جميع التفاعلات مع الهيدروجين. هيدروجين. الخواص الفيزيائية والكيميائية، التحضير

تعتمد الطرق الصناعية لإنتاج المواد البسيطة على الشكل الذي يوجد به العنصر المقابل في الطبيعة، أي ما يمكن أن يكون المادة الخام لإنتاجه. وبالتالي، يتم الحصول على الأكسجين، الذي يتوفر في حالة حرة، جسديا - عن طريق الانفصال عن الهواء السائل. يوجد الهيدروجين تقريبًا على شكل مركبات، لذلك يتم استخدام الطرق الكيميائية للحصول عليه. على وجه الخصوص، يمكن استخدام تفاعلات التحلل. إحدى طرق إنتاج الهيدروجين هي من خلال تحلل الماء بواسطة التيار الكهربائي.

الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج الهيدروجين هي تفاعل الميثان، وهو جزء من الغاز الطبيعي، مع الماء. يتم إجراؤه عند درجة حرارة عالية (من السهل التحقق من أنه عند تمرير الميثان حتى من خلال الماء المغلي، لا يحدث أي تفاعل):

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 كيلوجول

في المختبر، للحصول على مواد بسيطة، لا يستخدمون بالضرورة مواد خام طبيعية، ولكن يختارون تلك المواد الأولية التي يسهل عزل المادة المطلوبة منها. على سبيل المثال، في المختبر، لا يتم الحصول على الأكسجين من الهواء. الأمر نفسه ينطبق على إنتاج الهيدروجين. ومن الطرق المعملية لإنتاج الهيدروجين، والتي تستخدم أحياناً في الصناعة، تحلل الماء بالتيار الكهربائي.

عادة، يتم إنتاج الهيدروجين في المختبر عن طريق تفاعل الزنك مع حمض الهيدروكلوريك.

في الصناعة

1.التحليل الكهربائي للمحاليل الملحية المائية:

2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2

2.تمرير بخار الماء فوق فحم الكوك الساخنعند درجات حرارة حوالي 1000 درجة مئوية:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.من الغاز الطبيعي .

تحويل البخار: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3 H 2 (1000 درجة مئوية) الأكسدة التحفيزية بالأكسجين: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4 H 2

4. تكسير وإعادة تشكيل الهيدروكربونات أثناء تكرير النفط.

في المختبر

1.تأثير الأحماض المخففة على المعادن.لتنفيذ هذا التفاعل، يتم استخدام الزنك وحمض الهيدروكلوريك في أغلب الأحيان:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.تفاعل الكالسيوم مع الماء:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.التحلل المائي للهيدريدات:

ناه + ح 2 يا → هيدروكسيد الصوديوم + ح 2

4.تأثير القلويات على الزنك أو الألومنيوم:

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na + 3H2 Zn + 2KOH + 2H2O → K2 + H2

5.باستخدام التحليل الكهربائي.أثناء التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للقلويات أو الأحماض، يتم إطلاق الهيدروجين عند الكاثود، على سبيل المثال:

2H3O + + 2e - → H2 + 2H2O

• مفاعل حيوي لإنتاج الهيدروجين

الخصائص الفيزيائية

يمكن أن يتواجد غاز الهيدروجين في شكلين (تعديلات) - في شكل أورثو - وشبه الهيدروجين.

في جزيء الهيدروجين الأورثوهيدروجين (mp. -259.10 درجة مئوية، نقطة الغليان −252.56 درجة مئوية) يتم توجيه السبينات النووية بشكل مماثل (موازٍ)، وفي الباراهيدروجين (نقطة الغليان −259.32 درجة مئوية، نقطة الغليان -252.89 درجة مئوية) - عكس بعضها البعض (مضاد للتوازي).

يمكن فصل الأشكال المتآصلة للهيدروجين عن طريق الامتزاز على الكربون النشط عند درجة حرارة النيتروجين السائل. عند درجات حرارة منخفضة جدًا، يتحول التوازن بين أورثوهيدروجين وباراهيدروجين بالكامل تقريبًا نحو الأخير. عند 80 K تكون نسبة النماذج حوالي 1:1. عند تسخينه، يتحول باراهيدروجين الممتص إلى أورثوهيدروجين حتى يتكون خليط متوازن في درجة حرارة الغرفة (أورثو بارا: 75:25). بدون محفز، يحدث التحول ببطء، مما يجعل من الممكن دراسة خصائص الأشكال المتآصلة الفردية. جزيء الهيدروجين ثنائي الذرة - H₂. في الظروف العادية، فهو غاز عديم اللون والرائحة والطعم. الهيدروجين هو أخف الغازات، وكثافته أقل بعدة مرات من كثافة الهواء. ومن الواضح أنه كلما كانت كتلة الجزيئات أصغر، زادت سرعتها عند نفس درجة الحرارة. باعتبارها أخف الجزيئات، تتحرك جزيئات الهيدروجين بشكل أسرع من جزيئات أي غاز آخر، وبالتالي يمكنها نقل الحرارة من جسم إلى آخر بشكل أسرع. ويترتب على ذلك أن الهيدروجين لديه أعلى الموصلية الحرارية بين المواد الغازية. الموصلية الحرارية لها أعلى بحوالي سبعة أضعاف من الموصلية الحرارية للهواء.

الخواص الكيميائية

جزيئات الهيدروجين H₂ قوية جدًا، ولكي يتفاعل الهيدروجين، يجب استهلاك قدر كبير من الطاقة: H 2 = 2H - 432 كيلوجول لذلك، في درجات الحرارة العادية، يتفاعل الهيدروجين فقط مع المعادن النشطة جدًا، على سبيل المثال الكالسيوم، لتكوين الكالسيوم هيدريد: Ca + H 2 = CaH 2 ومع اللافلز الوحيد - الفلور، يشكل فلوريد الهيدروجين: F 2 + H 2 = 2HF مع معظم المعادن واللافلزات، يتفاعل الهيدروجين عند درجات حرارة مرتفعة أو تحت تأثيرات أخرى، على سبيل المثال. والإضاءة. يمكنها "نزع" الأكسجين من بعض الأكاسيد، على سبيل المثال: CuO + H 2 = Cu + H 2 0 تعكس المعادلة المكتوبة تفاعل الاختزال. تفاعلات الاختزال هي عمليات يتم فيها إزالة الأكسجين من المركب؛ تسمى المواد التي تزيل الأكسجين عوامل الاختزال (وهي تتأكسد بنفسها). علاوة على ذلك، سيتم تقديم تعريف آخر لمفهومي "الأكسدة" و"الاختزال". وهذا التعريف، وهو الأول تاريخيًا، يحتفظ بأهميته اليوم، خاصة في الكيمياء العضوية. تفاعل الاختزال هو عكس تفاعل الأكسدة. يحدث كلا التفاعلين دائمًا في وقت واحد كعملية واحدة: عندما تتأكسد (تختزل) مادة ما، فإن اختزال (أكسدة) مادة أخرى يحدث بالضرورة في وقت واحد.

ن 2 + 3 ح 2 → 2 ن ح 3

أشكال مع الهالوجينات هاليدات الهيدروجين:

F 2 + H 2 → 2 HF، يحدث التفاعل بشكل انفجاري في الظلام وفي أي درجة حرارة، Cl 2 + H 2 → 2 HCl، يحدث التفاعل بشكل انفجاري، فقط في الضوء.

يتفاعل مع السخام تحت حرارة عالية:

ج + 2 ح 2 → CH 4

التفاعل مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية

يتشكل الهيدروجين مع المعادن النشطة هيدريدات:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

هيدريدات- مواد صلبة شبيهة بالأملاح، سهلة التحلل المائي:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

التفاعل مع أكاسيد المعادن (عادةً عناصر d)

يتم تقليل الأكاسيد إلى المعادن:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

هدرجة المركبات العضوية

عندما يؤثر الهيدروجين على الهيدروكربونات غير المشبعة في وجود محفز النيكل وعند درجات حرارة مرتفعة، يحدث تفاعل الهدرجة:

CH 2 = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

يختزل الهيدروجين الألدهيدات إلى كحولات:

CH 3 C H O + H 2 → C 2 H 5 OH.

جيوكيمياء الهيدروجين

الهيدروجين هو مادة البناء الرئيسية للكون. وهو العنصر الأكثر شيوعا، وتتشكل منه جميع العناصر نتيجة التفاعلات النووية الحرارية والنووية.

يعتبر الهيدروجين الحر H2 نادرًا نسبيًا في الغازات الأرضية، ولكنه في شكل ماء يلعب دورًا مهمًا للغاية في العمليات الجيوكيميائية.

يمكن أن يتواجد الهيدروجين في المعادن على شكل أيون الأمونيوم، وأيون الهيدروكسيل، وماء بلوري.

وفي الغلاف الجوي، يتم إنتاج الهيدروجين بشكل مستمر نتيجة تحلل الماء بواسطة الإشعاع الشمسي. يهاجر إلى الغلاف الجوي العلوي ويهرب إلى الفضاء.

طلب

• الطاقة الهيدروجينية

يستخدم الهيدروجين الذري في لحام الهيدروجين الذري.

في صناعة المواد الغذائية، يتم تسجيل الهيدروجين كمضاف غذائي E949، مثل تعبئة الغاز.

ميزات العلاج

يشكل الهيدروجين عند مزجه بالهواء خليطًا متفجرًا - ما يسمى بالغاز المتفجر. يكون هذا الغاز أكثر انفجارًا عندما تكون نسبة حجم الهيدروجين والأكسجين 2:1، أو الهيدروجين والهواء تقريبًا 2:5، لأن الهواء يحتوي على حوالي 21% أكسجين. الهيدروجين هو أيضا خطر الحريق. يمكن أن يسبب الهيدروجين السائل قضمة صقيع شديدة إذا لامس الجلد.

تحدث التركيزات المتفجرة للهيدروجين والأكسجين من 4٪ إلى 96٪ من حيث الحجم. عند مزجه بالهواء من 4% إلى 75(74)% من حيث الحجم.

استخدام الهيدروجين

وفي الصناعة الكيميائية، يستخدم الهيدروجين في إنتاج الأمونيا والصابون والبلاستيك. في صناعة المواد الغذائية، يتم تصنيع السمن النباتي من الزيوت النباتية السائلة باستخدام الهيدروجين. الهيدروجين خفيف جدًا ويرتفع دائمًا في الهواء. ذات مرة، كانت المناطيد والبالونات مملوءة بالهيدروجين. لكن في الثلاثينيات. القرن العشرين حدثت العديد من الكوارث الرهيبة عندما انفجرت المناطيد واحترقت. في الوقت الحاضر، المناطيد مملوءة بغاز الهيليوم. ويستخدم الهيدروجين أيضًا كوقود للصواريخ. في يوم من الأيام، يمكن استخدام الهيدروجين على نطاق واسع كوقود للسيارات والشاحنات. لا تلوث المحركات الهيدروجينية البيئة ولا ينبعث منها سوى بخار الماء (على الرغم من أن إنتاج الهيدروجين نفسه يؤدي إلى بعض التلوث البيئي). تتكون شمسنا في الغالب من الهيدروجين. الحرارة والضوء الشمسي هما نتيجة إطلاق الطاقة النووية من اندماج نوى الهيدروجين.

استخدام الهيدروجين كوقود (فعال من حيث التكلفة)

إن أهم ما يميز المواد المستخدمة كوقود هو حرارة احتراقها. من المعروف من مقرر الكيمياء العامة أن التفاعل بين الهيدروجين والأكسجين يحدث مع انطلاق الحرارة. إذا أخذنا 1 mol H 2 (2 جم) و 0.5 mol O 2 (16 جم) في ظل ظروف قياسية وأثارنا التفاعل، فطبقًا للمعادلة

ح 2 + 0.5 يا 2 = ح 2 يا

بعد الانتهاء من التفاعل، يتم تشكيل 1 مول من H2O (18 جم) مع إطلاق طاقة 285.8 كيلوجول/مول (للمقارنة: حرارة احتراق الأسيتيلين هي 1300 كيلوجول/مول، البروبان - 2200 كيلوجول/مول) . يزن 1 متر مكعب من الهيدروجين 89.8 جم (44.9 مول). لذلك، لإنتاج 1 متر مكعب من الهيدروجين، سيتم استهلاك 12832.4 كيلوجول من الطاقة. مع الأخذ في الاعتبار أن 1 كيلووات ساعة = 3600 كيلوجول، نحصل على 3.56 كيلووات ساعة من الكهرباء. بمعرفة تعرفة 1 كيلووات ساعة من الكهرباء وتكلفة 1 متر مكعب من الغاز، يمكننا أن نستنتج أنه من المستحسن التحول إلى وقود الهيدروجين.

على سبيل المثال، يسافر الطراز التجريبي من الجيل الثالث من هوندا FCX المزود بخزان هيدروجين سعة 156 لترًا (يحتوي على 3.12 كجم من الهيدروجين تحت ضغط 25 ميجا باسكال) مسافة 355 كم. وبناء على ذلك، من 3.12 كجم H2، يتم الحصول على 123.8 كيلووات في الساعة. لكل 100 كيلومتر، سيكون استهلاك الطاقة 36.97 كيلووات في الساعة. بمعرفة تكلفة الكهرباء وتكلفة الغاز أو البنزين واستهلاكهما للسيارة لكل 100 كيلومتر، يسهل حساب الأثر الاقتصادي السلبي لتحول السيارات إلى وقود الهيدروجين. لنفترض (روسيا 2008)، أن 10 سنتات لكل كيلووات ساعة من الكهرباء تؤدي إلى أن 1 متر مكعب من الهيدروجين يؤدي إلى سعر 35.6 سنتًا، ومع الأخذ في الاعتبار كفاءة تحلل الماء 40-45 سنتًا، نفس الكمية من كيلووات ساعة من حرق البنزين يكلف 12832.4 كيلوجول/42000 كيلوجول/0.7 كجم/لتر*80 سنتًا/لتر=34 سنتًا بأسعار التجزئة، بينما بالنسبة للهيدروجين قمنا بحساب الخيار المثالي، دون الأخذ في الاعتبار النقل، وانخفاض قيمة المعدات، وما إلى ذلك. بالنسبة للميثان مع تبلغ طاقة الاحتراق حوالي 39 ميجا جول لكل متر مكعب، وستكون النتيجة أقل بمقدار مرتين إلى أربع مرات بسبب اختلاف السعر (يكلف المتر المكعب الواحد في أوكرانيا 179 دولارًا أمريكيًا، وفي أوروبا 350 دولارًا أمريكيًا). أي أن الكمية المعادلة من الميثان ستكلف 10-20 سنتًا.

ومع ذلك، لا ينبغي أن ننسى أنه عندما نحرق الهيدروجين، نحصل على الماء النظيف الذي استخرج منه. أي أن لدينا طاقة متجددة جامع قمامةالطاقة دون الإضرار بالبيئة، على عكس الغاز أو البنزين اللذين يعتبران من المصادر الأساسية للطاقة.

Php على السطر 377 تحذير: يتطلب (http://www..php): فشل في فتح الدفق: لا يمكن العثور على غلاف مناسب في /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php على السطر 377 قاتل خطأ: يتطلب (): فشل الفتح المطلوب "http://www..php" (include_path = "..php على السطر 377"

في الجدول الدوري، يقع الهيدروجين في مجموعتين من العناصر المتعارضة تمامًا في خصائصها. هذه الميزة تجعلها فريدة تمامًا. الهيدروجين ليس مجرد عنصر أو مادة، ولكنه أيضًا جزء لا يتجزأ من العديد من المركبات المعقدة، وهو عنصر عضوي وبيولوجي. لذلك، دعونا ننظر إلى خصائصه وخصائصه بمزيد من التفصيل.

لوحظ إطلاق الغازات القابلة للاشتعال أثناء تفاعل المعادن والأحماض في القرن السادس عشر، أي أثناء تكوين الكيمياء كعلم. قام العالم الإنجليزي الشهير هنري كافنديش بدراسة المادة ابتداءً من عام 1766 وأطلق عليها اسم "الهواء القابل للاحتراق". عند حرقه، أنتج هذا الغاز الماء. لسوء الحظ، فإن تمسك العالم بنظرية الفلوجستون (افتراضية "المادة متناهية الصغر") منعه من التوصل إلى الاستنتاجات الصحيحة.

قام الكيميائي والطبيعي الفرنسي أ. لافوازييه، مع المهندس ج. مونييه وبمساعدة مقاييس الغاز الخاصة، بتركيب الماء في عام 1783، ثم قام بتحليله من خلال تحلل بخار الماء بالحديد الساخن. وهكذا تمكن العلماء من التوصل إلى الاستنتاجات الصحيحة. ووجدوا أن "الهواء القابل للاحتراق" ليس فقط جزءا من الماء، بل يمكن الحصول عليه منه أيضا.

في عام 1787، اقترح لافوازييه أن الغاز قيد الدراسة كان مادة بسيطة، وبالتالي، ينتمي إلى عدد العناصر الكيميائية الأولية. أطلق عليه اسم الهيدروجين (من الكلمات اليونانية هيدور - ماء + جيناو - ألد)، أي "يلد الماء".

تم اقتراح الاسم الروسي "الهيدروجين" في عام 1824 من قبل الكيميائي م. سولوفييف. كان تحديد تركيبة الماء بمثابة نهاية "نظرية الفلوجستون". في مطلع القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، ثبت أن ذرة الهيدروجين خفيفة جدًا (مقارنة بذرات العناصر الأخرى) وتم أخذ كتلتها كوحدة أساسية لمقارنة الكتل الذرية، حيث حصلت على قيمة تساوي 1.

الخصائص الفيزيائية

الهيدروجين هو أخف مادة عرفها العلم (فهو أخف من الهواء بـ 14.4 مرة)، وكثافته 0.0899 جم/لتر (1 ضغط جوي، 0 درجة مئوية). تذوب هذه المادة (تتصلب) وتغلي (تسيل)، على التوالي، عند -259.1 درجة مئوية و -252.8 درجة مئوية (فقط الهيليوم لديه درجات حرارة غليان وذوبان أقل).

درجة الحرارة الحرجة للهيدروجين منخفضة للغاية (-240 درجة مئوية). ولهذا السبب، فإن تسييلها عملية معقدة ومكلفة إلى حد ما. يبلغ الضغط الحرج للمادة 12.8 كجم/سم²، والكثافة الحرجة 0.0312 جم/سم³. من بين جميع الغازات، يتمتع الهيدروجين بأعلى موصلية حرارية: عند 1 atm و0 درجة مئوية يساوي 0.174 واط/(mxK).

تبلغ السعة الحرارية النوعية للمادة تحت نفس الظروف 14.208 كيلو جول/(كجمxك) أو 3.394 كالوري/(rx درجة مئوية). هذا العنصر قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (حوالي 0.0182 مل/جم عند 1 ضغط جوي و20 درجة مئوية)، ولكنه قابل للذوبان جيدًا في معظم المعادن (Ni، Pt، Pa وغيرها)، وخاصة في البلاديوم (حوالي 850 مجلدًا لكل حجم من Pd) .

ترتبط الخاصية الأخيرة بقدرتها على الانتشار، ويمكن أن يكون الانتشار عبر سبيكة الكربون (على سبيل المثال، الفولاذ) مصحوبًا بتدمير السبيكة بسبب تفاعل الهيدروجين مع الكربون (تسمى هذه العملية بإزالة الكربون). في الحالة السائلة، تكون المادة خفيفة جدًا (الكثافة - 0.0708 جم/سم مكعب عند درجة حرارة = -253 درجة مئوية) وسائلة (اللزوجة - 13.8 سمبواز في نفس الظروف).

في العديد من المركبات، يُظهر هذا العنصر تكافؤ +1 (حالة الأكسدة)، مثل الصوديوم والمعادن القلوية الأخرى. وعادة ما يعتبر بمثابة التناظرية لهذه المعادن. وعليه فهو يرأس المجموعة الأولى من النظام الدوري. في هيدريدات المعادن، يُظهر أيون الهيدروجين شحنة سالبة (حالة الأكسدة هي -1)، أي أن Na + H- له بنية مشابهة لـ Na + Cl- كلوريد. وبناء على ذلك وبعض الحقائق الأخرى (تشابه الخواص الفيزيائية لعنصر "H" مع الهالوجينات، وإمكانية استبداله بالهالوجينات في المركبات العضوية)، يتم تصنيف الهيدروجين في المجموعة السابعة من النظام الدوري.

في ظل الظروف العادية، يكون للهيدروجين الجزيئي نشاط منخفض، حيث يتحد مباشرة فقط مع أكثر اللافلزات نشاطًا (مع الفلور والكلور، مع وجود الأخير في الضوء). بدوره، عند تسخينه، يتفاعل مع العديد من العناصر الكيميائية.

زاد الهيدروجين الذري من النشاط الكيميائي (مقارنة بالهيدروجين الجزيئي). مع الأكسجين يشكل الماء وفقا للصيغة:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О،

إطلاق 285.937 كيلو جول/مول من الحرارة أو 68.3174 كيلو كالوري/مول (25 درجة مئوية، 1 ضغط جوي). في ظل ظروف درجة الحرارة العادية، يستمر التفاعل ببطء شديد، ولا يمكن التحكم فيه عند درجة حرارة >= 550 درجة مئوية. الحدود الانفجارية لخليط الهيدروجين + الأكسجين من حيث الحجم هي 4-94% H₂، وخليط الهيدروجين + الهواء هو 4-74% H₂ (خليط من حجمين من H₂ وحجم واحد من O₂ يسمى غاز التفجير).

يستخدم هذا العنصر لاختزال معظم المعادن، حيث أنه يزيل الأكسجين من الأكاسيد:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H₂O،

CuO + H₂ = Cu + H₂O، إلخ.

يشكل الهيدروجين هاليدات الهيدروجين مع الهالوجينات المختلفة، على سبيل المثال:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

ومع ذلك، عند التفاعل مع الفلور، ينفجر الهيدروجين (يحدث هذا أيضًا في الظلام، عند -252 درجة مئوية)، ويتفاعل مع البروم والكلور فقط عند تسخينه أو إضاءته، ومع اليود - فقط عند تسخينه. عند التفاعل مع النيتروجين، تتشكل الأمونيا، ولكن فقط على محفز، عند ضغوط ودرجات حرارة مرتفعة:

ЗН₂ + N₂ = 2NN₃.

عند تسخينه، يتفاعل الهيدروجين بشكل نشط مع الكبريت:

H₂ + S = H₂S (كبريتيد الهيدروجين)،

وأكثر صعوبة مع التيلوريوم أو السيلينيوم. يتفاعل الهيدروجين مع الكربون النقي دون وجود عامل محفز، ولكن عند درجات حرارة عالية:

2H₂ + C (غير متبلور) = CH₄ (الميثان).

تتفاعل هذه المادة مباشرة مع بعض المعادن (القلويات والقلوية الترابية وغيرها) لتشكل الهيدريدات، على سبيل المثال:

H₂ + 2Li = 2LiH.

التفاعلات بين الهيدروجين وأول أكسيد الكربون (II) لها أهمية عملية كبيرة. في هذه الحالة، اعتمادًا على الضغط ودرجة الحرارة والمحفز، يتم تشكيل مركبات عضوية مختلفة: HCHO، CH₃OH، إلخ. تصبح الهيدروكربونات غير المشبعة مشبعة أثناء التفاعل، على سبيل المثال:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

يلعب الهيدروجين ومركباته دورًا استثنائيًا في الكيمياء. ويحدد الخواص الحمضية لما يسمى. تميل الأحماض البروتينية إلى تكوين روابط هيدروجينية مع العناصر المختلفة، والتي لها تأثير كبير على خواص العديد من المركبات العضوية وغير العضوية.

إنتاج الهيدروجين

الأنواع الرئيسية للمواد الخام للإنتاج الصناعي لهذا العنصر هي غازات تكرير النفط والغازات الطبيعية القابلة للاحتراق وغازات أفران فحم الكوك. كما يتم الحصول عليه من الماء عن طريق التحليل الكهربائي (في الأماكن التي تتوفر فيها الكهرباء). ومن أهم طرق إنتاج المواد من الغاز الطبيعي هو التفاعل التحفيزي للهيدروكربونات، وخاصة الميثان، مع بخار الماء (ما يسمى بالتحويل). على سبيل المثال:

CH₄ + H₂O = CO + ZN₂.

الأكسدة غير الكاملة للهيدروكربونات بالأكسجين:

CH₄ + ½O₂ = CO + 2H₂.

يخضع أول أكسيد الكربون المركب (II) للتحويل:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

الهيدروجين المنتج من الغاز الطبيعي هو الأرخص.

للتحليل الكهربائي للمياه، يتم استخدام التيار المباشر، الذي يتم تمريره من خلال محلول NaOH أو KOH (لا تستخدم الأحماض لتجنب تآكل المعدات). في الظروف المختبرية يتم الحصول على المادة عن طريق التحليل الكهربائي للماء أو نتيجة للتفاعل بين حمض الهيدروكلوريك والزنك. ومع ذلك، يتم استخدام مواد المصنع الجاهزة في الاسطوانات في كثير من الأحيان.

يتم عزل هذا العنصر من غازات تكرير النفط وغاز فرن فحم الكوك عن طريق إزالة جميع المكونات الأخرى لخليط الغاز، لأنها تسيل بسهولة أكبر أثناء التبريد العميق.

بدأ إنتاج هذه المادة صناعيًا في نهاية القرن الثامن عشر. في ذلك الوقت كان يستخدم لملء البالونات. في الوقت الحالي، يستخدم الهيدروجين على نطاق واسع في الصناعة، وخاصة في الصناعة الكيميائية، لإنتاج الأمونيا.

المستهلكون الشاملون للمادة هم منتجو الميثيل والكحوليات الأخرى والبنزين الاصطناعي والعديد من المنتجات الأخرى. يتم الحصول عليها عن طريق التوليف من أول أكسيد الكربون (II) والهيدروجين. يستخدم الهيدروجين لهدرجة الوقود السائل الثقيل والصلب، والدهون، وما إلى ذلك، لتخليق حمض الهيدروكلوريك، والمعالجة الهيدروجينية للمنتجات البترولية، وكذلك في قطع / لحام المعادن. أهم عناصر الطاقة النووية هي نظائرها - التريتيوم والديوتيريوم.

الدور البيولوجي للهيدروجين

حوالي 10٪ من كتلة الكائنات الحية (في المتوسط) تأتي من هذا العنصر. وهو جزء من الماء وأهم مجموعات المركبات الطبيعية، بما في ذلك البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات. ما هو استخدامه ل؟

تلعب هذه المادة دورًا حاسمًا: في الحفاظ على البنية المكانية للبروتينات (الرباعية)، وفي تنفيذ مبدأ تكامل الأحماض النووية (أي في تنفيذ وتخزين المعلومات الوراثية)، وبشكل عام في "الاعتراف" على المستوى الجزيئي. مستوى.

يشارك أيون الهيدروجين H+ في التفاعلات/العمليات الديناميكية المهمة في الجسم. بما في ذلك: في الأكسدة البيولوجية، التي تزود الخلايا الحية بالطاقة، في تفاعلات التخليق الحيوي، في عملية التمثيل الضوئي في النباتات، في عملية التمثيل الضوئي البكتيري وتثبيت النيتروجين، في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي والتوازن، في عمليات النقل الغشائي. فهو يشكل، إلى جانب الكربون والأكسجين، الأساس الوظيفي والهيكلي لظواهر الحياة.

الهيدروجين غاز، وهو يحتل المرتبة الأولى في الجدول الدوري. يُترجم اسم هذا العنصر المنتشر في الطبيعة من اللاتينية على أنه "توليد المياه". إذن ما هي الخصائص الفيزيائية والكيميائية للهيدروجين التي نعرفها؟

الهيدروجين: معلومات عامة

في الظروف العادية، الهيدروجين ليس له طعم ولا رائحة ولا لون.

أرز. 1. صيغة الهيدروجين.

نظرًا لأن الذرة لديها مستوى طاقة إلكتروني واحد، والذي يمكن أن يحتوي على إلكترونين كحد أقصى، فإنه في الحالة المستقرة، يمكن للذرة إما قبول إلكترون واحد (حالة الأكسدة -1) أو التخلي عن إلكترون واحد (حالة الأكسدة +1)، مما يظهر أ التكافؤ الثابت I ولهذا السبب يتم وضع رمز عنصر الهيدروجين ليس فقط في المجموعة IA (المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة I) مع الفلزات القلوية، ولكن أيضًا في المجموعة VIIA (المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة VII) مع الهالوجينات . تفتقر ذرات الهالوجين أيضًا إلى إلكترون واحد لملء المستوى الخارجي، وهي، مثل الهيدروجين، لا فلزات. يظهر الهيدروجين حالة أكسدة إيجابية في المركبات حيث يرتبط بعناصر غير معدنية أكثر سالبية كهربية، وحالة أكسدة سلبية في المركبات التي تحتوي على معادن.

أرز. 2. موقع الهيدروجين في الجدول الدوري.

يحتوي الهيدروجين على ثلاثة نظائر، كل منها له اسمه الخاص: البروتيوم، الديوتيريوم، التريتيوم. كمية الأخير على الأرض لا يكاد يذكر.

الخواص الكيميائية للهيدروجين

في المادة البسيطة H2، تكون الرابطة بين الذرات قوية (طاقة الرابطة 436 كيلو جول/مول)، وبالتالي يكون نشاط الهيدروجين الجزيئي منخفضًا. في الظروف العادية، يتفاعل فقط مع المعادن شديدة التفاعل، واللافلز الوحيد الذي يتفاعل معه الهيدروجين هو الفلور:

F 2 + H 2 = 2HF (فلوريد الهيدروجين)

يتفاعل الهيدروجين مع مواد أخرى بسيطة (معادن وغير فلزية) ومعقدة (أكاسيد، مركبات عضوية غير محددة) إما عند التشعيع وزيادة درجة الحرارة، أو في وجود محفز.

يحترق الهيدروجين في الأكسجين، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة:

2H2 +O2 =2H2O

ينفجر خليط من الهيدروجين والأكسجين (حجمين من الهيدروجين وحجم واحد من الأكسجين) بعنف عند اشتعاله ولذلك يسمى الغاز المتفجر. عند العمل مع الهيدروجين، يجب اتباع لوائح السلامة.

أرز. 3. الغاز المتفجر.

في وجود المحفزات، يمكن للغاز أن يتفاعل مع النيتروجين:

3H2 +N2 =2NH3

– هذا التفاعل عند درجات الحرارة والضغوط المرتفعة ينتج الأمونيا في الصناعة.

عند درجات الحرارة المرتفعة، يكون الهيدروجين قادرًا على التفاعل مع الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم. وعند التفاعل مع الفلزات القلوية والقلوية الأرضية يحدث تكوين الهيدريدات:

- في هذه الحالة يلعب الهيدروجين دور العامل المؤكسد.

يمتلك الهيدروجين القدرة على اختزال أكاسيد العديد من المعادن عند ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى تكوين الماء. على سبيل المثال:

CuO+H 2 = H 2 O+Cu

– في هذه العملية، يعتبر الهيدروجين عامل اختزال4.3. إجمالي التقييمات المستلمة: 70.

الهيدروجين H هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون (حوالي 75% من حيث الكتلة)، وعلى الأرض هو تاسع أكثر العناصر وفرة. أهم مركب هيدروجين طبيعي هو الماء.
يحتل الهيدروجين المرتبة الأولى في الجدول الدوري (Z = 1). لها أبسط بنية ذرية: نواة الذرة مكونة من بروتون واحد، محاطة بسحابة إلكترونية تتكون من إلكترون واحد.
في بعض الظروف، يظهر الهيدروجين خصائص معدنية (يمنح إلكترونًا)، بينما في حالات أخرى يظهر خصائص غير معدنية (يقبل إلكترونًا).
نظائر الهيدروجين الموجودة في الطبيعة هي: 1H - البروتيوم (تتكون النواة من بروتون واحد)، 2H - الديوتيريوم (D - تتكون النواة من بروتون واحد ونيوترون واحد)، 3H - التريتيوم (T - تتكون النواة من بروتون واحد ونيوترونين). النيوترونات).

مادة بسيطة الهيدروجين

يتكون جزيء الهيدروجين من ذرتين متصلتين برابطة تساهمية غير قطبية.
الخصائص الفيزيائية.الهيدروجين هو غاز عديم اللون والرائحة والمذاق وغير سام. جزيء الهيدروجين ليس قطبيا. ولذلك فإن قوى التفاعل بين الجزيئات في غاز الهيدروجين تكون صغيرة. ويتجلى ذلك في نقاط الغليان المنخفضة (-252.6 درجة مئوية) ونقاط الانصهار (-259.2 درجة مئوية).
الهيدروجين أخف من الهواء، D (بالهواء) = 0.069؛ قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء (يذوب حجمان من H2 في 100 مجلد من H2O). لذلك، يمكن جمع الهيدروجين، عند إنتاجه في المختبر، عن طريق إزاحة الهواء أو الماء.

إنتاج الهيدروجين

في المختبر:

1. تأثير الأحماض المخففة على المعادن:
Zn +2HCl → ZnCl 2 +H 2

2. تفاعل القلويات والمعادن القاعدية مع الماء:
Ca +2H 2 O → Ca(OH) 2 +H 2

3. التحلل المائي للهيدريدات: تتحلل هيدريدات المعادن بسهولة بالماء لتكوين القلويات والهيدروجين المقابلة:
ناه + ح 2 يا → هيدروكسيد الصوديوم + ح 2
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

4. تأثير القلويات على الزنك أو الألومنيوم أو السيليكون :
2Al +2NaOH +6H2O → 2Na +3H2
Zn +2KOH +2H2O → K2 +H2
سي + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

5. التحليل الكهربائي للماء. لزيادة التوصيل الكهربائي للمياه، يتم إضافة المنحل بالكهرباء إليه، على سبيل المثال NaOH، H 2 SO 4 أو Na 2 SO 4. يتشكل حجمان من الهيدروجين عند الكاثود، وحجم واحد من الأكسجين عند القطب الموجب.
2ح2يا → 2ح2 +يا2

الإنتاج الصناعي للهيدروجين

1. تحويل الميثان بالبخار، Ni 800 درجة مئوية (الأرخص):
CH 4 + H2 O → CO + 3 H 2
CO + H2O → CO2 + H2

في المجموع:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. بخار الماء من خلال فحم الكوك الساخن عند 1000 درجة مئوية:
C + H2O → CO + H2
CO +H2O → CO2 + H2

ويتم امتصاص أول أكسيد الكربون (IV) الناتج عن طريق الماء، ويتم إنتاج 50% من الهيدروجين الصناعي بهذه الطريقة.

3. بتسخين الميثان إلى 350 درجة مئوية بوجود عامل محفز من الحديد أو النيكل:
CH 4 → C + 2H 2

4. التحليل الكهربائي للمحاليل المائية لـ KCl أو NaCl كمنتج ثانوي:
2H2O + 2NaCl → Cl2 + H2 + 2NaOH

الخواص الكيميائية للهيدروجين

• في المركبات، يكون الهيدروجين دائمًا أحادي التكافؤ. ويتميز بحالة أكسدة +1، ولكن في هيدريدات المعادن تساوي -1.
• يتكون جزيء الهيدروجين من ذرتين. يتم تفسير ظهور الاتصال بينهما من خلال تكوين زوج معمم من الإلكترونات H:H أو H2
• وبفضل هذا التعميم للإلكترونات، يكون جزيء H 2 أكثر استقرارًا من حيث الطاقة من ذراته الفردية. لتكسير 1 مول من جزيئات الهيدروجين إلى ذرات، من الضروري استهلاك 436 كيلوجول من الطاقة: H 2 = 2H، ∆H° = 436 كيلوجول/مول
• وهذا ما يفسر النشاط المنخفض نسبيًا للهيدروجين الجزيئي في درجات الحرارة العادية.
• مع العديد من اللافلزات، يشكل الهيدروجين مركبات غازية مثل RH 4، RH 3، RH 2، RH.

1) يشكل هاليدات الهيدروجين مع الهالوجينات:
ح 2 + الكلور 2 → 2 حمض الهيدروكلوريك.
وفي الوقت نفسه، ينفجر مع الفلور، ويتفاعل مع الكلور والبروم فقط عند إضاءته أو تسخينه، ومع اليود فقط عند تسخينه.

2) مع الأكسجين:
2 ح 2 + يا 2 → 2 ح 2 يا
مع الافراج عن الحرارة. في درجات الحرارة العادية يستمر التفاعل ببطء، أما فوق 550 درجة مئوية فإنه ينفجر. يسمى خليط من حجمين من H 2 وحجم واحد من O 2 بغاز التفجير.

3) عند تسخينه، يتفاعل بقوة مع الكبريت (أكثر صعوبة مع السيلينيوم والتيلوريوم):
H 2 + S → H 2 S (كبريتيد الهيدروجين)،

4) مع النيتروجين مع تكوين الأمونيا فقط على محفز وعند درجات حرارة وضغوط مرتفعة:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) مع الكربون في درجات حرارة عالية:
2H2 + C → CH 4 (الميثان)

6) يشكل الهيدريدات مع الفلزات القلوية والقلوية الترابية (الهيدروجين عامل مؤكسد):
ح 2 + 2لي → 2ليه
في هيدريدات الفلز، يكون أيون الهيدروجين مشحونًا سالبًا (حالة الأكسدة -1)، أي هيدريد Na + H - مشابه لكلوريد Na + Cl -

مع المواد المعقدة:

7) مع أكاسيد المعادن (تستخدم لاختزال المعادن):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe3O4 + 4H2 → 3Fe + 4H2O

8) مع أول أكسيد الكربون (II):
CO + 2H2 → CH3OH
التوليف - الغاز (خليط من الهيدروجين وأول أكسيد الكربون) له أهمية عملية مهمة، لأنه اعتمادًا على درجة الحرارة والضغط والمحفز، تتشكل مركبات عضوية مختلفة، على سبيل المثال HCHO، CH 3 OH وغيرها.

9) تتفاعل الهيدروكربونات غير المشبعة مع الهيدروجين وتصبح مشبعة:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2.

مركب الأكسجين الأكثر شهرة والأكثر دراسة هو أكسيده H 2 O - الماء. الماء النقي هو سائل عديم اللون وشفاف، ولا رائحة ولا طعم له. في طبقة سميكة لها لون مزرق وأخضر.

يوجد الماء في ثلاث حالات متجمعة: الصلبة - الجليد، السائلة والغازية - بخار الماء.

من بين جميع المواد السائلة والصلبة، يتمتع الماء بأعلى سعة حرارية نوعية. ونتيجة لهذه الحقيقة، فإن الماء هو تراكم الحرارة في الكائنات الحية المختلفة.

عند الضغط الطبيعي، تكون نقطة انصهار الجليد 0 درجة مئوية (273 0 كلفن)، ونقطة غليان الماء هي +100 درجة مئوية (373 0 كلفن). هذه قيم عالية بشكل غير طبيعي. عند T 0 +4 0 C، تكون كثافة الماء منخفضة 1 جم/مل. أعلى أو أقل من درجة الحرارة هذه، تكون كثافة الماء أقل من 1 جم / مل. وهذه الخاصية تميز الماء عن سائر المواد التي تزداد كثافته بتناقص t0. عندما ينتقل الماء من حالته السائلة إلى الحالة الصلبة، تحدث زيادة في الحجم: لكل 92 حجمًا من الماء السائل، يتكون 100 حجم من الجليد. مع زيادة الحجم، تقل الكثافة، لذلك، نظرًا لكونه أخف من الماء، يطفو الجليد دائمًا على السطح.

وقد أظهرت دراسات بنية الماء أن جزيء الماء مبني على شكل مثلث، في قمته ذرة أكسجين سالبة الكهربا، وفي زوايا القواعد ذرة الهيدروجين. زاوية الرابطة هي 104.27، وجزيء الماء قطبي، حيث تنزاح كثافة الإلكترون نحو ذرة الأكسجين. يمكن لمثل هذا الجزيء القطبي أن يتفاعل مع جزيء آخر لتكوين مجاميع أكثر تعقيدًا، سواء من خلال التفاعلات ثنائية القطب أو من خلال تكوين روابط هيدروجينية. وتسمى هذه الظاهرة جمعية المياه. يتم تحديد ارتباط جزيئات الماء بشكل أساسي من خلال تكوين روابط هيدروجينية بينها. الوزن الجزيئي للماء في حالة البخار هو 18 ويتوافق مع أبسط صيغة له - H 2 O. وفي حالات أخرى، يكون الوزن الجزيئي للماء مضاعفًا لثمانية عشر مرة (18).

إن قطبية الجزيء وصغر حجمه يعني أن له خصائص ترطيب قوية.

إن ثابت العزل الكهربائي للماء مرتفع جدًا (81) بحيث يكون له تأثير مؤين قوي على المواد الذائبة فيه، مما يؤدي إلى تفكك الأحماض والأملاح والقواعد.

يمكن لجزيء الماء أن يتحد مع أيونات مختلفة لتكوين الهيدرات. تتميز هذه المركبات باحتكاك محدد يشبه المركبات المعقدة.

ومن أهم نواتج الإضافة هو أيون الهيدرونيوم – H3O، الذي يتشكل نتيجة إضافة أيون H+ إلى زوج الإلكترونات الوحيد لذرة الأكسجين.

ونتيجة لهذه الإضافة، يكتسب أيون الهيدرونيوم الناتج شحنة قدرها +1.

ح + + ح 2 أوه 3 أو +

هذه العملية ممكنة في الأنظمة التي تحتوي على مواد تستخرج أيونات الهيدروجين.

يتفاعل الماء، سواء في البرد أو عند تسخينه، بشكل نشط مع العديد من المعادن في سلسلة النشاط حتى الهيدروجين. في هذه التفاعلات، تتشكل أكاسيد أو هيدروكسيدات مقابلة ويتم إزاحة الهيدروجين:

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

2 نا + 2 HOH = 2 هيدروكسيد الصوديوم + H 2

Ca + 2 HOH = Ca (OH) 2 + H

يتحد الماء بشكل نشط مع الأكاسيد الأساسية والحمضية، ليشكل الهيدروكسيدات المقابلة:

CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 – القاعدة

P 2 O 5 + 3 H 2 O = 2 H 3 PO 4 – حمض

ويسمى الماء الذي يضاف في هذه الحالات دستوريا (على عكس ماء التبلور في الهيدرات البلورية).

يتفاعل الماء مع الهالوجينات، وفي هذه الحالة يتكون خليط من الأحماض:

H2 + HOH حمض الهيدروكلوريك + حمض الهيدروكلوريك

أهم خاصية للماء هي قدرته على الذوبان.

الماء هو المذيب الأكثر شيوعا في الطبيعة والتكنولوجيا. تحدث معظم التفاعلات الكيميائية في الماء. ولكن ربما الأهم هي العمليات البيولوجية والكيميائية الحيوية التي تحدث في الكائنات النباتية والحيوانية بمشاركة البروتينات والدهون والكربوهيدرات وغيرها من المواد في البيئة المائية للجسم.

المركب الثاني للهيدروجين مع الأكسجين هو بيروكسيد الهيدروجين H 2 O 2.

الصيغة الهيكلية H – O – O – H، الوزن الجزيئي – 34.

الاسم اللاتيني هيدروجيني بيروكسيدوم.

تم اكتشاف هذه المادة عام 1818 على يد العالم الفرنسي لويس جاك ثينارد، الذي قام بدراسة تأثير الأحماض المعدنية المختلفة على بيروكسيد الباريوم (BaO 2). في الطبيعة، يتم تشكيل بيروكسيد الهيدروجين أثناء عملية الأكسدة. الطريقة الأكثر ملائمة وحديثة للحصول على H 2 O 2 هي طريقة التحليل الكهربائي المستخدمة في الصناعة. يستخدم حمض الكبريتيك أو كبريتات الأمونيوم كمواد أولية.

أثبتت الطرق الفيزيائية والكيميائية الحديثة أن ذرات الأكسجين في بيروكسيد الهيدروجين ترتبط مباشرة ببعضها البعض بواسطة رابطة تساهمية غير قطبية. الروابط بين ذرات الهيدروجين والأكسجين (بسبب إزاحة الإلكترونات المشتركة نحو الأكسجين) تكون قطبية. ولذلك، فإن جزيء H 2 O 2 قطبي أيضًا. تحدث رابطة هيدروجينية بين جزيئات H 2 O 2، مما يؤدي إلى ارتباطها بطاقة رابطة O – O تبلغ 210 كيلو جول، وهي أقل بكثير من طاقة الرابطة H – O (470 كيلو جول).

محلول بيروكسيد الهيدروجين– سائل شفاف عديم اللون، عديم الرائحة أو ذو رائحة غريبة ضعيفة، تفاعل حمضي قليلاً. يتحلل بسرعة تحت تأثير الضوء، عند التسخين، عند ملامسة المواد القلوية، المؤكسدة والمختزلة، إطلاق الأكسجين. يحدث التفاعل: H 2 O 2 = H 2 O + O

يرجع الثبات المنخفض لجزيئات H 2 O 2 إلى هشاشة الرابطة O – O.

قم بتخزينه في عبوات زجاجية داكنة وفي مكان بارد. عند تطبيق المحاليل المركزة من بيروكسيد الهيدروجين على الجلد، تتشكل الحروق، وتؤلم المنطقة المحروقة.

طلب:في الطب، يتم استخدام محلول 3٪ من بيروكسيد الهيدروجين كعامل مرقئ ومطهر ومزيل للروائح الكريهة لغسل وشطف التهاب الفم والتهاب الحلق والأمراض النسائية وما إلى ذلك.

عند ملامسة إنزيم الكاتلاز (من الدم والصديد والأنسجة)، يعمل الأكسجين الذري في لحظة إطلاقه. تأثير H 2 O 2 قصير المدى. تكمن قيمة الدواء في حقيقة أن منتجات تحلله غير ضارة بالأنسجة.

الهيدروبيريت هو مركب معقد من بيروكسيد الهيدروجين واليوريا. محتوى بيروكسيد الهيدروجين حوالي 35٪. يستخدم كمطهر بدلاً من بيروكسيد الهيدروجين.

إحدى الخصائص الكيميائية الرئيسية لـ H 2 O 2 هي خصائص الأكسدة والاختزال. حالة أكسدة الأكسجين في H 2 O 2 هي -1، أي. له قيمة متوسطة بين حالة أكسدة الأكسجين في الماء (-2) وفي الأكسجين الجزيئي (0). ولذلك، فإن بيروكسيد الهيدروجين له خصائص كل من عامل مؤكسد وعامل اختزال، أي. يسلك ازدواجية الأكسدة والاختزال. تجدر الإشارة إلى أن الخصائص المؤكسدة لـ H2O2 أكثر وضوحًا من خصائص الاختزال وتتجلى في البيئات الحمضية والقلوية والمحايدة. على سبيل المثال:

2 كي + ح 2 سو 4 + ح 2 يا 2 = ط 2 + ك 2 سو 4 + 2 ح 2 أو

2 أنا - - 2ē → أنا 2 0 1 - v-l

ح 2 يا 2 + 2 ح + + 2ē → 2 ح 2 يا 1 - حسنًا

2 أنا - + ح 2 س 2 + 2 ح + → أنا 2 + 2 ح 2 س

تحت تأثير العوامل المؤكسدة القوية، يُظهر H 2 O 2 خصائص مختزلة:

2 KMnO 4 + 5 H2O 2 + 3 H2 SO 4 = 2 MnSO 4 + 5 O 2 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

MnO 4 - + 8H + + 5ē → Mn +2 + 4 H 2 O 2 - حسنًا

H 2 O 2 - 2ē → O 2 + 2 H + 5 – in-l

2 MnO 4 - + 5 H 2 O 2 + 16 H + → 2 Mn +2 + 8 H 2 O + 5 O 2 + 10 H +

الاستنتاجات:

1. الأكسجين هو العنصر الأكثر شيوعا على الأرض.

في الطبيعة، يتواجد الأكسجين في شكلين من التعديلات المتآصلة: O 2 - ثنائي الأكسجين أو "الأكسجين العادي" وO 3 - ثلاثي الأكسجين (الأوزون).

2.التآصل- تكوين مواد بسيطة مختلفة بعنصر واحد .

3. التعديلات المتآصلة للأكسجين: الأكسجين والأوزون.

4. اتحاد الأكسجين مع الهيدروجين - الماء وبيروكسيد الهيدروجين .

5. يوجد الماء في ثلاث حالات متجمعة: الصلبة - الجليد، والسائلة - الغازية - بخار الماء.

6. عند T 0 +4 0 C، تكون كثافة الماء تساوي 1 جم/مل.

7. جزيء الماء مبني على شكل مثلث، في أعلاه ذرة أكسجين سالبة الكهربا، وفي زوايا القواعد يوجد الهيدروجين.

8. زاوية السندات هي 104.27

9. جزيء الماء قطبي - حيث تنزاح كثافة الإلكترون نحو ذرة الأكسجين.

12. الكبريت. خصائص الكبريت بناءً على موقعه في الجدول الدوري، من وجهة نظر نظرية التركيب الذري، حالات الأكسدة المحتملة، الخواص الفيزيائية، التوزيع في الطبيعة، الدور البيولوجي، طرق الإنتاج، الخواص الكيميائية. . استخدامات الكبريت ومركباته في الطب والاقتصاد الوطني.

الكبريت:

أ) التواجد في الطبيعة

ب) الدور البيولوجي

ب) الاستخدام الطبي

ينتشر الكبريت في الطبيعة على نطاق واسع ويحدث في الحالة الحرة (الكبريت الأصلي) وفي شكل مركبات - FeSe (بيريت)، CuS، Ag 2 S، PbS، CaSO 4، إلخ. وهو جزء من المركبات المختلفة الموجودة في الطبيعة الفحم والزيوت والغازات الطبيعية.

يعد الكبريت من العناصر المهمة لعمليات الحياة، وذلك لأنه. فهو جزء من البروتينات. نسبة الكبريت في جسم الإنسان هي 0.25%. جزء من الأحماض الأمينية: السيستين، الجلوتاثيون، الميثيونين، إلخ.

يوجد الكثير من الكبريت بشكل خاص في بروتينات الشعر والقرون والصوف. بالإضافة إلى ذلك، يعد الكبريت جزءًا لا يتجزأ من المواد النشطة بيولوجيًا في الجسم: الفيتامينات والهرمونات (مثل الأنسولين).

ويوجد الكبريت على شكل مركبات في الأنسجة العصبية والغضاريف والعظام والصفراء. يشارك في عمليات الأكسدة والاختزال في الجسم.

ومع نقص الكبريت في الجسم، يلاحظ هشاشة وهشاشة العظام وتساقط الشعر.

يوجد الكبريت في عنب الثعلب والعنب والتفاح والملفوف والبصل والجاودار والبازلاء والشعير والحنطة السوداء والقمح.

أصحاب الرقم القياسي: البازلاء 190، فول الصويا 244%.