Organik kimyo. Nima uchun suv yonmaydi, garchi u yonuvchi moddalardan (vodorod va kislorod) iborat bo'lsa, yonish sodir bo'lganda

Kislorod- Yerdagi eng keng tarqalgan elementlardan biri. U Yer qobig'ining, ya'ni sayyoraning tashqi qobig'ining og'irligining yarmini tashkil qiladi. Vodorod bilan birlashganda u suv hosil qiladi, u yer yuzasining uchdan ikki qismidan ko'prog'ini qoplaydi.

Biz kislorodni ko'ra olmaymiz, uning ta'mini va hidini seza olmaymiz. Biroq, u havoning beshdan bir qismini tashkil qiladi va hayot uchun zarurdir. Yashash uchun biz, xuddi hayvonlar va o'simliklar singari, nafas olishimiz kerak.

Kislorod tirik organizmning har qanday mikroskopik hujayrasi ichida sodir bo'ladigan kimyoviy reaktsiyalarning ajralmas ishtirokchisi bo'lib, buning natijasida ozuqa moddalari parchalanadi va hayot uchun zarur energiya ajralib chiqadi. Shuning uchun kislorod har bir tirik mavjudot uchun juda zarurdir (bir necha turdagi mikroblardan tashqari).

Yonish paytida moddalar kislorod bilan qo'shilib, issiqlik va yorug'lik shaklida energiya chiqaradi.

Vodorod

Olamdagi eng keng tarqalgan element vodorod. U ko'pchilik yulduzlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Erda ko'pchilik vodorod (kimyoviy belgisi H) kislorod (O) bilan birlashib, suv (H20) hosil qiladi. Vodorod eng oddiy va engil kimyoviy elementdir, chunki uning har bir atomi faqat bitta proton va bitta elektrondan iborat.

20-asr boshlarida havo kemalari va yirik samolyotlar vodorod bilan toʻldirilgan. Biroq, vodorod juda alangali. Yong'inlar natijasida yuzaga kelgan bir nechta ofatlardan so'ng, vodorod endi havo kemalarida ishlatilmadi. Bugungi kunda aeronavtikada yana bir engil gaz - yonmaydigan geliy ishlatiladi.

Vodorod uglerod bilan birikib, uglevodorodlar deb ataladigan moddalarni hosil qiladi. Bularga tabiiy gaz va xom neftdan olingan mahsulotlar, masalan, propan va butan gazlari yoki suyuq benzin kiradi. Vodorod ham uglerod va kislorod bilan birikib uglevodlarni hosil qiladi. Kartoshka va guruchdagi kraxmal, lavlagidagi shakar uglevodlardir.

Quyosh va boshqa yulduzlar asosan vodoroddan iborat. Yulduzning markazida dahshatli harorat va bosim vodorod atomlarini bir-biri bilan birlashishiga va boshqa gazga - geliyga aylanishiga majbur qiladi. Bu issiqlik va yorug'lik shaklida katta miqdorda energiya chiqaradi.

10.1.Vodorod

"Vodorod" nomi ham kimyoviy elementga, ham oddiy moddaga ishora qiladi. Element vodorod vodorod atomlaridan iborat. Oddiy modda vodorod vodorod molekulalaridan iborat.

a) vodorod kimyoviy elementi

Elementlarning tabiiy qatorida vodorodning tartib raqami 1. Elementlar sistemasida vodorod IA yoki VIIA guruhida birinchi davrda joylashgan.

Vodorod Yerdagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. Yer atmosferasi, gidrosfera va litosferadagi (birgalikda yer qobig'i deb ataladi) vodorod atomlarining mol ulushi 0,17 ga teng. U suvda, ko'plab minerallarda, neftda, tabiiy gazda, o'simliklar va hayvonlarda uchraydi. O'rtacha inson tanasida taxminan 7 kilogramm vodorod mavjud.

Vodorodning uchta izotopi mavjud:
a) engil vodorod - protium,
b) og'ir vodorod - deyteriy(D),
c) o'ta og'ir vodorod - tritiy(T).

Tritiy beqaror (radioaktiv) izotopdir, shuning uchun u tabiatda deyarli uchramaydi. Deyteriy barqaror, ammo u juda oz: w D = 0,015% (barcha quruqlik vodorodining massasidan). Shuning uchun vodorodning atom massasi 1 Dn (1,00794 Dn) dan juda kam farq qiladi.

b) vodorod atomi

Kimyo kursining oldingi bo'limlaridan siz vodorod atomining quyidagi xususiyatlarini allaqachon bilasiz:

Vodorod atomining valentlik qobiliyati bitta valentlik orbitalda bitta elektron mavjudligi bilan aniqlanadi. Yuqori ionlanish energiyasi vodorod atomini elektrondan voz kechishga moyil qilmaydi va unchalik yuqori bo'lmagan elektron yaqinlik energiyasi uni qabul qilish tendentsiyasiga olib keladi. Binobarin, kimyoviy tizimlarda H kationining hosil bo'lishi mumkin emas va H anioni bilan birikmalar unchalik barqaror emas. Shunday qilib, vodorod atomi bir juft bo'lmagan elektron tufayli boshqa atomlar bilan kovalent bog'lanish ehtimoli katta. Anion hosil bo'lishida ham, kovalent bog' hosil bo'lishida ham vodorod atomi bir valentli bo'ladi.
Oddiy moddada vodorod atomlarining oksidlanish darajasi nolga teng, aksariyat birikmalarda vodorod +I oksidlanish darajasini ko'rsatadi va faqat eng kam elektron manfiy elementlarning gidridlarida vodorod -I oksidlanish darajasiga ega.
Vodorod atomining valentlik imkoniyatlari haqida ma'lumot 28-jadvalda keltirilgan. Har qanday atom bilan bitta kovalent bog' bilan bog'langan vodorod atomining valentlik holati jadvalda "H-" belgisi bilan ko'rsatilgan.

28-jadval.Vodorod atomining valentlik imkoniyatlari

Valentlik holati				Kimyoviy moddalarga misollar
			I 0 -I	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

v) vodorod molekulasi

Ikki atomli vodorod molekulasi H2 vodorod atomlari ular uchun mumkin bo'lgan yagona kovalent aloqa bilan bog'langanda hosil bo'ladi. Ulanish almashinuv mexanizmi orqali hosil bo'ladi. Elektron bulutlarning bir-birining ustiga chiqishiga ko'ra, bu s-bog'dir (10.1-rasm). A). Atomlar bir xil bo'lgani uchun bog'lanish qutbsizdir.

Vodorod molekulasidagi atomlararo masofa (aniqrog'i, muvozanat atomlararo masofa, chunki atomlar tebranadi) r(H–H) = 0,74 A (10.1-rasm V), bu orbital radiuslar yig'indisidan sezilarli darajada kichik (1,06 A). Binobarin, bog'langan atomlarning elektron bulutlari bir-birining ustiga chuqur tushadi (10.1-rasm). b), vodorod molekulasidagi bog'lanish kuchli. Bu, shuningdek, bog'lanish energiyasining ancha yuqori qiymati (454 kJ / mol) bilan ko'rsatiladi.
Agar molekula shaklini chegara yuzasi (elektron bulutining chegara yuzasiga o'xshash) bilan tavsiflasak, u holda vodorod molekulasi biroz deformatsiyalangan (cho'zilgan) shar shakliga ega deb aytishimiz mumkin (10.1-rasm). G).

d) vodorod (modda)

Oddiy sharoitlarda vodorod rangsiz va hidsiz gazdir. Kichik miqdorda u toksik emas. Qattiq vodorod 14 K (–259 °C) da eriydi, suyuq vodorod esa 20 K (–253 °C) da qaynaydi. Past erish va qaynash nuqtalari, suyuq vodorod mavjudligi uchun juda kichik harorat oralig'i (atigi 6 ° C), shuningdek eritish (0,117 kJ / mol) va bug'lanish (0,903 kJ / mol) molyar issiqliklarining kichik qiymatlari. ) vodoroddagi molekulalararo aloqalar juda zaif ekanligini ko'rsatadi.
Vodorod zichligi r(H 2) = (2 g/mol): (22,4 l/mol) = 0,0893 g/l. Taqqoslash uchun: o'rtacha havo zichligi 1,29 g / l. Ya'ni, vodorod havodan 14,5 marta "engilroq". Suvda amalda erimaydi.
Xona haroratida vodorod faol emas, lekin qizdirilganda u ko'plab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi. Ushbu reaktsiyalarda vodorod atomlari oksidlanish darajasini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin: H 2 + 2 e– = 2N –I, N 2 – 2 e– = 2N +I.
Birinchi holda, vodorod oksidlovchi vositadir, masalan, natriy yoki kaltsiy bilan reaktsiyalarda: 2Na + H 2 = 2NaH, ( t) Ca + H 2 = CaH 2. ( t)
Ammo vodorodning qaytaruvchi xususiyatlari ko'proq xarakterlidir: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( t)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( t)
Qizdirilganda vodorod nafaqat kislorod, balki boshqa ba'zi metall bo'lmaganlar, masalan, ftor, xlor, oltingugurt va hatto azot bilan ham oksidlanadi.
Laboratoriyada reaksiya natijasida vodorod hosil bo'ladi

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

Rux o'rniga temir, alyuminiy va boshqa metallardan, sulfat kislota o'rniga esa boshqa suyultirilgan kislotalardan foydalanish mumkin. Hosil bo‘lgan vodorod probirkaga suvni almashtirib yig‘iladi (10.2-rasmga qarang). b) yoki oddiygina teskari kolbaga (10.2-rasm). A).

Sanoatda vodorod tabiiy gazdan (asosan metan) nikel katalizatori ishtirokida 800 ° C da suv bug'lari bilan reaksiyaga kirishib, ko'p miqdorda ishlab chiqariladi:

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

yoki ko'mirni yuqori haroratda suv bug'i bilan ishlov berish:

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

Sof vodorod suvdan elektr toki bilan parchalanib (elektrolizga uchragan holda) olinadi:

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (elektroliz).

e) vodorod birikmalari

Gidridlar (vodorodni o'z ichiga olgan ikkilik birikmalar) ikkita asosiy turga bo'linadi:
a) uchuvchan (molekulyar) gidridlar,
b) tuzga o'xshash (ionli) gidridlar.
IVA – VIIA guruhlari elementlari va bor molekulyar gidridlarni hosil qiladi. Ulardan faqat nometallarni hosil qiluvchi elementlarning gidridlari barqaror:

B 2 H 6 ; CH 4 ; NH3; H2O; HF
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; HCl
AsH3; H2Se; HBr
H2Te; Salom
Suvdan tashqari, bu birikmalarning barchasi xona haroratida gazsimon moddalardir, shuning uchun ularning nomi - "uchuvchi gidridlar".
Nometalllarni hosil qiluvchi ba'zi elementlar murakkabroq gidridlarda ham uchraydi. Masalan, uglerod umumiy formulalari C bilan birikmalar hosil qiladi n H 2 n+2, C n H 2 n, C n H 2 n-2 va boshqalar, qaerda n juda katta bo'lishi mumkin (bu birikmalar organik kimyoda o'rganiladi).
Ion gidridlariga ishqor, ishqoriy tuproq elementlari va magniy gidridlari kiradi. Bu gidridlarning kristallari eng yuqori oksidlanish darajasi Me yoki Me 2 (elementlar sistemasi guruhiga qarab) H anionlari va metall kationlaridan iborat.

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

Ham ion, ham deyarli barcha molekulyar gidridlar (H 2 O va HF dan tashqari) qaytaruvchi moddalardir, ammo ion gidridlari molekulyarlarga qaraganda ancha kuchliroq qaytaruvchi xususiyatga ega.
Gidridlardan tashqari, vodorod gidroksidlar va ba'zi tuzlarning bir qismidir. Ushbu murakkabroq vodorod birikmalarining xususiyatlari bilan keyingi boblarda tanishasiz.
Sanoatda ishlab chiqarilgan vodorodning asosiy iste'molchilari ammiak va azotli o'g'itlar ishlab chiqarish zavodlari bo'lib, bu erda ammiak to'g'ridan-to'g'ri azot va vodoroddan olinadi:

N 2 +3H 2 2NH 3 ( R, t, Pt – katalizator).

Vodorod ko'p miqdorda metil spirtini (metanol) hosil qilish uchun 2H 2 + CO = CH 3 OH ( t, ZnO – katalizator), shuningdek, xlor va vodoroddan bevosita olinadigan vodorod xlorid ishlab chiqarishda:

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

Ba'zan vodorod metallurgiyada sof metallar olishda qaytaruvchi sifatida ishlatiladi, masalan: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. a) protiy, b) deyteriy, v) tritiy yadrolari qanday zarrachalardan iborat?
2.Vodorod atomining ionlanish energiyasini boshqa elementlar atomlarining ionlanish energiyasi bilan solishtiring. Ushbu xususiyat bo'yicha qaysi element vodorodga yaqinroq?
3. Elektron yaqinlik energiyasi uchun ham xuddi shunday qiling
4. Kovalent bog'lanishning qutblanish yo'nalishini va birikmalardagi vodorodning oksidlanish darajasini solishtiring: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5.Vodorodning eng oddiy, molekulyar, strukturaviy va fazoviy formulasini yozing. Qaysi biri tez-tez ishlatiladi?
6. Ular tez-tez aytadilar: "Vodorod havodan engilroq". Bu qanday ma'nono bildiradi? Qaysi hollarda bu iborani to'g'ridan-to'g'ri qabul qilish mumkin, qaysi hollarda esa mumkin emas?
7.Kaliy va kalsiy gidridlari hamda ammiak, vodorod sulfid va vodorod bromidning tuzilish formulalarini tuzing.
8.Vodorodning erishi va bug'lanishining molyar issiqliklarini bilib, mos keladigan xususiy miqdorlarning qiymatlarini aniqlang.
9.Vodorodning asosiy kimyoviy xossalarini ko'rsatuvchi to'rtta reaksiyaning har biri uchun elektron muvozanat tuzing. Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalarni belgilang.
10. Laboratoriya usulida 4,48 litr vodorod olish uchun zarur bo’lgan rux massasini aniqlang.
11. 1:2 hajm nisbatida olingan 30 m 3 metan va suv bug’lari aralashmasidan 80% ga teng keladigan vodorodning massasi va hajmini aniqlang.
12. Vodorodning a) ftor bilan, b) oltingugurt bilan o'zaro ta'sirida sodir bo'ladigan reaksiyalar tenglamalarini tuzing.
13. Quyidagi reaksiya sxemalari ionli gidridlarning asosiy kimyoviy xossalarini ko‘rsatadi:

a) MH + O 2 MOH ( t); b) MH + Cl 2 MCl + HCl ( t);
c) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl(p) MCl + H 2
Bu erda M litiy, natriy, kaliy, rubidiy yoki seziydir. Agar M natriy bo'lsa, tegishli reaksiyalar tenglamalarini yozing. Reaksiya tenglamalari yordamida kaltsiy gidridning kimyoviy xossalarini ko'rsating.
14. Elektron muvozanat usulidan foydalanib, ba'zi molekulyar gidridlarning qaytaruvchi xossalarini ko'rsatuvchi quyidagi reaksiyalar tenglamalarini tuzing:
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 Kislorod

Vodorod bilan bo'lgani kabi, "kislorod" so'zi ham kimyoviy elementning, ham oddiy moddaning nomidir. Oddiy narsalardan tashqari" kislorod"(dioksid) kimyoviy element kislorod boshqa oddiy moddani hosil qiladi. ozon"(uch kislorod). Bular kislorodning allotropik modifikatsiyalari. Kislorod moddasi kislorod molekulalaridan O 2 dan, ozon moddasi esa O 3 molekulalaridan iborat.

a) Kimyoviy element kislorod

Elementlarning tabiiy qatorida kislorodning tartib raqami 8. Elementlar sistemasida kislorod VIA guruhida ikkinchi davrda.
Kislorod Yerdagi eng keng tarqalgan elementdir. Yer qobig'ida har ikkinchi atom kislorod atomidir, ya'ni Yer atmosferasi, gidrosfera va litosferadagi kislorodning molyar ulushi taxminan 50% ni tashkil qiladi. Kislorod (modda) havoning tarkibiy qismidir. Havodagi kislorodning hajm ulushi 21% ni tashkil qiladi. Kislorod (element) suvda, ko'plab minerallarda, o'simliklar va hayvonlarda mavjud. Inson tanasida o'rtacha 43 kg kislorod mavjud.
Tabiiy kislorod uchta izotopdan (16 O, 17 O va 18 O) iborat bo`lib, ulardan eng yengili 16 O izotopi keng tarqalgan.Shuning uchun kislorodning atom massasi 16 Dn (15,9994 Dn) ga yaqin.

b) kislorod atomi

Siz kislorod atomining quyidagi xususiyatlarini bilasiz.

29-jadval.Kislorod atomining valentlik imkoniyatlari

Valentlik holati				Kimyoviy moddalarga misollar
				Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 *
			-II -I 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

* Bu oksidlarni ionli birikmalar deb ham hisoblash mumkin.
** Molekuladagi kislorod atomlari bu valentlik holatida emas; bu kislorod atomlarining oksidlanish darajasi nolga teng bo'lgan moddaning misolidir
Yuqori ionlanish energiyasi (vodorod kabi) kislorod atomidan oddiy kation hosil bo'lishiga to'sqinlik qiladi. Elektronga yaqinlik energiyasi ancha yuqori (vodorodnikidan deyarli ikki baravar ko'p), bu kislorod atomining elektron olishga ko'proq moyilligini va O 2A anionlarini hosil qilish qobiliyatini ta'minlaydi. Ammo kislorod atomining elektronga yaqinlik energiyasi hali ham galogen atomlari va hatto VIA guruhining boshqa elementlaridan ham past. Shuning uchun kislorod anionlari ( oksid ionlari) faqat kislorodning atomlari elektronlardan juda oson voz kechadigan elementlar bilan birikmalarida mavjud.
Ikki juft bo'lmagan elektronni almashish orqali kislorod atomi ikkita kovalent bog'lanish hosil qilishi mumkin. Ikki yakka elektron juft qo'zg'alishning mumkin emasligi sababli, faqat donor-akseptor o'zaro ta'siriga kirishi mumkin. Shunday qilib, bog'lanishning ko'pligi va gibridlanishini hisobga olmagan holda, kislorod atomi beshta valentlik holatidan birida bo'lishi mumkin (29-jadval).
Kislorod atomi uchun eng tipik valentlik holati V k = 2, ya'ni ikkita juftlashtirilmagan elektron tufayli ikkita kovalent bog'lanish hosil bo'ladi.
Kislorod atomining juda yuqori elektromanfiyligi (faqat ftor uchun yuqori) uning ko'pgina birikmalarida kislorod -II oksidlanish darajasiga ega bo'lishiga olib keladi. Kislorod boshqa oksidlanish darajalarini ko'rsatadigan moddalar mavjud bo'lib, ulardan ba'zilari misol sifatida 29-jadvalda keltirilgan va qiyosiy barqarorlik rasmda ko'rsatilgan. 10.3.

c) Kislorod molekulasi

Ikki atomli kislorod molekulasi O 2 tarkibida ikkita juftlashtirilmagan elektron mavjudligi eksperimental ravishda aniqlangan. Valentlik bog'lanish usulidan foydalanib, ushbu molekulaning ushbu elektron tuzilishini tushuntirib bo'lmaydi. Biroq, kislorod molekulasidagi bog'lanish xossalari bo'yicha kovalentga yaqin. Kislorod molekulasi qutbsizdir. Atomlararo masofa ( r o–o = 1,21 A = 121 nm) bitta bog' bilan bog'langan atomlar orasidagi masofadan kichikdir. Molyar bog'lanish energiyasi ancha yuqori va 498 kJ/mol ni tashkil qiladi.

d) kislorod (modda)

Oddiy sharoitlarda kislorod rangsiz va hidsiz gazdir. Qattiq kislorod 55 K (–218 ° C) da eriydi, suyuq kislorod esa 90 K (–183 ° C) da qaynaydi.
Qattiq va suyuq kisloroddagi molekulalararo aloqalar vodorodnikiga qaraganda birmuncha kuchliroqdir, buni suyuq kislorod mavjudligining kengroq harorat diapazoni (36 °C) va termoyadroviyning kattaroq molyar issiqliklari (0,446 kJ/mol) va bug'lanish (6,83 kJ) tasdiqlaydi. /mol).
Kislorod suvda ozgina eriydi: 0 °C da 100 hajm suvda (suyuqlik!) atigi 5 hajm kislorod (gaz!) eriydi.
Kislorod atomlarining elektron olishga yuqori moyilligi va yuqori elektronegativligi kislorodning faqat oksidlovchi xossalarini namoyon etishiga olib keladi. Bu xususiyatlar ayniqsa yuqori haroratlarda namoyon bo'ladi.
Kislorod ko'plab metallar bilan reaksiyaga kirishadi: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( t);
metall bo'lmaganlar: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
va murakkab moddalar: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

Ko'pincha, bunday reaktsiyalar natijasida turli xil oksidlar olinadi (II bobning 5-bandiga qarang), ammo faol gidroksidi metallar, masalan, natriy, yondirilganda, peroksidlarga aylanadi:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

Olingan natriy peroksidning tuzilish formulasi (Na) 2 (O-O).
Kislorodga qo'yilgan yonayotgan parcha olovga aylanadi. Bu sof kislorodni aniqlashning qulay va oson usuli.
Sanoatda kislorod havodan rektifikatsiya (murakkab distillash) yo'li bilan, laboratoriyada esa kislorod o'z ichiga olgan ma'lum birikmalarni termal parchalanishga duchor qilish orqali olinadi, masalan:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - katalizator);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 °C)
va bundan tashqari, xona haroratida vodorod periksni katalitik parchalanishi bilan: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 katalizator).
Toza kislorod sanoatda oksidlanish sodir bo'ladigan jarayonlarni kuchaytirish va yuqori haroratli olovni yaratish uchun ishlatiladi. Raketa texnologiyasida suyuq kislorod oksidlovchi sifatida ishlatiladi.
Kislorod o'simliklar, hayvonlar va odamlarning hayotini saqlab qolish uchun katta ahamiyatga ega. Oddiy sharoitlarda odam nafas olish uchun havoda etarli miqdorda kislorodga ega. Ammo havo etarli bo'lmagan yoki umuman havo bo'lmagan sharoitlarda (samolyotlarda, sho'ng'in paytida, kosmik kemalarda va hokazo) nafas olish uchun kislorod bo'lgan maxsus gaz aralashmalari tayyorlanadi. Kislorod tibbiyotda nafas olishni qiyinlashtiradigan kasalliklarda ham qo'llaniladi.

e) Ozon va uning molekulalari

Ozon O 3 kislorodning ikkinchi allotropik modifikatsiyasidir.
Uch atomli ozon molekulasi quyidagi formulalar bilan ifodalangan ikkita tuzilma o'rtasida oraliq burchak tuzilishiga ega:

Ozon - o'tkir hidli quyuq ko'k gaz. Kuchli oksidlovchi faolligi tufayli u zaharli hisoblanadi. Ozon kisloroddan bir yarim baravar "og'irroq" va suvda kisloroddan bir oz ko'proq eriydi.
Ozon atmosferada kisloroddan chaqmoq elektr zaryadlari paytida hosil bo'ladi:

3O 2 = 2O 3 ().

Oddiy haroratda ozon asta-sekin kislorodga aylanadi va qizdirilganda bu jarayon portlovchi tarzda sodir bo'ladi.
Ozon Yer atmosferasining "ozon qatlami" deb ataladigan qatlamda mavjud bo'lib, Yerdagi barcha hayotni quyosh nurlanishining zararli ta'siridan himoya qiladi.
Ba'zi shaharlarda ichimlik suvini zararsizlantirish (dezinfeksiya qilish) uchun xlor o'rniga ozon ishlatiladi.

Quyidagi moddalarning tuzilish formulalarini tuzing: 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. Ushbu moddalarni nomlang. Ushbu birikmalardagi kislorod atomlarining valentlik holatlarini aytib bering.
Har bir kislorod atomining valentlik va oksidlanish darajasini aniqlang.
2. Litiy, magniy, alyuminiy, kremniy, qizil fosfor va selenning kislorodda yonish reaksiyalari tenglamalarini tuzing (selen atomlari +IV oksidlanish darajasigacha oksidlanadi, boshqa elementlarning atomlari eng yuqori oksidlanish darajasigacha oksidlanadi). Bu reaksiyalar hosilalari oksidlarning qaysi sinflariga kiradi?
3. Necha litr ozon olish mumkin (normal sharoitda) a) 9 litr kisloroddan, b) 8 g kisloroddan?

Suv er qobig'ida eng ko'p tarqalgan moddadir. Yerdagi suvning massasi 1018 tonnaga baholanadi. Suv sayyoramiz gidrosferasining asosidir, bundan tashqari, u atmosferada mavjud bo'lib, muz shaklida Yerning qutb qopqoqlarini va baland tog' muzliklarini hosil qiladi, shuningdek, turli xil jinslarning bir qismidir. Inson tanasidagi suvning massa ulushi taxminan 70% ni tashkil qiladi.
Suv uchta agregat holatida ham o'ziga xos nomga ega bo'lgan yagona moddadir.

Suv molekulasining elektron tuzilishi (10.4-rasm A) biz ilgari batafsil o'rganib chiqdik (7.10-bandga qarang).
O-H aloqalarining qutbliligi va burchak shakli tufayli suv molekulasi elektr dipol.

Elektr dipolining qutbliligini tavsiflash uchun fizik miqdor " elektr dipolning elektr momenti" yoki oddiygina " dipol moment".

Kimyoda dipol moment debylarda o'lchanadi: 1 D = 3,34. 10-30 sinf. m

Suv molekulasida ikkita qutbli kovalent bog'lanish, ya'ni ikkita elektr dipol bo'lib, ularning har biri o'z dipol momentiga ( va ) ega. Molekulaning umumiy dipol momenti bu ikki momentning vektor yig'indisiga teng (10.5-rasm):

(H 2 O) = ,

Qayerda q 1 va q 2 – vodorod atomlaridagi qisman zaryadlar (+) va – molekuladagi atomlararo O – H masofalari. Chunki q 1 = q 2 = q, undan keyin

Suv molekulasi va ba'zi boshqa molekulalarning tajribada aniqlangan dipol momentlari jadvalda keltirilgan.

30-jadval.Ayrim qutbli molekulalarning dipol momentlari

Molekula		Molekula		Molekula

Suv molekulasining dipol xususiyatini hisobga olgan holda, u ko'pincha sxematik tarzda quyidagicha ifodalanadi:
Toza suv ta'mi va hidi bo'lmagan rangsiz suyuqlikdir. Suvning ba'zi asosiy jismoniy xususiyatlari jadvalda keltirilgan.

31-jadval.Suvning ba'zi fizik xususiyatlari

Erish va bug'lanishning molyar issiqliklarining katta qiymatlari (vodorod va kislorodnikidan kattaroq kattalik tartibi) qattiq va suyuq moddalardagi suv molekulalari bir-biriga juda qattiq bog'langanligini ko'rsatadi. Ushbu ulanishlar "deb ataladi" vodorod aloqalari".

ELEKTR DIPOLI, DIPOLE MOMENTI, BOG'LANISH QUTUBLIGI, MOLEKULA QUTBBI.
Kislorod atomining nechta valent elektronlari suv molekulasida bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi?
2. Qaysi orbitallar ustma-ust tushsa, suv molekulasidagi vodorod va kislorod o'rtasida bog'lar hosil bo'ladi?
3.Vodorod peroksid H 2 O 2 molekulasida bog’lanishning hosil bo’lish sxemasini tuzing. Bu molekulaning fazoviy tuzilishi haqida nima deya olasiz?
4. HF, HCl va HBr molekulalaridagi atomlararo masofalar mos ravishda 0,92 ga teng; 1.28 va 1.41. Dipol momentlar jadvalidan foydalanib, ushbu molekulalardagi vodorod atomlarining qisman zaryadlarini hisoblang va taqqoslang.
5. Vodorod sulfidi molekulasidagi atomlararo masofalar S – H 1,34, bog’lar orasidagi burchak esa 92°. Oltingugurt va vodorod atomlaridagi qisman zaryadlarning qiymatlarini aniqlang. Oltingugurt atomining valentlik orbitallarining gibridlanishi haqida nima deya olasiz?

10.4. Vodorod aloqasi

Ma'lumki, vodorod va kislorodning (2.10 va 3.50) elektr manfiyligidagi sezilarli farq tufayli suv molekulasidagi vodorod atomi katta musbat qisman zaryad oladi ( q h = 0,33 e) va kislorod atomi undan ham kattaroq manfiy qisman zaryadga ega ( q h = –0,66 e). Shuni ham eslangki, kislorod atomida ikkita yakka elektron juft bor sp 3-gibrid AO. Bir suv molekulasining vodorod atomi boshqa molekulaning kislorod atomiga tortiladi va bundan tashqari, vodorod atomining yarim bo'sh 1s-AO qisman kislorod atomidan bir juft elektronni qabul qiladi. Molekulalar orasidagi bunday o'zaro ta'sirlar natijasida molekulalararo bog'lanishning maxsus turi - vodorod aloqasi paydo bo'ladi.
Suv holatida vodorod aloqasining shakllanishi sxematik tarzda quyidagicha ifodalanishi mumkin:

Oxirgi tizimli formulada uchta nuqta (nuqtali chiziq, elektronlar emas!) vodorod aloqasini ko'rsatadi.

Vodorod aloqalari nafaqat suv molekulalari o'rtasida mavjud. Ikki shart bajarilgan taqdirda hosil bo'ladi:
1) molekula yuqori qutbli H-E aloqasiga ega (E - juda elektronegativ element atomining ramzi),
2) molekulada katta manfiy qisman zaryadga ega boʻlgan E atomi va yolgʻiz juft elektronlar mavjud.
E elementi ftor, kislorod va azot bo'lishi mumkin. Agar E xlor yoki oltingugurt bo'lsa, vodorod aloqalari sezilarli darajada zaifdir.
Molekulalar orasidagi vodorod bog'lari bo'lgan moddalarga misollar: vodorod ftorid, qattiq yoki suyuq ammiak, etil spirti va boshqalar.

Suyuq vodorod ftoridida uning molekulalari vodorod bog'lari orqali ancha uzun zanjirlarga bog'langan va suyuq va qattiq ammiakda uch o'lchovli tarmoqlar hosil bo'ladi.
Kuchlilik nuqtai nazaridan vodorod aloqasi kimyoviy bog'lanish va molekulalararo boshqa turdagi bog'lanishlar o'rtasida oraliq hisoblanadi. Vodorod aloqasining molyar energiyasi odatda 5 dan 50 kJ/mol gacha.
Qattiq suvda (ya'ni muz kristallari) barcha vodorod atomlari kislorod atomlari bilan vodorod bog'langan bo'lib, har bir kislorod atomi ikkita vodorod aloqasini hosil qiladi (ikkala yolg'iz elektron juftligidan foydalangan holda). Ushbu tuzilish muzni suyuq suvga nisbatan ko'proq "bo'sh" qiladi, bu erda vodorod aloqalarining bir qismi buziladi va molekulalar biroz qattiqroq "qadoqlash" imkoniyatiga ega. Muz tuzilishining bu xususiyati boshqa moddalardan farqli o'laroq, qattiq holatda bo'lgan suvning zichligi suyuq holatga qaraganda pastroq ekanligini tushuntiradi. Suv 4 ° C da maksimal zichlikka etadi - bu haroratda juda ko'p vodorod aloqalari buziladi va termal kengayish hali zichlikka juda kuchli ta'sir ko'rsatmaydi.
Vodorod aloqalari hayotimizda juda muhimdir. Keling, bir lahzaga vodorod aloqalari shakllanishini to'xtatganini tasavvur qilaylik. Mana ba'zi oqibatlar:

• xona haroratidagi suv gazga aylanadi, chunki uning qaynash nuqtasi taxminan -80 ° C ga tushadi;
• barcha suv havzalari tubdan muzlay boshlaydi, chunki muzning zichligi suyuq suvning zichligidan kattaroq bo'ladi;
• DNKning qo'sh spirali va boshqa ko'p narsalar mavjud bo'lishni to'xtatadi.

Keltirilgan misollar, bu holda sayyoramizdagi tabiat butunlay boshqacha bo'lishini tushunish uchun etarli.

VODRODOD BOG'I, UNING HAZIRLANISH SHARTLARI.
Etil spirtining formulasi CH 3 – CH 2 – O – H dir. Ushbu moddaning turli molekulalarining qaysi atomlari o'rtasida vodorod bog'lari hosil bo'ladi? Ularning shakllanishini tasvirlaydigan strukturaviy formulalarni yozing.
2. Vodorod aloqalari faqat alohida moddalarda emas, balki eritmalarda ham mavjud. Strukturaviy formulalar yordamida a) ammiak, b) vodorod ftorid, v) etanol (etil spirti) suvli eritmasida vodorod bog‘lari qanday hosil bo‘lishini ko‘rsating. = 2H 2 O.
Bu reaktsiyalarning ikkalasi ham suvda doimiy va bir xil tezlikda sodir bo'ladi, shuning uchun suvda muvozanat mavjud: 2H 2 O AN 3 O + OH.
Bu muvozanat deyiladi avtoprotolizning muvozanati suv.

Ushbu qaytar jarayonning bevosita reaktsiyasi endotermikdir, shuning uchun qizdirilganda avtoprotoliz kuchayadi, lekin xona haroratida muvozanat chapga siljiydi, ya'ni H 3 O va OH ionlarining kontsentratsiyasi ahamiyatsiz. Ular nimaga teng?
Ommaviy harakatlar qonuniga ko'ra

Ammo reaksiyaga kirishgan suv molekulalari soni suv molekulalarining umumiy soniga nisbatan ahamiyatsiz bo'lganligi sababli, avtoprotoliz paytida suvning konsentratsiyasi deyarli o'zgarmaydi va 2 = const Toza suvda qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning bunday past konsentratsiyasi bu suyuqlikning, garchi yomon bo'lsa ham, elektr tokini o'tkazishini tushuntiradi.

SUVNING AVTOPROTOLIZI, SUVNING AVTOPROTOLIZI DOIMIY (IONLI MAHSULOT).
Suyuq ammiakning ion mahsuloti (qaynoq nuqtasi -33 ° C) 2 · 10 -28. Ammiakning avtoprotolizi tenglamasini yozing. Sof suyuq ammiakdagi ammoniy ionlarining konsentratsiyasini aniqlang. Qaysi moddaning elektr o'tkazuvchanligi ko'proq, suv yoki suyuq ammiak?

1. Vodorodning olinishi va uning yonishi (qaytaruvchi xossalari).
2. Kislorod olish va undagi moddalarni yoqish (oksidlovchi xossalari).

§3. Reaksiya tenglamasi va uni yozish

O'zaro ta'sir vodorod Bilan kislorod, Ser Genri Kavendish o'rnatganidek, suvning paydo bo'lishiga olib keladi. Keling, qanday yozishni o'rganish uchun ushbu oddiy misoldan foydalanamiz kimyoviy reaksiya tenglamalari.
Nima chiqadi vodorod Va kislorod, biz allaqachon bilamiz:

H 2 + O 2 → H 2 O

Endi hisobga olsak, kimyoviy reaksiyalarda kimyoviy elementlarning atomlari yo‘q bo‘lib ketmaydi va yo‘qdan paydo bo‘lmaydi, bir-biriga aylanmaydi, balki yangi kombinatsiyalarda birlashtiring, yangi molekulalar hosil qiladi. Bu shuni anglatadiki, kimyoviy reaksiya tenglamasida har bir turdagi atomlarning soni bir xil bo'lishi kerak oldin reaktsiyalar ( chap teng belgisidan) va keyin reaktsiyaning oxiri ( o'ngda teng belgisidan), shunga o'xshash:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Bu shunday reaksiya tenglamasi - moddalar formulalari va koeffitsientlar yordamida davom etayotgan kimyoviy reaktsiyani shartli qayd etish.

Bu shuni anglatadiki, berilgan reaktsiyada ikki mol vodorod bilan reaksiyaga kirishishi kerak bir mol kislorod, va natija bo'ladi ikki mol suv.

O'zaro ta'sir vodorod Bilan kislorod- umuman oddiy jarayon emas. Bu elementlarning oksidlanish darajalarining o'zgarishiga olib keladi. Bunday tenglamalarda koeffitsientlarni tanlash uchun ular odatda " elektron balans".

Suv vodorod va kisloroddan hosil bo'lganda, bu shuni anglatadi vodorod dan oksidlanish darajasini o'zgartirdi 0 oldin +I, A kislorod-dan 0 oldin −II. Bunday holda, bir nechtasi vodorod atomlaridan kislorod atomlariga o'tdi. (n) elektronlar:

Bu erda vodorod beruvchi elektronlar xizmat qiladi kamaytiruvchi vosita, va kislorodni qabul qiluvchi elektronlar oksidlovchi vosita.

Oksidlovchi va qaytaruvchi moddalar

Keling, elektronlarni berish va qabul qilish jarayonlari qanday ko'rinishini alohida ko'rib chiqaylik. Vodorod, "qaroqchi" kislorod bilan uchrashib, barcha aktivlarini - ikkita elektronni yo'qotadi va uning oksidlanish darajasi teng bo'ladi. +I:

N 2 0 − 2 e− = 2N +I

sodir bo'ldi oksidlanish yarim reaksiya tenglamasi vodorod.

Va bandit - kislorod O 2, baxtsiz vodoroddan oxirgi elektronlarni olib, o'zining yangi oksidlanish holatidan juda mamnun. -II:

O2+4 e− = 2O −II

Bu qaytarilish yarim reaksiya tenglamasi kislorod.

Qo'shimcha qilish kerakki, "bandit" ham, uning "qurboni" ham kimyoviy o'ziga xosligini yo'qotgan va oddiy moddalardan - diatomik molekulalarga ega gazlardan yaratilgan. H 2 Va O 2 yangi kimyoviy moddaning tarkibiy qismlariga aylandi - suv H 2 O.

Keyinchalik biz quyidagicha fikr yuritamiz: qaytaruvchi vosita oksidlovchi banditga qancha elektron bergan bo'lsa, u qancha elektron oldi. Qaytaruvchi tomonidan berilgan elektronlar soni oksidlovchi tomonidan qabul qilingan elektronlar soniga teng bo'lishi kerak..

Demak, kerak elektronlar sonini tenglashtiring birinchi va ikkinchi yarim reaksiyalarda. Kimyoda yarim reaksiya tenglamalarini yozishning quyidagi an'anaviy shakli qabul qilinadi:

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

Bu erda jingalak qavsning chap tomonidagi 2 va 1 raqamlari berilgan va qabul qilingan elektronlar soni teng bo'lishini ta'minlashga yordam beradigan omillardir. Yarim reaksiya tenglamalarida 2 ta elektron berilgan, 4 tasi qabul qilinganligini hisobga olamiz.Qabul qilingan va berilgan elektronlar sonini tenglashtirish uchun eng kichik umumiy karrali va qo shimcha ko rsatkichlarni toping. Bizning holatda, eng kichik umumiy ko'paytma 4. Vodorod uchun qo'shimcha omillar 2 (4: 2 = 2) va kislorod uchun - 1 (4: 4 = 1) bo'ladi.
Olingan ko'paytirgichlar kelajakdagi reaktsiya tenglamasining koeffitsientlari bo'lib xizmat qiladi:

2H 2 0 + O 2 0 = 2H 2 +I O -II

Vodorod oksidlanadi bilan uchrashgandagina emas kislorod. Ular vodorodga taxminan bir xil tarzda ta'sir qiladi. ftor F 2, halogen va ma'lum bo'lgan "qaroqchi" va ko'rinishda zararsiz azot N 2:

H 2 0 + F 2 0 = 2H +I F -I

3H 2 0 + N 2 0 = 2N -III H 3 +I

Bunday holda, bu chiqadi vodorod ftorid HF yoki ammiak NH 3.

Ikkala birikmada ham oksidlanish darajasi vodorod tenglashadi +I, chunki u boshqa odamlarning elektron tovarlariga "ochko'z" bo'lgan, yuqori elektromanfiylikka ega bo'lgan molekula sheriklarini oladi - ftor F Va azot N. U azot elektronegativlik qiymati uchta an'anaviy birlikka teng deb hisoblanadi va ftorid Umuman olganda, barcha kimyoviy elementlar orasida eng yuqori elektromanfiylik to'rt birlikdir. Shuning uchun ular kambag'al vodorod atomini hech qanday elektron muhitsiz qoldirganlari ajablanarli emas.

Lekin vodorod balki tiklash- elektronlarni qabul qilish. Bu, agar u bilan reaksiyaga kirishishda vodorodga nisbatan pastroq elektromanfiylikka ega bo'lgan gidroksidi metallar yoki kaltsiy ishtirok etsa sodir bo'ladi.

• Belgilanishi - H (Vodorod);
• Lotin nomi - Hydrogenium;
• Davr - I;
• Guruh - 1 (Ia);
• Atom massasi - 1,00794;
• Atom raqami - 1;
• Atom radiusi = 53 pm;
• Kovalent radius = 32 pm;
• Elektron taqsimoti - 1s 1;
• erish harorati = -259,14 ° S;
• qaynash nuqtasi = -252,87 ° S;
• Elektronegativlik (Pauling bo'yicha / Alpred va Rochow bo'yicha) = 2,02/-;
• Oksidlanish holati: +1; 0; -1;
• Zichlik (no.) = 0,0000899 g/sm 3;
• Molar hajmi = 14,1 sm 3 / mol.

Vodorodning kislorod bilan ikkilik birikmalari:

Vodorod (“suvni tug‘diruvchi”) 1766-yilda ingliz olimi G.Kavendish tomonidan kashf etilgan. Bu tabiatdagi eng oddiy element - vodorod atomining yadrosi va bitta elektroni bor, ehtimol shuning uchun vodorod koinotdagi eng ko'p elementdir (ko'pchilik yulduzlar massasining yarmidan ko'pini tashkil qiladi).

Vodorod haqida biz "g'altak kichik, ammo qimmat" deb aytishimiz mumkin. O'zining "oddiyligiga" qaramay, vodorod Yerdagi barcha tirik mavjudotlarni energiya bilan ta'minlaydi - Quyoshda doimiy termoyadro reaktsiyasi sodir bo'ladi, bunda to'rtta vodorod atomidan bitta geliy atomi hosil bo'ladi, bu jarayon juda katta miqdordagi energiyaning chiqishi bilan birga keladi. (batafsil ma'lumot uchun Yadro sinteziga qarang).

Yer qobig'ida vodorodning massa ulushi atigi 0,15% ni tashkil qiladi. Shu bilan birga, Yerda ma'lum bo'lgan barcha kimyoviy moddalarning katta qismi (95%) bir yoki bir nechta vodorod atomlarini o'z ichiga oladi.

Metall bo'lmagan birikmalarda (HCl, H 2 O, CH 4 ...) vodorod o'zining yagona elektronini ko'proq elektron manfiy elementlarga beradi, oksidlanish darajasini +1 (ko'proq) ko'rsatadi va faqat kovalent bog'larni hosil qiladi (qarang Kovalent rishta).

Metalllar bilan birikmalarda (NaH, CaH 2 ...), vodorod, aksincha, o'zining yagona s-orbitaliga boshqa elektronni qabul qiladi va shu bilan elektron qatlamini to'ldirishga harakat qiladi, oksidlanish holatini -1 (kamroq) ko'rsatadi. koʻpincha ionli bogʻ hosil qiladi (Ion bogʻlanishga qarang), chunki vodorod atomi va metall atomining elektr manfiyligidagi farq ancha katta boʻlishi mumkin.

H 2

Gaz holatida vodorod ikki atomli molekulalar shaklida mavjud bo'lib, qutbsiz kovalent bog'lanish hosil qiladi.

Vodorod molekulalarida quyidagilar mavjud:

• katta harakatchanlik;
• katta kuch;
• past polarizatsiya;
• kichik o'lcham va vazn.

Vodorod gazining xossalari:

• tabiatdagi eng yengil gaz, rangsiz va hidsiz;
• suvda va organik erituvchilarda yomon eriydi;
• suyuq va qattiq metallarda (ayniqsa, platina va palladiyda) oz miqdorda eriydi;
• suyultirish qiyin (past qutblanish qobiliyati tufayli);
• barcha ma'lum gazlar orasida eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega;
• qizdirilganda u ko'plab metall bo'lmaganlar bilan reaksiyaga kirishib, qaytaruvchi vositaning xususiyatlarini namoyon qiladi;
• xona haroratida ftor bilan reaksiyaga kirishadi (portlash sodir bo'ladi): H 2 + F 2 = 2HF;
• metallar bilan reaksiyaga kirishib, gidridlar hosil qiladi, oksidlovchi xossalarini namoyon qiladi: H 2 + Ca = CaH 2;

Aralashmalarda vodorod oksidlovchi xossalariga qaraganda qaytaruvchi xossalarini ancha kuchliroq namoyon qiladi. Vodorod ko'mir, alyuminiy va kaltsiydan keyin eng kuchli qaytaruvchi vositadir. Vodorodning qaytaruvchi xossalari sanoatda oksidlar va gallidlardan metallar va nometalllarni (oddiy moddalar) olishda keng qo'llaniladi.

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

Vodorodning oddiy moddalar bilan reaksiyalari

Vodorod elektronni qabul qilib, rol o'ynaydi kamaytiruvchi vosita, reaktsiyalarda:

• Bilan kislorod(yondirilganda yoki katalizator ishtirokida) 2:1 nisbatda (vodorod:kislorod) portlovchi portlovchi gaz hosil bo'ladi: 2H 2 0 +O 2 = 2H 2 +1 O+572 kJ.
• Bilan kulrang(150°C-300°C gacha qizdirilganda): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• Bilan xlor(UV nurlari bilan yondirilganda yoki nurlanganda): H 2 0 +Cl 2 = 2H +1 Cl
• Bilan ftor: H 2 0 +F 2 = 2H +1 F
• Bilan azot(katalizatorlar ishtirokida yoki yuqori bosimda qizdirilganda): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Vodorod elektronni beradi, rol o'ynaydi oksidlovchi vosita, bilan reaksiyalarda ishqoriy Va gidroksidi tuproq metall gidridlari hosil bo'lgan metallar - gidrid ionlari H bo'lgan tuzga o'xshash ionli birikmalar - bu beqaror oq kristalli moddalardir.

Ca+H 2 = CaH 2 -1 2Na+H 2 0 = 2NaH -1

Vodorod uchun -1 oksidlanish darajasini ko'rsatish odatiy emas. Suv bilan reaksiyaga kirishganda, gidridlar parchalanib, suvni vodorodga aylantiradi. Kaltsiy gidridning suv bilan reaksiyasi quyidagicha:

CaH 2 -1 +2H 2 +1 0 = 2H 2 0 +Ca(OH) 2

Vodorodning murakkab moddalar bilan reaksiyalari

• yuqori haroratda vodorod ko'plab metall oksidlarini kamaytiradi: ZnO+H 2 = Zn+H 2 O
• metil spirti vodorodning uglerod oksidi (II) bilan reaksiyasidan olinadi: 2H 2 +CO → CH 3 OH
• Gidrogenlash reaktsiyalarida vodorod ko'plab organik moddalar bilan reaksiyaga kirishadi.

Vodorod va uning birikmalarining kimyoviy reaktsiyalari tenglamalari "Vodorod va uning birikmalari - vodorod ishtirokidagi kimyoviy reaktsiyalar tenglamalari" sahifasida batafsilroq muhokama qilinadi.

Vodorodning qo'llanilishi

• atom energiyasida vodorod izotoplari - deyteriy va tritiy ishlatiladi;
• kimyo sanoatida vodorod ko'plab organik moddalar, ammiak, vodorod xlorid sintezi uchun ishlatiladi;
• oziq-ovqat sanoatida vodorod o'simlik moylarini gidrogenlash orqali qattiq yog'larni ishlab chiqarishda ishlatiladi;
• metalllarni payvandlash va kesish uchun kisloroddagi vodorodning yuqori yonish harorati (2600 ° S) ishlatiladi;
• ba'zi metallarni ishlab chiqarishda vodorod qaytaruvchi vosita sifatida ishlatiladi (yuqoriga qarang);
• vodorod yengil gaz boʻlgani uchun u aeronavtikada havo sharlari, aerostatlar va havo kemalari uchun toʻldiruvchi sifatida ishlatiladi;
• Vodorod CO bilan aralashtirilgan yoqilg'i sifatida ishlatiladi.

So'nggi paytlarda olimlar qayta tiklanadigan energiyaning muqobil manbalarini izlashga katta e'tibor qaratmoqda. Istiqbolli yo'nalishlardan biri bu "vodorod" energiyasi bo'lib, unda vodorod yoqilg'i sifatida ishlatiladi, uning yonish mahsuloti oddiy suvdir.

Vodorod ishlab chiqarish usullari

Vodorod ishlab chiqarishning sanoat usullari:

• nikel katalizatorida yuqori haroratda (800 ° C) suv bug'lari bilan metan konversiyasi (suv bug'ining katalitik qaytarilishi): CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2;
• Fe 2 O 3 katalizatorida karbon monoksitni suv bug'i bilan (t=500°C) aylantirish: CO + H 2 O = CO 2 + H 2;
• metanning termal parchalanishi: CH 4 = C + 2H 2;
• qattiq yoqilg'ining gazlanishi (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2;
• suvni elektroliz qilish (juda sof vodorod hosil qiluvchi juda qimmat usul): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Vodorod olishning laboratoriya usullari:

• xlorid yoki suyultirilgan sulfat kislota bilan metallarga (odatda sink) ta'sir qilish: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2;
• suv bug'ining issiq temir parchalari bilan o'zaro ta'siri: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.

Kundalik hayotimizda juda keng tarqalgan narsalar borki, ular haqida deyarli hamma biladi. Masalan, hamma biladiki, suv suyuqlikdir, unga oson kirish mumkin va yonmaydi, shuning uchun u olovni o'chira oladi. Lekin nima uchun bunday bo'lganini hech o'ylab ko'rganmisiz?

Rasm manbasi: pixabay.com

Suv vodorod va kislorod atomlaridan iborat. Bu ikkala element ham yonishni qo'llab-quvvatlaydi. Demak, umumiy mantiqqa (ilmiy emas) asoslanib, suv ham yonishi kerak, shunday emasmi? Biroq, bu sodir bo'lmaydi.

Yonish qachon sodir bo'ladi?

Yonish - bu molekulalar va atomlarning issiqlik va yorug'lik shaklida energiya chiqarish uchun birlashishi natijasida yuzaga keladigan kimyoviy jarayon. Biror narsani yoqish uchun sizga ikkita narsa kerak bo'ladi - yonish manbai sifatida yoqilg'i (masalan, qog'oz varag'i, yog'och va boshqalar) va oksidlovchi (er atmosferasidagi kislorod asosiy oksidlovchi). Yonish jarayoni boshlanishi uchun moddaning yonish haroratiga erishish uchun zarur bo'lgan issiqlik ham kerak.

Rasm manbasi auclip.ru

Misol uchun, gugurt yordamida qog'ozni yoqish jarayonini ko'rib chiqing. Bu holda qog'oz yoqilg'i bo'ladi, havodagi gazsimon kislorod oksidlovchi vosita sifatida ishlaydi va yonish o'yinining yonishi tufayli olov haroratiga erishiladi.

Suvning kimyoviy tarkibining tuzilishi

Rasm manbasi: water-service.com.ua

Suv ikkita vodorod atomidan va bitta kislorod atomidan iborat. Uning kimyoviy formulasi H2O. Shunisi qiziqki, suvning ikkita tarkibiy qismi haqiqatan ham yonuvchan moddalardir.

Nima uchun vodorod yonuvchi moddadir?

Vodorod atomlari faqat bitta elektronga ega va shuning uchun boshqa elementlar bilan osongina birlashadi. Qoida tariqasida, vodorod tabiatda molekulalari ikki atomdan iborat gaz shaklida bo'ladi. Bu gaz yuqori reaktivdir va oksidlovchi vosita ishtirokida tezda oksidlanadi, bu esa uni yonuvchan qiladi.

Rasm manbasi: myshared.ru

Vodorod yondirilganda katta miqdorda energiya chiqariladi, shuning uchun u ko'pincha kosmik kemalarni kosmosga chiqarish uchun suyultirilgan shaklda ishlatiladi.

Kislorod yonishni qo'llab-quvvatlaydi

Yuqorida aytib o'tilganidek, har qanday yonish oksidlovchini talab qiladi. Ko'pgina kimyoviy oksidlovchi moddalar mavjud, ular orasida kislorod, ozon, vodorod peroksid, ftor va boshqalar mavjud. Kislorod Yer atmosferasida ko'p uchraydigan asosiy oksidlovchi moddadir. Odatda ko'pchilik yong'inlarda asosiy oksidlovchi moddadir. Shuning uchun olovni saqlab turish uchun doimiy kislorod ta'minoti zarur.

Suv olovni o'chiradi

Suv bir qancha sabablarga ko'ra olovni o'chirishi mumkin, ulardan biri ikki elementdan iborat bo'lishiga qaramay, olovli do'zaxni yaratishi mumkin bo'lgan yonmaydigan suyuqlikdir.

Suv yong'inni o'chirishning eng keng tarqalgan vositasidir. Rasm manbasi: pixabay.com

Yuqorida aytib o'tganimizdek, vodorod juda tez yonuvchan, reaktsiyani boshlash uchun unga oksidlovchi modda va olov harorati kerak. Kislorod Yerdagi eng keng tarqalgan oksidlovchi vosita bo'lganligi sababli, u vodorod atomlari bilan tezda birlashadi va ko'p miqdorda yorug'lik va issiqlikni chiqaradi va suv molekulalari hosil bo'ladi. Bu qanday sodir bo'ladi:

E'tibor bering, vodorodning oz miqdordagi kislorod yoki havo bilan aralashmasi portlovchi hisoblanadi va portlovchi gaz deb ataladi, u portlash sifatida qabul qilingan kuchli portlash bilan juda tez yonadi. 1937 yilda Nyu-Jersida Hindenburg dirijablidagi halokat dirijabl qobig'ini to'ldirgan vodorodning alangalanishi natijasida o'nlab odamlarning hayotiga zomin bo'ldi. Vodorodning oson yonuvchanligi va kislorod bilan birgalikda portlovchiligi bizning laboratoriyalarda suvni kimyoviy yo'l bilan ololmasligimizning asosiy sababidir.