водород - специален елемент, заемащи едновременно две клетки в периодичната система на Менделеев. Разположен е в две групи елементи с противоположни свойства и тази особеност го прави уникален. Водородът е просто вещество и интегрална частмного сложни връзки, той е органогенен и биогенен елемент. Струва си да се запознаете подробно с основните му характеристики и свойства.

Водородът в периодичната система на Менделеев

Основните характеристики на водорода, посочени в:

• поредният номер на елемента е 1 (има еднакъв брой протони и електрони);
• атомната маса е 1,00795;
• водородът има три изотопа, всеки от които има специални свойства;
• поради съдържанието само на един електрон, водородът може да проявява редуциращи и окислителни свойства, а след отдаването на електрон водородът има свободна орбитала, която участва в състава химически връзкиспоред донорно-акцепторния механизъм;
• водородът е лек елемент с ниска плътност;
• водородът е силен редуциращ агент, той отваря групата на алкалния метал в първата група на основната подгрупа;
• когато водородът реагира с метали и други силни редуциращи агенти, той приема техния електрон и се превръща в окислител. Такива съединения се наричат ​​хидриди. от посочен знакводородът условно принадлежи към групата на халогените (в таблицата е даден над флуора в скоби), с които има прилики.

Водородът като просто вещество

Водородът е газ, чиято молекула се състои от две. Това вещество е открито през 1766 г. от британския учен Хенри Кавендиш. Той доказа, че водородът е газ, който експлодира при взаимодействие с кислорода. След като изследваха водорода, химиците установиха, че това вещество е най-лекото от всички известни на човека.

Друг учен, Лавоазие, дава на елемента името "хидрогений", което на латински означава "раждащ вода". През 1781 г. Хенри Кавендиш доказва, че водата е комбинация от кислород и водород. С други думи, водата е продукт на реакцията на водород с кислород. Запалимите свойства на водорода са били известни дори на древните учени: съответните записи са оставени от Парацелз, живял през 16 век.

Молекулярният водород е естествено срещащо се в природата газообразно съединение, което се състои от два атома и когато се издига горяща треска. Водородната молекула може да се разпадне на атоми, които се превръщат в хелиеви ядра, тъй като те могат да участват в ядрени реакции. Такива процеси редовно се случват в космоса и на Слънцето.

Водородът и неговите физични свойства

Водородът има следните физични параметри:

• кипи при -252,76 °C;
• топи се при -259,14 °C; *в посочените температурни граници водородът е течност без мирис и цвят;
• водородът е слабо разтворим във вода;
• водородът може теоретично да се превърне в метално състояние при специални условия (ниски температури и високо налягане);
• чистият водород е експлозивно и горимо вещество;
• водородът може да дифундира през дебелината на металите, поради което се разтваря добре в тях;
• водородът е 14,5 пъти по-лек от въздуха;
• при високо налягане могат да се получат снеговидни кристали от твърд водород.

Химични свойства на водорода

Лабораторни методи:

• взаимодействие на разредени киселини с активни метали и метали със средна активност;
• хидролиза на метални хидриди;
• реакция с вода на алкални и алкалоземни метали.

Водородни съединения:

Халогеноводороди; летливи водородни съединения на неметали; хидриди; хидроксиди; водороден хидроксид (вода); водороден прекис; органични съединения (протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, липиди, етерични масла, хормони). Кликнете, за да видите безопасни експерименти за изследване на свойствата на протеини, мазнини и въглехидрати.

За да съберете получения водород, трябва да държите епруветката обърната надолу. Водородът не може да се събира като въглеродния диоксид, защото е много по-лек от въздуха. Водородът бързо се изпарява и когато се смеси с въздух (или в голямо натрупване), експлодира. Следователно е необходимо да обърнете тръбата. Веднага след пълнене тубата се затваря с гумена запушалка.

За да проверите чистотата на водорода, трябва да донесете запалена кибритена клечка до гърлото на епруветката. Ако се получи глухо и тихо пукане, значи газът е чист и въздушните примеси са минимални. Ако пукането е силно и свистящо, газът в епруветката е мръсен, съдържа голяма част от чужди компоненти.

внимание! Не се опитвайте сами да повтаряте тези експерименти!

Кислородът е най-разпространеният елемент на земята. Заедно с азота и малко количество други газове, свободният кислород образува земната атмосфера. Съдържанието му във въздуха е 20,95% обемни или 23,15% масови. В земната кора 58% от атомите са атоми на свързания кислород (47% от масата). Кислородът е част от водата (запасите от свързан кислород в хидросферата са изключително големи), скали, много минерали и соли, намира се в мазнините, протеините и въглехидратите, които изграждат живите организми. Почти целият свободен кислород на Земята се създава и съхранява в резултат на процеса на фотосинтеза.

физични свойства.

Кислороден газбез цвят, вкус и мирис, малко по-тежък от въздуха. Той е слабо разтворим във вода (31 ml кислород се разтварят в 1 литър вода при 20 градуса), но все пак е по-добър от другите атмосферни газове, така че водата е обогатена с кислород. Плътност на кислорода при нормални условия 1.429g/l. При температура -183 0 C и налягане 101,325 kPa кислородът преминава в течно състояние. Течният кислород има синкав цвят, се изтегля в магнитното поле и при -218,7°C образува сини кристали.

Естественият кислород има три изотопа O 16, O 17, O 18.

Алотропия- способността на един елемент да съществува като два или повече прости вещества, различаващи се само по броя на атомите в молекулата или по структура.

Озон O 3 - съществува в горните слоеве на атмосферата на височина 20-25 km от повърхността на Земята и образува т.нар. озонов слой“, който пази Земята от разрушителните ултравиолетова радиацияслънце; бледо лилаво, отровно големи количествагаз със специфична, остра, но приятна миризма. Точката на топене е -192,7 0 C, точката на кипене е -111,9 0 C. Нека се разтвори във вода по-добре от кислород.

Озонът е силен окислител. Неговата окислителна активност се основава на способността на молекулата да се разлага с освобождаване на атомен кислород:

Той окислява много прости и сложни вещества. Той образува озониди с някои метали, например калиев озонид:

K + O 3 \u003d KO 3

Озонът се получава в специални апарати – озонатори. В тях под действието на електрически разряд молекулярният кислород се превръща в озон:

Подобна реакция възниква под действието на мълния.

Използването на озон се дължи на неговите силни окислителни свойства: използва се за избелване на тъкани, дезинфекция на питейна вода и в медицината като дезинфектант.

Вдишването на озон в големи количества е вредно: дразни лигавиците на очите и дихателните органи.

Химични свойства.

При химични реакции с атоми на други елементи (с изключение на флуор), кислородът проявява изключително окислителни свойства.

Най-важното химично свойство е способността да образува оксиди с почти всички елементи. В същото време кислородът реагира директно с повечето вещества, особено при нагряване.

В резултат на тези реакции, като правило, се образуват оксиди, по-рядко пероксиди:

2Ca + O 2 \u003d 2CaO

2Ва + О 2 = 2ВаО

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Кислородът не взаимодейства директно с халогени, злато, платина, техните оксиди се получават индиректно. При нагряване сярата, въглеродът, фосфорът изгарят в кислород.

Взаимодействието на кислорода с азота започва само при температура 1200 0 C или при електрически разряд:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

Кислородът се свързва с водорода, за да образува вода:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

По време на тази реакция се отделя значително количество топлина.

Смес от два обема водород с един кислород експлодира при запалване; нарича се експлозивен газ.

Много метали в контакт с атмосферния кислород претърпяват разрушаване - корозия. Някои метали в нормални условияокислени само от повърхността (например алуминий, хром). Полученият оксиден филм предотвратява по-нататъшно взаимодействие.

4Al + 3O 2 \u003d 2Al 2 O 3

Сложните вещества при определени условия също взаимодействат с кислорода. В този случай се образуват оксиди, а в някои случаи оксиди и прости вещества.

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

H 2 S + O 2 \u003d 2SO 2 + 2H 2 O

4NH 3 + ZO 2 \u003d 2N 2 + 6H 2 O

4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O

При взаимодействие със сложни вещества кислородът действа като окислител. Неговото важно свойство се основава на окислителната активност на кислорода - способността да поддържа изгаряневещества.

Кислородът също образува съединение с водорода - водороден прекис H 2 O 2 - безцветна прозрачна течност с парещ стипчив вкус, силно разтворима във вода. Химически, водородният прекис е много интересно съединение. Характерна е ниската му стабилност: когато стои, бавно се разлага на вода и кислород:

H 2 O 2 \u003d H 2 O + O 2

Светлината, топлината, наличието на основи, контактът с окислители или редуциращи агенти ускоряват процеса на разлагане. Степента на окисление на кислорода във водороден прекис = - 1, т.е. има междинна стойност между степента на окисление на кислорода във вода (-2) и в молекулярен кислород (0), така че водородният пероксид проявява редокс двойственост. Окислителните свойства на водородния прекис са много по-изразени от редуциращите и се проявяват в кисела, алкална и неутрална среда.

H 2 O 2 + 2KI + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + I 2 + 2H 2 O

Характеризиране на s-елементи

Блокът от s-елементи включва 13 елемента, общо за които е изграждането в техните атоми на s-поднивото на външното енергийно ниво.

Въпреки че водородът и хелият се класифицират като s-елементи поради специфичния характер на техните свойства, те трябва да се разглеждат отделно. Водород, натрий, калий, магнезий, калций са жизненоважни елементи.

Съединенията на s-елементите показват общи модели в свойствата, което се обяснява със сходството на електронната структура на техните атоми. Всички външни електрони са валентни и участват в образуването на химични връзки. Следователно максималното състояние на окисление на тези елементи в съединенията е номерелектрони във външния слой и съответно е равен на номера на групата, в която се намира този елемент. Степента на окисление на металите на s-елемента винаги е положителна. Друга особеност е, че след отделянето на електроните от външния слой остава йон с обвивка от благороден газ. С увеличаване на серийния номер на елемента, атомния радиус, енергията на йонизация намалява (от 5,39 eV y Li до 3,83 eV y Fr), а редуциращата активност на елементите се увеличава.

По-голямата част от съединенията на s-елементи са безцветни (за разлика от съединенията на d-елементи), тъй като преходът на d-електрони от ниски енергийни нива към по-високи енергийни нива, което причинява цвят, е изключено.

Съединенията на елементи от групи IA - IIA са типични соли; във воден разтвор те почти напълно се дисоциират на йони и не подлежат на катионна хидролиза (с изключение на Be 2+ и Mg 2+ соли).

водороден хидрид йонен ковалентен

За йони на s-елементи образуването на комплекси не е типично. Кристални комплекси на s - елементи с лиганди H 2 O-кристални хидрати, известни от древни времена, например: Na 2 B 4 O 7 10H 2 O-боракс, KАl (SO 4) 2 12H 2 O-стипца. Водните молекули в кристалните хидрати са групирани около катиона, но понякога напълно обграждат аниона. Поради малкия заряд на йона и големия радиус на йона алкални металинай-малко склонни към образуване на комплекси, включително аквакомплекси. Литиеви, берилиеви и магнезиеви йони действат като комплексообразуващи агенти в комплексни съединения с ниска стабилност.

Водород. Химични свойства на водорода

Водородът е най-лекият s-елемент. Неговата електронна конфигурацияв основно състояние 1S 1 . Водородният атом се състои от един протон и един електрон. Особеността на водорода е, че неговият валентен електрон е директно в сферата на действие атомно ядро. Водородът няма междинен електронен слой, така че водородът не може да се разглежда електронен аналогалкални метали.

Подобно на алкалните метали, водородът е редуциращ агент и проявява степен на окисление + 1. Спектрите на водорода са подобни на тези на алкалните метали. Водородът е подобен на алкалните метали по способността си да дава хидратиран положително зареден йон H + в разтвори.

Подобно на халогена, на водородния атом липсва един електрон. Това е причината за съществуването на хидридния йон H - .

В допълнение, подобно на халогенните атоми, водородните атоми се характеризират с висока йонизационна енергия (1312 kJ/mol). По този начин водородът заема специално място в Периодична системаелементи.

Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената, който представлява до половината от масата на слънцето и повечето звезди.

На слънцето и други планети водородът е в атомно състояние, в междузвездната среда под формата на частично йонизирани двуатомни молекули.

Водородът има три изотопа; протий 1 H, деутерий 2 D и тритий 3 T, като тритият е радиоактивен изотоп.

Молекулите на водорода се отличават с висока якост и ниска поляризуемост, малък размер и ниска маса и имат висока подвижност. Следователно водородът има много ниски температуритопене (-259,2 o C) и кипене (-252,8 o C). Поради високата енергия на дисоциация (436 kJ/mol), разлагането на молекулите на атоми става при температури над 2000 o C. Водородът е безцветен газ, без мирис и вкус. Има ниска плътност - 8,99 10 -5 g / cm високи наляганияводородът преминава в метално състояние. Смята се, че на далечни планети слънчева система- Юпитер и Сатурн, водородът е в метално състояние. Има предположение, че в състава на земното ядро ​​влиза и метален водород, където той се намира при свръхвисоко налягане, създавано от земната мантия.

Химични свойства. При стайна температура молекулярният водород реагира само с флуор, при облъчване със светлина - с хлор и бром, при нагряване с O 2, S, Se, N 2, C, I 2.

Реакциите на водород с кислород и халогени протичат по радикалния механизъм.

Взаимодействието с хлор е пример за неразклонена реакция при облъчване със светлина (фотохимично активиране), при нагряване (термично активиране).

Cl + H 2 \u003d HCl + H (развитие на веригата)

H + Cl 2 \u003d HCl + Cl

Експлозия на експлозивен газ - водородно-кислородна смес - е пример за процес с разклонена верига, когато инициираната верига включва не един, а няколко етапа:

H 2 + O 2 \u003d 2OH

H + O 2 \u003d OH + O

O + H 2 \u003d OH + H

OH + H 2 \u003d H 2 O + H

Експлозивният процес може да бъде избегнат чрез работа с чист водород.

Тъй като водородът се характеризира с положителни (+1) и отрицателни (-1) степени на окисление, водородът може да проявява както редуциращи, така и окислителни свойства.

Редукционните свойства на водорода се проявяват при взаимодействие с неметали:

H 2 (g) + Cl 2 (g) \u003d 2HCl (g),

2H 2 (g) + O 2 (g) \u003d 2H 2 O (g),

Тези реакции протичат с освобождаването Голям бройтоплина, което показва висока енергия (сила) на връзките H-Cl, H-O. Следователно водородът проявява редуциращи свойства по отношение на много оксиди, халогениди, например:

Това е основата за използването на водород като редуциращ агент за получаване на прости вещества от халогенидни оксиди.

Още по-силен редуциращ агент е атомен водород. Образува се от молекула в електронен разряд при условия на ниско налягане.

Водородът има висока редуцираща активност в момента на освобождаване при взаимодействието на метал с киселина. Такъв водород редуцира CrCl3 до CrCl2:

2CrCl 3 + 2HCl + 2Zn = 2CrCl 2 + 2ZnCl 2 + H 2 ^

Взаимодействието на водород с азотен оксид (II) е важно:

2NO + 2H 2 = N 2 + H 2 O

Използва се в пречиствателни системи при производството на азотна киселина.

Като окислител водородът взаимодейства с активни метали:

В този случай водородът се държи като халоген, образувайки подобни халогениди хидриди.

Хидридите на s-елементите от I група имат йонна структура от типа на NaCl. Химически, йонните хидриди се държат като основни съединения.

Ковалентните включват хидриди на неметални елементи, по-малко електроотрицателни от самия водород, например хидриди от състава SiH 4, BH 3, CH 4. от химическа природаНеметалните хидриди са киселинни съединения.

Характерна особеност на хидролизата на хидридите е отделянето на водород, реакцията протича по редокс механизма.

Основен хидрид

киселинен хидрид

Поради отделянето на водород хидролизата протича напълно и необратимо (?Н<0, ?S>0). В този случай основните хидриди образуват алкални и киселинни киселини.

Стандартният потенциал на системата е В. Следователно, Н йонът е силен редуциращ агент.

В лабораторията водородът се получава чрез взаимодействие на цинк с 20% сярна киселина в апарат на Kipp.

Техническият цинк често съдържа малки примеси от арсен и антимон, които се редуцират от водород по време на освобождаване до токсични газове: арсин SbH 3 и стабин SbH Такъв водород може да бъде отровен. При химически чист цинк реакцията е бавна поради пренапрежение и добър токне може да се получи водород. Скоростта на тази реакция се увеличава чрез добавяне на кристали от меден сулфат, реакцията се ускорява чрез образуването на галванична двойка Cu-Zn.

По-чистият водород се образува от действието на алкали върху силиций или алуминий при нагряване:

В промишлеността чистият водород се получава чрез електролиза на вода, съдържаща електролити (Na 2 SO 4 , Ba (OH) 2).

Голямо количество водород се образува като страничен продукт по време на електролизата воден разтворнатриев хлорид с диафрагма, разделяща катодното и анодното пространство,

Най-голямо количество водород се получава чрез газификация на твърдо гориво (антрацит) с прегрята пара:

Или чрез преобразуване природен газ(метан) прегрята пара:

Получената смес (синтезен газ) се използва в производството на много органични съединения. Добивът на водород може да се увеличи чрез преминаване на синтезен газ през катализатора, докато CO се превръща в CO 2 .

Приложение.При синтеза на амоняк се изразходва голямо количество водород. За производство на хлороводород и солна киселина, за хидрогениране на растителни мазнини, за редукция на метали (Mo, W, Fe) от оксиди. Водородно-кислородните пламъци се използват за заваряване, рязане и топене на метали.

Течният водород се използва като ракетно гориво. Водородното гориво е природосъобразени е по-енергийно интензивен от бензина, така че може да замени петролните продукти в бъдеще. Вече няколкостотин коли в света работят с водород. Проблемите на водородната енергетика са свързани със съхранението и транспортирането на водород. Водородът се съхранява в подземни танкери в течно състояниепод налягане 100 атм. Транспортирането на големи количества течен водород представлява сериозна опасност.

Водородът е най-разпространеният химичен елемент във Вселената. Той е този, който формира основата на горимата субстанция на Звездите.

Водородът е първият химичен елемент в периодичната таблица на Менделеев. Неговият атом има най-простата структура: един електрон се върти около елементарната частица "протон" (ядрото на атома):

Природният водород се състои от три изотопа: протий 1H, деутерий 2H и тритий 3H.

Задача 12.1.Посочете структурата на ядрата на атомите на тези изотопи.

Имайки един електрон на външното ниво, водородният атом може да прояви единствената възможна валентност I за него:

Въпрос.Образува ли се завършено външно ниво, когато водороден атом приеме електрони?

Така водородният атом може както да приема, така и да дава единелектрон, т.е. е типичен неметал. IN всякаквисъединения водороден атом единвалентин.

Простото вещество "водород" H 2- газ без цвят и мирис, много лек. Той е слабо разтворим във вода, но силно разтворим в много метали. И така, един обем паладий Рdабсорбира до 900 обема водород.

Схема (1) показва, че водородът може да бъде както окислител, така и редуциращ агент, реагирайки с активни метали и много неметали:

Задача 12.2.Определете в кои реакции водородът е окислител и в кои е редуктор. забележи, че молекулата на водорода се състои от два атома.

Смес от водород и кислород е "експлозивен газ", тъй като при запалването й се получава силна експлозия, отнела живота на много хора. Следователно експериментите, при които се отделя водород, трябва да се извършват далеч от огън.

Най-често водородът проявява редуциращи свойства, които се използват за получаване на чисти метали от техните оксиди *:

* Алуминият проявява подобни свойства (вижте урок 10 - алуминотермия).

Протичат различни реакции между водорода и органични съединения. Така че, поради добавянето на водород ( хидрогениране) течните мазнини се превръщат в твърди ( повече урок 25).

Водородът може да се получи по различни начини:

• Взаимодействие на метали с киселини:

Задача 12.3. алуминий, мед и цинк солна киселина . В какви случаи реакцията не се осъществява? Защо? В случай на затруднение вижте уроци 2.2 и 8.3;

• Взаимодействие активни металис вода:

Задача 12.4.Напишете уравнения за такива реакции за натрий, барий, алуминий, желязо, олово. В какви случаи реакцията не се осъществява? Защо? В случай на затруднение вижте урок 8.3.

В промишлен мащаб водородът се получава чрез електролиза на вода:

както и при преминаване на водна пара през горещи железни стружки:

Водородът е най-разпространеният елемент във Вселената. Той се гримира повечетомасата на звездите и участва в термоядрения синтез - източникът на енергия, която тези звезди излъчват.

Кислород

Кислородът е най-често срещаният химичен елемент на нашата планета: повече от половината от атомите земната корапринадлежи на кислорода. Веществото кислород O 2 е около 1/5 от нашата атмосфера, а химичният елемент кислород е 8/9 от хидросферата (океаните).

В Периодичната система на Менделеев кислородът има пореден номер 8 и е в VI група на втория период. Следователно структурата на кислородния атом е следната:

Имайки 6 електрона на външното ниво, кислородът е типичен неметал, т.е. той се свързва двеелектрон до завършване на външното ниво:

Следователно кислородът в неговите съединения проявява валентност IIи степен на окисление –2 (с изключение на пероксидите).

Приемайки електрони, кислородният атом проявява свойствата на окислител. Това свойство на кислорода е изключително важно: процесите на окисляване възникват по време на дишане, метаболизъм; окислителните процеси възникват при изгарянето на прости и сложни вещества.

Горене - окисляване на прости и сложни веществасъпроводено с отделяне на светлина и топлина. Почти всички метали и неметали горят или се окисляват в кислородна атмосфера. В този случай се образуват оксиди:

* По-точно Fe 3 O 4 .

При изгарянев кислород сложни веществасе образуват оксиди химически елементи, включени в оригиналното вещество. Само азот и халогени се отделят като прости вещества:

Втората от тези реакции се използва като източник на топлина и енергия в ежедневието и промишлеността, след метана CH 4включени в природния газ.

Кислородът дава възможност за интензифициране на много индустриални и биологични процеси. В големи количества кислородът се получава от въздуха, както и чрез електролиза на вода (както и водород). В малки количества може да се получи чрез разлагане на сложни вещества:

Задача 12.5.Подредете коефициентите в дадените тук уравнения на реакцията.

вода

Водата не може да бъде заменена с нищо - по това тя се различава от почти всички други вещества, които се срещат на нашата планета. Водата може да бъде заменена само от самата вода. Няма живот без вода: в крайна сметка животът на Земята е възникнал, когато водата се е появила на нея. Животът се е зародил във водата, защото тя е естествена универсалност разтворител. Той разтваря и следователно смила всички необходими хранителни вещества и ги доставя на клетките на живите организми. И в резултат на смилането скоростта на химичните и биохимичните реакции рязко се увеличава. Освен това, без предварително разтваряне, 99,5% (199 от всеки 200) реакции не могат да възникнат! (Вижте също урок 5.1.)

Известно е, че възрастен човек трябва да получава 2,5-3 литра вода на ден, същото количество се отделя от тялото: това означава, че в човешкото тяло има воден баланс. Ако се наруши, човек може просто да умре. Например, загубата на човек от само 1-2% вода причинява жажда, а 5% повишава телесната температура поради нарушение на терморегулацията: възниква сърдечен ритъм, възникват халюцинации. При загуба на 10% или повече вода в тялото настъпват промени, които вече може да са необратими. Човекът ще умре от дехидратация.

Водата е уникално вещество. Точката му на кипене трябва да е -80 °C (!), но е +100 °C. Защо? Защото между полярните водни молекули се образуват водородни връзки:

Следователно и ледът, и снегът са рохкави и заемат по-голям обем от течната вода. В резултат на това ледът се издига на повърхността на водата и предпазва обитателите на резервоарите от замръзване. Прясно падналият сняг съдържа много въздух и е отличен топлоизолатор. Ако снегът покриваше земята с дебел слой, тогава и животните, и растенията бяха спасени от най-тежките студове.

Освен това водата има висок топлинен капацитет и е вид акумулатор на топлина. Следователно по бреговете на моретата и океаните климатът е мек и добре напоените растения страдат по-малко от замръзване, отколкото сухите.

Невъзможно без вода хидролиза, химическа реакция, която задължително съпътства усвояването на протеини, мазнини и въглехидрати, които са задължителнокомпоненти на нашата храна. В резултат на хидролизата тези сложни органична материяразграждат се до вещества с ниско молекулно тегло, които всъщност се абсорбират от жив организъм (за повече подробности вижте уроци 25–27). Процесите на хидролиза бяха обсъдени от нас в урок 6. Водата реагира с много метали и неметали, оксиди, соли.

Задача 12.6.Напишете уравнения на реакцията:

1. натрий + вода →
2. хлор + вода →
3. калциев оксид + вода →
4. серен оксид (IV) + вода →
5. цинков хлорид + вода →
6. натриев силикат + вода →

Това променя ли реакцията на средата (pH)?

Водата е продуктмного реакции. Например, в реакция на неутрализация и в много OVRs, непременно се образува вода.

Задача 12.7.Напишете уравнения за такива реакции.

заключения

Водородът е най-разпространеният химичен елемент във Вселената, а кислородът е най-разпространеният химичен елемент на Земята. Тези вещества проявяват противоположни свойства: водородът е редуциращ агент, а кислородът е окислител. Поради това те лесно реагират помежду си, образувайки най-удивителното и най-често срещаното вещество на Земята - водата.

Взаимодействие водородс кислород, както установи сър Хенри Кавендиш, води до образуването на вода. Нека да продължим с това прост примернаучете как да композирате уравнения на химичните реакции.
От какво идва водородИ кислород, вече знаем:

H 2 + O 2 → H 2 O

Сега вземаме предвид, че атомите на химичните елементи в химичните реакции не изчезват и не се появяват от нищото, не се превръщат един в друг, а комбинирайте в нови комбинацииза образуване на нови молекули. Това означава, че в уравнението на химичната реакция на атомите от всеки тип трябва да има едно и също число предиреакции ( налявоот знака за равенство) и следкрай на реакцията ( на дясноот знака за равенство), така:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Това е, което е уравнение на реакцията - условен запис на протичаща химическа реакция с помощта на формули на вещества и коефициенти.

Това означава, че в горната реакция две бенки водородтрябва да реагира с с една бенка кислород, и резултатът ще бъде две бенки вода.

Взаимодействие водородс кислород- изобщо не е лесен процес. Това води до промяна в степента на окисление на тези елементи. За да изберете коефициенти в такива уравнения, обикновено се използва методът " електронен баланс".

Когато водата се образува от водород и кислород, това означава, че водородпромени степента си на окисление от 0 преди + аз, А кислород- от 0 преди −II. В същото време няколко (н)електрони:

Водородът, отдаващ електрони, служи тук редуциращ агенти кислород, приемащи електрони - окислител.

Окислители и редуциращи агенти

Сега нека видим как процесите на отдаване и получаване на електрони изглеждат отделно. Водород, след като се срещне с "разбойника" - кислорода, губи цялото си свойство - два електрона, а степента му на окисление става равна на + аз:

H 2 0 − 2 д− = 2Н + I

Се случи уравнение на полуреакция на окислениеводород.

И бандитът кислород Около 2, след като е взел последните електрони от нещастния водород, е много доволен от новото си окислително състояние -II:

O 2 + 4 д− = 2O − II

Това уравнение на полуреакция на редукциякислород.

Остава да добавим, че и "бандитът", и неговата "жертва" са загубили своята химическа идентичност и от прости вещества - газове с двуатомни молекули H 2И Около 2станете част от новото химически - вода H 2 O.

По-нататък ще спорим по следния начин: колко електрона даде редукторът на окислителя, толкова и получи. Броят на електроните, отдадени от редуциращия агент, трябва да бъде равен на броя на електроните, приети от окислителя..

Значи имате нужда изравняване на броя на електронитев първата и втората полуреакция. В химията е приета следната условна форма за писане на уравненията на полуреакциите:

Тук числата 2 и 1 вляво от фигурната скоба са фактори, които ще помогнат да се гарантира, че броят на дадените и получените електрони е равен. Вземаме предвид, че в уравненията на полуреакциите се отдават 2 електрона и се приемат 4. За да се изравни броят на получените и дадените електрони, се намира най-малкото общо кратно и допълнителни фактори. В нашия случай най-малкото общо кратно е 4. Допълнителните фактори ще бъдат 2 за водород (4: 2 = 2), а за кислород - 1 (4: 4 = 1)
Получените множители ще служат като коефициенти на бъдещото уравнение на реакцията:

2H 2 0 + O 2 0 \u003d 2H 2 + I O -II

Водород окисленине само при среща кислород. Приблизително същият ефект върху водорода и флуор F2, халоген и известният "разбойник", и на пръв поглед безвреден азот N 2:

Това води до флуороводород HFили амоняк NH3.

И в двете съединения степента на окисление водородстава равен + аз, защото той получава партньори в молекулата "алчна" за чужда електронна стока, с висока електроотрицателност - флуор ЕИ азот н. При азотстойността на електроотрицателността се счита за равна на три условни единици и y флуоркато цяло най-високата електроотрицателност сред всички химични елементи е четири единици. Така че не е чудно, че оставят бедния водороден атом без никаква електронна среда.

Но водородможе би Възстанови- приемат електрони. Това се случва, ако в реакцията с него участват алкални метали или калций, чиято електроотрицателност е по-малка от тази на водорода.