötés kialakulása két párosítatlan elektron miatt.
Az oxigénatom igen magas elektronegativitása (csak a fluornál nagyobb) oda vezet, hogy vegyületeinek többségében az oxigén –II oxidációs állapotú. Vannak olyan anyagok, amelyekben az oxigén más oxidációs állapotot mutat, ezek egy részét példaként a 29. táblázat tartalmazza, az összehasonlító stabilitást pedig az 1. ábra mutatja. 10.3.

c) Oxigén molekula

Kísérletileg megállapították, hogy az O 2 kétatomos oxigénmolekula két párosítatlan elektront tartalmaz. A vegyértékkötés módszerével ennek a molekulának ez az elektronszerkezete nem magyarázható. Az oxigénmolekulában lévő kötés tulajdonságai azonban közel állnak a kovalens kötés tulajdonságaihoz. Az oxigénmolekula nem poláris. Atomközi távolság ( r o–o = 1,21 A = 121 nm) kisebb, mint az egyszeres kötéssel összekapcsolt atomok közötti távolság. A moláris kötési energia meglehetősen magas, és eléri a 498 kJ/mol értéket.

d) Oxigén (anyag)

Normál körülmények között az oxigén színtelen és szagtalan gáz. A szilárd oxigén 55 K (–218 °C) hőmérsékleten olvad, a folyékony oxigén pedig 90 K (–183 °C) hőmérsékleten forr.
A szilárd és folyékony oxigénben az intermolekuláris kötések valamivel erősebbek, mint a hidrogénben, amit a folyékony oxigén nagyobb hőmérsékleti tartománya (36 °C), valamint a nagyobb moláris olvadási hő (0,446 kJ/mol) és párologtatás (6,83 kJ) bizonyít. /mol).
Az oxigén vízben gyengén oldódik: 0 °C-on 100 térfogatnyi vízben (folyadékban!) mindössze 5 térfogatrész oxigén (gáz!) oldódik fel.
Az oxigénatomok nagy elektronszerzési hajlama és nagy elektronegativitása azt a tényt eredményezi, hogy az oxigén csak oxidáló tulajdonságokat mutat. Ezek a tulajdonságok különösen magas hőmérsékleten jelentkeznek.
Az oxigén számos fémmel reagál: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( t);
nemfémek: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
és komplex anyagok: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

Az ilyen reakciók eredményeként leggyakrabban különféle oxidok keletkeznek (lásd a II. fejezet 5. pontját), de az aktív alkálifémek, például a nátrium, égéskor peroxidokká alakulnak:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

A kapott nátrium-peroxid szerkezeti képlete (Na) 2 (O-O).
Az oxigénbe helyezett parázsló szilánk lángra lobban. Ez egy kényelmes és egyszerű módja a tiszta oxigén kimutatásának.
Az iparban az oxigént a levegőből rektifikálással (komplex desztillációval), laboratóriumban pedig bizonyos oxigéntartalmú vegyületek hőbontásával nyerik ki, például:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 °C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 °C, MnO 2 – katalizátor);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 °C)
és ezen kívül a hidrogén-peroxid szobahőmérsékleten történő katalitikus lebontásával: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizátor).
A tiszta oxigént az iparban használják az oxidációs folyamatok fokozására és magas hőmérsékletű láng létrehozására. A rakétatechnológiában folyékony oxigént használnak oxidálószerként.
Az oxigén nagy jelentőséggel bír a növények, állatok és emberek életének fenntartásában. Normál körülmények között az embernek elegendő oxigénje van a levegőben ahhoz, hogy lélegezzen. De olyan körülmények között, ahol nincs elég levegő, vagy egyáltalán nincs levegő (repülőgépeken, búvármunka közben, űrhajókon stb.), speciális oxigéntartalmú gázkeverékeket készítenek a légzéshez. Az oxigént a gyógyászatban a légzési nehézségeket okozó betegségek kezelésére is használják.

e) Az ózon és molekulái

Az ózon O 3 az oxigén második allotróp módosulata.
A háromatomos ózonmolekulának van egy sarokszerkezete a két, a következő képletekkel ábrázolt szerkezet között:

Az ózon egy sötétkék, szúrós szagú gáz. Erős oxidáló hatása miatt mérgező. Az ózon másfélszer „nehezebb” az oxigénnél, és valamivel jobban oldódik vízben, mint az oxigén.
Az oxigénből ózon képződik a légkörben villámlás közbeni elektromos kisülések során:

3O 2 = 2O 3 ().

Normál hőmérsékleten az ózon lassan oxigénné alakul, melegítéskor ez a folyamat robbanásszerűen megy végbe.
Az ózont a föld légkörének úgynevezett „ózonrétege” tartalmazza, megvédve a Földön élő összes élőlényt a napsugárzás káros hatásaitól.
Egyes városokban klór helyett ózont használnak az ivóvíz fertőtlenítésére (fertőtlenítésére).

Rajzolja fel a következő anyagok szerkezeti képleteit: OF 2, H 2 O, H 2 O 2, H 3 PO 4, (H 3 O) 2 SO 4, BaO, BaO 2, Ba(OH) 2! Nevezze meg ezeket az anyagokat! Írja le ezekben a vegyületekben az oxigénatomok vegyértékállapotait!
Határozza meg az egyes oxigénatomok vegyértékét és oxidációs állapotát!
2. Állítson fel egyenleteket a lítium, magnézium, alumínium, szilícium, vörösfoszfor és szelén égési reakcióira oxigénben (a szelénatomok +IV oxidációs állapotig oxidálódnak, más elemek atomjai a legmagasabb oxidációs állapotig). Milyen oxidosztályokba tartoznak e reakciók termékei?
3. Hány liter ózon nyerhető (normál körülmények között) a) 9 liter oxigénből, b) 8 g oxigénből?

A víz a legnagyobb mennyiségben előforduló anyag a földkéregben. A földi víz tömegét 10 18 tonnára becsülik. A víz bolygónk hidroszférájának alapja, emellett a légkörben is megtalálható, jég formájában a Föld sarki sapkáit és magashegyi gleccsereit alkotja, valamint része a különféle kőzeteknek. A víz tömeghányada az emberi testben körülbelül 70%.
A víz az egyetlen anyag, amelynek mindhárom halmozódási állapotában megvan a maga különleges neve.

Egy vízmolekula elektronszerkezete (10.4. ábra). A) korábban részletesen tanulmányoztuk (lásd a 7.10. pontot).
Az O–H kötések polaritása és a szög alakja miatt a vízmolekula elektromos dipólus.

Az elektromos dipólus polaritásának jellemzésére egy fizikai mennyiséget ún. elektromos dipólus elektromos momentuma" vagy egyszerűen " dipólmomentum".

A kémiában a dipólusmomentumot debye-ben mérik: 1 D = 3,34. 10-30 óra. m

Egy vízmolekulában két poláris kovalens kötés van, azaz két elektromos dipólus, amelyek mindegyikének megvan a maga dipólusmomentuma ( és ). Egy molekula teljes dipólusmomentuma egyenlő e két momentum vektorösszegével (10.5. ábra):

(H20) = ,

Ahol q 1 és q 2 – részleges töltések (+) a hidrogénatomokon, és – atomközi O – H távolságok a molekulában. Mert q 1 = q 2 = q, és akkor

A vízmolekula és néhány más molekula kísérletileg meghatározott dipólusmomentumait a táblázat tartalmazza.

30. táblázat.Egyes poláris molekulák dipólusmomentumai

Molekula		Molekula		Molekula

Tekintettel a vízmolekula dipólus jellegére, gyakran vázlatosan a következőképpen ábrázolják:
A tiszta víz színtelen folyadék, íz és szag nélkül. A víz néhány alapvető fizikai jellemzőjét a táblázat tartalmazza.

31. táblázat.A víz néhány fizikai jellemzője

Az olvadás- és párolgáshő nagy értékei (nagyságrenddel nagyobbak, mint a hidrogéné és az oxigéné) azt jelzik, hogy a vízmolekulák mind szilárd, mind folyékony anyagokban meglehetősen szorosan kapcsolódnak egymáshoz. Ezeket a kapcsolatokat " hidrogénkötések".

ELEKTROMOS DIPÓL, DIPÓL PILLANAT, KÖTÉSPOLARITÁS, MOLEKULA POLARITÁS.
Egy oxigénatom hány vegyértékelektronja vesz részt a kötések kialakításában egy vízmolekulában?
2. Mikor milyen pályák fedik egymást, kötések jönnek létre a hidrogén és az oxigén között egy vízmolekulában?
3.Készítsen diagramot a kötések kialakulásáról egy H 2 O 2 hidrogén-peroxid molekulában! Mit tud mondani ennek a molekulának a térszerkezetéről?
4. A HF, HCl és HBr molekulák atomközi távolsága 0,92; 1,28 és 1,41. A dipólusmomentum táblázat segítségével számítsa ki és hasonlítsa össze ezekben a molekulákban a hidrogénatomok parciális töltéseit!
5. A hidrogén-szulfid molekulában az S – H atomközi távolságok 1,34, a kötések közötti szög pedig 92°. Határozza meg a kén- és hidrogénatom parciális töltéseinek értékét! Mit tud mondani a kénatom vegyértékpályáinak hibridizációjáról?

10.4. Hidrogén kötés

Mint már tudja, a hidrogén és az oxigén elektronegativitásának jelentős különbsége (2,10 és 3,50) miatt a vízmolekulában lévő hidrogénatom nagy pozitív részleges töltést kap ( q h = 0,33 e), és az oxigénatom még nagyobb negatív részleges töltéssel rendelkezik ( q h = –0,66 e). Emlékezzünk arra is, hogy az oxigénatom két magányos elektronpárt tartalmaz sp 3-hibrid AO. Az egyik vízmolekula hidrogénatomja egy másik molekula oxigénatomjához vonzódik, ráadásul a hidrogénatom félig üres 1s-AO-ja részben elfogad egy elektronpárt az oxigénatomtól. A molekulák közötti kölcsönhatások eredményeként egy speciális intermolekuláris kötés jön létre - egy hidrogénkötés.
Víz esetében a hidrogénkötés kialakulása a következőképpen ábrázolható sematikusan:

Az utolsó szerkezeti képletben három pont (szaggatott vonal, nem elektronok!) hidrogénkötést jelez.

Hidrogénkötések nem csak a vízmolekulák között léteznek. Akkor jön létre, ha két feltétel teljesül:
1) a molekula erősen poláris H–E kötést tartalmaz (E egy meglehetősen elektronegatív elem atomjának szimbóluma),
2) a molekula egy nagy negatív részleges töltésű E atomot és egy magányos elektronpárt tartalmaz.
Az E elem lehet fluor, oxigén és nitrogén. A hidrogénkötések lényegesen gyengébbek, ha E jelentése klór vagy kén.
Példák a molekulák között hidrogénkötéssel rendelkező anyagokra: hidrogén-fluorid, szilárd vagy folyékony ammónia, etil-alkohol és sok más.

A folyékony hidrogén-fluoridban molekuláit hidrogénkötések kötik meglehetősen hosszú láncokká, a folyékony és szilárd ammóniában pedig háromdimenziós hálózatok jönnek létre.
Erősség szempontjából a hidrogénkötés köztes a kémiai kötés és más típusú intermolekuláris kötések között. A hidrogénkötés moláris energiája általában 5-50 kJ/mol.
A szilárd vízben (azaz jégkristályokban) az összes hidrogénatom hidrogén kötődik az oxigénatomokhoz, és mindegyik oxigénatom két hidrogénkötést képez (mindkét elektronpárt használva). Ez a szerkezet „lazábbá” teszi a jeget a folyékony vízhez képest, ahol a hidrogénkötések egy része megszakad, és a molekulák kicsit szorosabban tudnak „pakolódni”. A jég szerkezetének ez a sajátossága magyarázza, hogy a legtöbb más anyaggal ellentétben a szilárd halmazállapotú víznek kisebb a sűrűsége, mint a folyékony állapotban. A víz 4 °C-on éri el maximális sűrűségét - ezen a hőmérsékleten elég sok hidrogénkötés szakad fel, és a hőtágulás még nem nagyon befolyásolja a sűrűséget.
A hidrogénkötések nagyon fontosak az életünkben. Képzeljük el egy pillanatra, hogy a hidrogénkötések kialakulása megszűnt. Íme néhány következmény:

• a szobahőmérsékletű víz gáz halmazállapotúvá válik, mivel forráspontja körülbelül -80 °C-ra csökken;
• minden víztömeg az aljáról fagyni kezdene, mivel a jég sűrűsége nagyobb lenne, mint a folyékony víz sűrűsége;
• A DNS kettős hélixe és még sok más megszűnne létezni.

A felhozott példák elegendőek ahhoz, hogy megértsük, ebben az esetben bolygónk természete teljesen mássá válna.

HIDROGÉNKÖTÉS, KIALAKULÁSÁNAK FELTÉTELEI.
Az etil-alkohol képlete CH 3 – CH 2 – O – H. Ennek az anyagnak a különböző molekuláinak mely atomjai között képződnek hidrogénkötések? Írjon szerkezeti képleteket, amelyek szemléltetik kialakulásukat!
2. A hidrogénkötések nemcsak egyes anyagokban, hanem oldatokban is léteznek. Mutassa be szerkezeti képletek segítségével, hogyan jönnek létre a hidrogénkötések a) ammónia, b) hidrogén-fluorid, c) etanol (etil-alkohol) vizes oldatában! = 2H 2O.
Mindkét reakció a vízben állandóan és azonos sebességgel megy végbe, ezért a vízben egyensúly van: 2H 2 O AN 3 O + OH.
Ezt az egyensúlyt ún az autoprotolízis egyensúlya víz.

Ennek a reverzibilis folyamatnak a közvetlen reakciója endoterm, ezért hevítéskor az autoprotolízis fokozódik, de szobahőmérsékleten az egyensúly balra tolódik el, vagyis a H 3 O és az OH ionok koncentrációja elhanyagolható. Mivel egyenlők?
A tömegcselekvés törvénye szerint

De mivel a reagált vízmolekulák száma elenyésző az összes vízmolekulához képest, feltételezhetjük, hogy az autoprotolízis során a víz koncentrációja gyakorlatilag nem változik, és 2 = const Az ellentétes töltésű ionok ilyen alacsony koncentrációja a tiszta vízben megmagyarázza, hogy ez a folyadék, bár rosszul, mégis miért vezeti az elektromos áramot.

A VÍZ AUTOPROTOLIZISE, A VÍZ AUTOPROTOLIZISÁLLANDÓ (IONOS TERMÉKE).
A folyékony ammónia ionos terméke (forráspontja –33 °C) 2·10 –28. Írja fel az ammónia autoprotolízisének egyenletét! Határozza meg az ammóniumionok koncentrációját tiszta folyékony ammóniában! Melyik anyagnak nagyobb az elektromos vezetőképessége, víznek vagy folyékony ammóniának?

1. A hidrogén előállítása és elégetése (redukáló tulajdonságok).
2. Oxigén beszerzése és benne égő anyagok (oxidáló tulajdonságok).

§3. A reakcióegyenlet és a felírás módja

Kölcsönhatás hidrogén Val vel oxigén, ahogy Sir Henry Cavendish megállapította, a víz kialakulásához vezet. Használjuk ezt az egyszerű példát a komponálás megtanulásához kémiai reakcióegyenletek.
Mi jön ki belőle hidrogénÉs oxigén, már tudjuk:

H 2 + O 2 → H 2 O

Most vegyük figyelembe, hogy a kémiai elemek atomjai a kémiai reakciókban nem tűnnek el és nem a semmiből jelennek meg, nem alakulnak át egymásba, hanem új kombinációkban kombinálni, új molekulákat képezve. Ez azt jelenti, hogy egy kémiai reakció egyenletében minden típusú atomnak ugyanannyinak kell lennie előtt reakciók ( bal egyenlőségjelből) és után a reakció vége ( jobb oldalon egyenlőségjelből), így:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Az az ami reakcióegyenlet - egy folyamatban lévő kémiai reakció feltételes rögzítése anyagok képletei és együtthatók segítségével.

Ez azt jelenti, hogy az adott reakcióban két anyajegy hidrogén reagálnia kell egy vakond oxigén, és az eredmény az lesz két anyajegy víz.

Kölcsönhatás hidrogén Val vel oxigén- egyáltalán nem egyszerű folyamat. Ez ezen elemek oxidációs állapotának megváltozásához vezet. Az ilyen egyenletekben az együtthatók kiválasztásához általában a " elektronikus mérleg".

Amikor hidrogénből és oxigénből víz keletkezik, az azt jelenti hidrogén megváltoztatta az oxidációs állapotát 0 előtt +I, A oxigén- tól től 0 előtt −II. Ebben az esetben több hidrogénatomról oxigénatomra ment át. (n) elektronok:

A hidrogént adományozó elektronok szolgálnak itt redukálószer, az oxigénelfogadó elektronok pedig az oxidálószer.

Oxidálószerek és redukálószerek

Nézzük most meg, hogy néz ki külön-külön az elektronadás és -vétel folyamata. Hidrogén A „rabló” oxigénnel találkozva elveszíti minden eszközét - két elektront, és oxidációs állapota egyenlő lesz +I:

N 2 0 - 2 e− = 2Н +I

Megtörtént oxidációs félreakció egyenlete hidrogén.

És a bandita- oxigén O 2, miután kivette az utolsó elektronokat a szerencsétlen hidrogénből, nagyon elégedett új oxidációs állapotával -II:

O2+4 e− = 2O −II

Ez redukciós félreakció egyenlete oxigén.

Hozzá kell tenni, hogy mind a „bandita”, mind az „áldozata” elvesztette kémiai egyéniségét, és egyszerű anyagokból - kétatomos molekulákkal rendelkező gázokból - készülnek. H 2És O 2 egy új kémiai anyag összetevőivé változott - víz H 2 O.

A továbbiakban a következőképpen okoskodunk: hány elektront adott a redukálószer az oxidáló banditának, annyi elektront kapott. A redukálószer által adományozott elektronok számának meg kell egyeznie az oxidálószer által elfogadott elektronok számával.

Tehát szükséges kiegyenlíteni az elektronok számát az első és a második félreakcióban. A kémiában a félreakció egyenletek írásának következő hagyományos formája elfogadott:

	2 N 2 0 – 2 e− = 2Н +I
	1 O 2 0 + 4 e− = 2O −II

Itt a göndör kapcsos zárójeltől balra lévő 2-es és 1-es számok olyan tényezők, amelyek segítenek biztosítani, hogy a kiadott és a kapott elektronok száma egyenlő legyen. Vegyük figyelembe, hogy a félreakció egyenleteiben 2 elektron adott, és 4. Az elfogadott és adott elektronok számának kiegyenlítéséhez keressük meg a legkisebb közös többszöröst és a járulékos tényezőket. Esetünkben a legkisebb közös többszörös 4. A hidrogén további tényezői 2 (4: 2 = 2), az oxigéné pedig 1 (4: 4 = 1) lesznek.
A kapott szorzók a jövőbeli reakcióegyenlet együtthatóiként szolgálnak majd:

2H 2 0 + O 2 0 = 2H 2 +I O −II

Hidrogén oxidálódik nem csak a találkozáskor oxigén. Körülbelül ugyanúgy hatnak a hidrogénre. fluor F 2, egy halogén és egy ismert "rabló", és látszólag ártalmatlan nitrogén N 2:

H 2 0 + F 2 0 = 2H +I F −I

3H 2 0 + N 2 0 = 2N −III H 3 +I

Ebben az esetben kiderül hidrogén-fluorid HF vagy ammónia NH 3.

Mindkét vegyületben az oxidációs állapot az hidrogén egyenlővé válik +I, mert olyan molekulapartnereket kap, akik „kapzsiak” mások elektronikai áruira, nagy elektronegativitással – fluor FÉs nitrogén N. U nitrogén az elektronegativitás értékét egyenlőnek tekintjük három egyezményes egységgel, és fluoridÁltalában az összes kémiai elem közül a legmagasabb elektronegativitás négy egység. Így nem csoda, hogy a szegény hidrogénatomot mindenféle elektronikus környezet nélkül hagyták.

De hidrogén talán visszaállítás- elfogadja az elektronokat. Ez akkor fordul elő, ha a hidrogénnél kisebb elektronegativitással rendelkező alkálifémek vagy kalcium vesz részt vele a reakcióban.

• Megnevezés - H (hidrogén);
• Latin név - Hydrogenium;
• Időszak - I;
• csoport - 1 (Ia);
• Atomtömeg - 1,00794;
• Atomszám - 1;
• Atomsugár = 53 pm;
• Kovalens sugár = 32 pm;
• Elektroneloszlás - 1s 1;
• olvadáspont = -259,14 °C;
• forráspont = -252,87 °C;
• Elektronegativitás (Pauling szerint/Alred és Rochow szerint) = 2,02/-;
• Oxidációs állapot: +1; 0; -1;
• Sűrűség (sz.) = 0,0000899 g/cm3;
• Moláris térfogat = 14,1 cm 3 /mol.

Hidrogén és oxigén bináris vegyületei:

A hidrogént („víz szülése”) G. Cavendish angol tudós fedezte fel 1766-ban. Ez a természet legegyszerűbb eleme - a hidrogénatomnak egy magja és egy elektronja van, valószínűleg ezért a hidrogén a legelterjedtebb elem az Univerzumban (a legtöbb csillag tömegének több mint felét teszi ki).

A hidrogénről azt mondhatjuk, hogy „az orsó kicsi, de drága”. A hidrogén „egyszerűsége” ellenére energiával látja el a Föld minden élőlényét – a Napon egy folyamatos termonukleáris reakció megy végbe, melynek során négy hidrogénatomból egy hélium atom keletkezik, ez a folyamat kolosszális mennyiségű energia felszabadulásával jár. (további részletekért lásd: Atommagfúzió).

A földkéregben a hidrogén tömeghányada mindössze 0,15%. Eközben a Földön ismert összes vegyi anyag túlnyomó többsége (95%) egy vagy több hidrogénatomot tartalmaz.

A nemfémeket tartalmazó vegyületekben (HCl, H 2 O, CH 4 ...) a hidrogén egyetlen elektronját adja át több elektronegatív elemnek, +1 oxidációs állapotot mutat (gyakrabban), és csak kovalens kötéseket képez (lásd: Kovalens). kötvény).

A fémeket tartalmazó vegyületekben (NaH, CaH 2 ...) a hidrogén éppen ellenkezőleg, egy másik elektront fogad be egyetlen s-pályájára, így igyekszik teljessé tenni elektronrétegét, és -1 oxidációs állapotot mutat (ritkábban), gyakran ionos kötést képezve (lásd Ionos kötés), mert a hidrogénatom és a fématom elektronegativitásának különbsége meglehetősen nagy lehet.

H 2

Gázhalmazállapotban a hidrogén kétatomos molekulák formájában létezik, amelyek nempoláris kovalens kötést képeznek.

A hidrogénmolekulák a következőket tartalmazzák:

• nagy mobilitás;
• nagy erő;
• alacsony polarizálhatóság;
• kis méret és súly.

A hidrogéngáz tulajdonságai:

• a természet legkönnyebb gáza, színtelen és szagtalan;
• vízben és szerves oldószerekben rosszul oldódik;
• kis mennyiségben oldódik folyékony és szilárd fémekben (különösen platinában és palládiumban);
• nehezen cseppfolyósítható (alacsony polarizálhatósága miatt);
• az összes ismert gáz közül a legmagasabb hővezető képességgel rendelkezik;
• hevítéskor sok nemfémmel reagál, redukálószer tulajdonságait mutatva;
• szobahőmérsékleten fluorral reagál (robbanás következik be): H 2 + F 2 = 2HF;
• reagál fémekkel, hidrideket képezve, oxidáló tulajdonságokat mutatva: H 2 + Ca = CaH 2 ;

A vegyületekben a hidrogén sokkal erősebben fejti ki redukáló tulajdonságait, mint oxidáló tulajdonságait. A hidrogén a szén, az alumínium és a kalcium után a legerősebb redukálószer. A hidrogén redukáló tulajdonságait széles körben használják az iparban fémek és nemfémek (egyszerű anyagok) előállítására oxidokból és gallidokból.

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

A hidrogén reakciói egyszerű anyagokkal

A hidrogén elfogad egy elektront, szerepet játszik redukálószer, reakciókban:

• Val vel oxigén(gyújtáskor vagy katalizátor jelenlétében) 2:1 (hidrogén:oxigén) arányban robbanásveszélyes detonáló gáz keletkezik: 2H 2 0 +O 2 = 2H 2 +1 O+572 kJ
• Val vel szürke(150-300 °C-ra melegítve): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• Val vel klór(ha meggyújtják vagy UV-sugárzással besugározzák): H 2 0 +Cl 2 = 2H +1 Cl
• Val vel fluor: H20+F2=2H+1F
• Val vel nitrogén(katalizátor jelenlétében vagy nagy nyomáson hevítve): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

A hidrogén elektront adományoz, szerepet játszik oxidálószer, reakciókban lúgosÉs alkáliföldfém fémek fémhidridek képződésével - sószerű ionos vegyületek, amelyek hidridionokat tartalmaznak H - ezek instabil fehér kristályos anyagok.

Ca+H2 = CaH2-1 2Na+H20 = 2NaH-1

A hidrogénre nem jellemző, hogy -1 oxidációs állapotot mutat. Vízzel reagálva a hidridek lebomlanak, és a vizet hidrogénné redukálják. A kalcium-hidrid reakciója vízzel a következő:

CaH2-1 +2H2+10 = 2H20 +Ca(OH)2

A hidrogén reakciói összetett anyagokkal

• magas hőmérsékleten a hidrogén sok fém-oxidot redukál: ZnO+H 2 = Zn+H 2 O
• metil-alkoholt a hidrogén és szén-monoxid (II) reakciójával nyerik: 2H 2 +CO → CH 3 OH
• A hidrogénezési reakciókban a hidrogén sok szerves anyaggal reagál.

A hidrogén és vegyületei kémiai reakcióinak egyenleteit részletesebben a „Hidrogén és vegyületei - hidrogénnel végzett kémiai reakciók egyenletei” oldalon tárgyaljuk.

A hidrogén alkalmazásai

• az atomenergiában hidrogénizotópokat használnak - deutériumot és tríciumot;
• a vegyiparban a hidrogént számos szerves anyag, ammónia, hidrogén-klorid szintézisére használják;
• az élelmiszeriparban a hidrogént szilárd zsírok előállítására használják növényi olajok hidrogénezésével;
• fémek hegesztéséhez és vágásához a hidrogén magas égési hőmérsékletét oxigénben (2600 °C) használják;
• egyes fémek előállítása során a hidrogént redukálószerként használják (lásd fent);
• mivel a hidrogén könnyű gáz, a repüléstechnikában ballonok, aerosztátok és léghajók töltőanyagaként használják;
• A hidrogént CO-val kevert üzemanyagként használják.

Az utóbbi időben a tudósok nagy figyelmet szentelnek az alternatív megújuló energiaforrások keresésének. Az egyik ígéretes terület a „hidrogén” energia, amelyben üzemanyagként hidrogént használnak, amelynek égésterméke a közönséges víz.

A hidrogén előállításának módszerei

Ipari módszerek a hidrogén előállítására:

• metánkonverzió (a vízgőz katalitikus redukciója) vízgőzzel magas hőmérsékleten (800°C) nikkelkatalizátoron: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
• szén-monoxid átalakítása vízgőzzel (t=500°C) Fe 2 O 3 katalizátoron: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
• metán hőbomlása: CH 4 = C + 2H 2;
• szilárd tüzelőanyagok gázosítása (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
• víz elektrolízise (nagyon drága módszer, amely nagyon tiszta hidrogént állít elő): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

A hidrogén előállításának laboratóriumi módszerei:

• fémekre (általában cinkre) gyakorolt ​​hatás sósavval vagy híg kénsavval: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2 ; Zn + H 2SO 4 = ZnSO 4 + H 2;
• vízgőz kölcsönhatása forró vasreszelékkel: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.

Vannak mindennapi életünkben olyan gyakori dolgok, amelyekről szinte mindenki tud. Például mindenki tudja, hogy a víz folyékony, könnyen hozzáférhető és nem ég, ezért el tudja oltani a tüzet. De gondolkoztál már azon, hogy miért van ez így?

A kép forrása: pixabay.com

A víz hidrogén- és oxigénatomokból áll. Mindkét elem támogatja az égést. Tehát általános logika (nem tudományos) alapján ebből az következik, hogy a víznek is égnie kell, nem? Ez azonban nem történik meg.

Mikor következik be az égés?

Az égés egy kémiai folyamat, amelyben a molekulák és az atomok egyesülve energiát szabadítanak fel hő és fény formájában. Valami elégetéséhez két dologra van szükség - tüzelőanyagra, mint égési forrásra (például egy papírlapra, egy fadarabra stb.) és egy oxidálószerre (a fő oxidálószer a föld légkörében lévő oxigén). Szükségünk van az anyag gyulladási hőmérsékletének eléréséhez szükséges hőre is ahhoz, hogy az égési folyamat meginduljon.

A kép forrása auclip.ru

Vegyük például a papír égetésének folyamatát gyufával. A papír ebben az esetben az üzemanyag lesz, a levegőben lévő gáz halmazállapotú oxigén oxidálószerként működik, és a gyulladási hőmérsékletet az égő gyufa miatt érik el.

A víz kémiai összetételének szerkezete

A kép forrása: water-service.com.ua

A víz két hidrogénatomból és egy oxigénatomból áll. Kémiai képlete H2O. Érdekes megjegyezni, hogy a víz két összetevője valóban gyúlékony anyag.

Miért gyúlékony anyag a hidrogén?

A hidrogénatomoknak csak egy elektronja van, ezért könnyen egyesülnek más elemekkel. A hidrogén általában gáz formájában fordul elő a természetben, amelynek molekulái két atomból állnak. Ez a gáz nagyon reakcióképes, és oxidálószer jelenlétében gyorsan oxidálódik, így gyúlékony.

A kép forrása: myshared.ru

A hidrogén elégetésekor nagy mennyiségű energia szabadul fel, ezért gyakran használják cseppfolyósított formában űrhajók űrbe juttatására.

Az oxigén támogatja az égést

Mint korábban említettük, minden égéshez oxidálószerre van szükség. Számos kémiai oxidálószer létezik, beleértve az oxigént, ózont, hidrogén-peroxidot, fluort stb. Az oxigén a fő oxidálószer, amely nagy mennyiségben megtalálható a Föld légkörében. Általában ez az elsődleges oxidálószer a legtöbb tűz esetén. Éppen ezért a tűz fenntartásához állandó oxigénellátásra van szükség.

A víz eloltja a tüzet

A víz számos okból el tudja oltani a tüzet, amelyek közül az egyik az, hogy nem gyúlékony folyadék, annak ellenére, hogy két elemből áll, amelyek külön-külön tüzes pokollányt hozhatnak létre.

A víz a legáltalánosabb tűzoltó eszköz. A kép forrása: pixabay.com

Mint korábban említettük, a hidrogén nagyon gyúlékony, mindössze oxidálószerre és gyulladási hőmérsékletre van szüksége a reakció elindításához. Mivel az oxigén a leggyakoribb oxidálószer a Földön, gyorsan egyesül a hidrogénatomokkal, nagy mennyiségű fényt és hőt szabadítva fel, és vízmolekulák képződnek. Ez a következőképpen történik:

Felhívjuk figyelmét, hogy a hidrogén kis mennyiségű oxigénnel vagy levegővel alkotott keveréke robbanásveszélyes, detonáló gáznak nevezik, rendkívül gyorsan ég, hangos csattanással, amit robbanásként érzékelnek. A Hindenburg léghajó katasztrófája New Jerseyben 1937-ben több tucat emberéletet követelt a léghajó héját megtöltő hidrogén meggyulladása következtében. A hidrogén könnyű gyúlékonysága és robbanékonysága oxigénnel kombinálva a fő oka annak, hogy nem kapunk vizet kémiai úton laboratóriumokban.