Vodorod H kimyoviy element bo'lib, bizning koinotimizda eng keng tarqalgan elementlardan biridir. Moddalar tarkibidagi element sifatida vodorodning massasi boshqa turdagi atomlarning umumiy tarkibining 75% ni tashkil qiladi. U sayyoradagi eng muhim va hayotiy aloqa - suvga kiritilgan. Vodorodning o'ziga xos xususiyati shundaki, u D. I. Mendeleyev kimyoviy elementlarning davriy tizimidagi birinchi elementdir.

Kashfiyot va kashfiyot

Paracelsusning asarlarida vodorod haqida birinchi eslatmalar XVI asrga to'g'ri keladi. Ammo uni havoning gaz aralashmasidan ajratish va yonuvchan xususiyatlarini o'rganish XVII asrda olim Lemeri tomonidan amalga oshirilgan. Vodorod ingliz kimyogari, fizigi va tabiatshunosi tomonidan chuqur o'rganilib, vodorodning massasi boshqa gazlarga nisbatan eng kichik ekanligini eksperimental ravishda isbotladi. Ilm-fan rivojlanishining keyingi bosqichlarida u bilan ko'plab olimlar ishladilar, xususan, uni "suvni tug'ish" deb atagan Lavuazye.

PSCEdagi lavozimga ko'ra xarakterli

D. I. Mendeleyevning davriy sistemasini ochuvchi element vodoroddir. Atomning fizikaviy va kimyoviy xossalari ma'lum ikkilikni ko'rsatadi, chunki vodorod bir vaqtning o'zida birinchi guruhga, asosiy kichik guruhga, agar u o'zini metall kabi tutsa va kimyoviy reaktsiya jarayonida bitta elektrondan voz kechsa, ettinchisi - valentlik qobig'ini to'liq to'ldirishda, ya'ni uni galogenlarga o'xshashligini tavsiflovchi salbiy zarrachani qabul qilish.

Elementning elektron tuzilishining xususiyatlari

U kiritilgan murakkab moddalarning xususiyatlari va eng oddiy H 2 moddasi birinchi navbatda vodorodning elektron konfiguratsiyasi bilan belgilanadi. Zarrachada Z= (-1) bo'lgan bitta elektron mavjud bo'lib, u yadro atrofida o'z orbitasida aylanadi, unda birlik massali va musbat zaryadli (+1) bitta proton mavjud. Uning elektron konfiguratsiyasi 1s 1 sifatida yozilgan, bu vodorod uchun birinchi va yagona s-orbitalda bitta manfiy zarracha mavjudligini bildiradi.

Elektron ajratilganda yoki berilganda va bu elementning atomi metallar bilan bog'liq bo'lgan shunday xususiyatga ega bo'lsa, kation olinadi. Aslida vodorod ioni musbat elementar zarradir. Shuning uchun elektrondan mahrum bo'lgan vodorod oddiygina proton deb ataladi.

Jismoniy xususiyatlar

Vodorodni qisqacha ta'riflaydigan bo'lsak, u rangsiz, ozgina eruvchan gaz bo'lib, nisbiy atom massasi havodan 14,5 marta engilroq, suyultirish harorati -252,8 daraja Selsiy.

Tajribadan H2 eng engil ekanligini osongina ko'rish mumkin. Buning uchun uchta to'pni turli xil moddalar - vodorod, karbonat angidrid, oddiy havo bilan to'ldirish va ularni bir vaqtning o'zida qo'lingizdan ozod qilish kifoya. CO 2 bilan to'ldirilgan narsa erga hammadan tezroq etib boradi, shundan so'ng u havo aralashmasi bilan shishiradi va H 2 ni o'z ichiga olgani shiftga ko'tariladi.

Vodorod zarralarining kichik massasi va kattaligi uning turli moddalar orqali kirib borish qobiliyatini oqlaydi. Xuddi shu to'p misolida buni tekshirish oson, bir necha kundan keyin u o'zini o'zi o'chiradi, chunki gaz shunchaki kauchukdan o'tib ketadi. Shuningdek, vodorod ba'zi metallarning (palladiy yoki platina) tuzilishida to'planishi va harorat ko'tarilganda undan bug'lanishi mumkin.

Vodorodning past eruvchanligi xossasi laboratoriya amaliyotida uni vodorodni siljitish usuli bilan ajratib olish uchun qo'llaniladi (quyidagi jadvalda asosiy parametrlar keltirilgan) uni qo'llash doirasi va ishlab chiqarish usullari aniqlanadi.

Oddiy moddaning atomi yoki molekulasi parametri	Ma'nosi
Atom massasi (molyar massa)	1,008 g/mol
Elektron konfiguratsiya	1s 1
Kristal hujayra	Olti burchakli
Issiqlik o'tkazuvchanligi	(300 K) 0,1815 Vt/(m K)
n da zichlik. y.	0,08987 g/l
Qaynatish harorati	-252,76 ° S
O'ziga xos yonish issiqligi	120,9 10 6 J/kg
Erish harorati	-259,2 ° S
Suvda eruvchanligi	18,8 ml/l

Izotopik tarkibi

Kimyoviy elementlarning davriy tizimining boshqa ko'plab vakillari singari, vodorod ham bir nechta tabiiy izotoplarga ega, ya'ni yadrodagi protonlar soni bir xil bo'lgan atomlarga ega, ammo neytronlarning soni har xil - nol zaryad va birlik massasi bo'lgan zarralar. Xuddi shunday xususiyatga ega bo'lgan atomlarga kislorod, uglerod, xlor, brom va boshqalar, shu jumladan radioaktivlar misol bo'ladi.

Ushbu guruh vakillarining eng keng tarqalgani bo'lgan vodorod 1 H ning jismoniy xususiyatlari hamkasblarining bir xil xususiyatlaridan sezilarli darajada farq qiladi. Xususan, ular kiritilgan moddalarning xarakteristikalari farqlanadi. Shunday qilib, tarkibida bitta protonli vodorod atomi o'rniga, deyteriy 2 H - ikkita elementar zarrachaga ega bo'lgan izotopi mavjud bo'lgan oddiy va deyterlangan suv mavjud: musbat va zaryadsiz. Bu izotop oddiy vodoroddan ikki baravar og'ir, bu esa ular tashkil etuvchi birikmalar xossalaridagi tub farqni tushuntiradi. Tabiatda deyteriy vodorodga qaraganda 3200 marta kam uchraydi. Uchinchi vakil tritiy 3 H, yadrosida ikkita neytron va bitta proton mavjud.

Olish va izolyatsiyalash usullari

Laboratoriya va sanoat usullari juda farq qiladi. Shunday qilib, oz miqdorda gaz asosan minerallar ishtirok etadigan reaktsiyalar natijasida olinadi va keng ko'lamli ishlab chiqarishda ko'proq organik sintez qo'llaniladi.

Laboratoriyada quyidagi kimyoviy o'zaro ta'sirlardan foydalaniladi:

Sanoat manfaatlarida gaz quyidagi usullar bilan olinadi:

1. Metanning katalizator ishtirokida uning tarkibidagi oddiy moddalarga (350 daraja harorat kabi ko'rsatkich qiymatiga etadi) termal parchalanishi - vodorod H 2 va uglerod C.
2. Karbonat angidrid CO 2 va H 2 hosil bo'lishi bilan 1000 daraja Selsiyda bug'li suvni koks orqali o'tkazish (eng keng tarqalgan usul).
3. 800 gradusgacha bo'lgan haroratda nikel katalizatorida gazsimon metanning konversiyasi.
4. Vodorod kaliy yoki natriy xloridlarning suvli eritmalarini elektroliz qilishda qo'shimcha mahsulotdir.

Kimyoviy o'zaro ta'sirlar: umumiy qoidalar

Vodorodning fizik xossalari asosan u yoki bu birikma bilan reaksiya jarayonlarida uning harakatini tushuntiradi. Vodorodning valentligi 1 ga teng, chunki u davriy jadvalda birinchi guruhda joylashgan va oksidlanish darajasi boshqacha. Barcha birikmalarda, gidridlardan tashqari, vodorod s.o.da = (1+), XH, XH 2, XH 3 - (1-) kabi molekulalarda.

Umumlashtirilgan elektron juft hosil qilish natijasida hosil bo'lgan vodorod gazi molekulasi ikki atomdan iborat bo'lib, energetik jihatdan ancha barqarordir, shuning uchun normal sharoitda u biroz inert bo'lib, normal sharoit o'zgarganda reaktsiyaga kiradi. Vodorodning boshqa moddalar tarkibidagi oksidlanish darajasiga qarab, u ham oksidlovchi, ham qaytaruvchi vosita sifatida harakat qilishi mumkin.

Vodorod bilan reaksiyaga kirishadigan va hosil bo'ladigan moddalar

Murakkab moddalarni hosil qilish uchun elementlarning o'zaro ta'siri (ko'pincha yuqori haroratlarda):

1. Ishqoriy va ishqoriy tuproq metall + vodorod = gidrid.
2. Galogen + H 2 = vodorod galogenid.
3. Oltingugurt + vodorod = vodorod sulfidi.
4. Kislorod + H 2 = suv.
5. Uglerod + vodorod = metan.
6. Azot + H 2 = ammiak.

Murakkab moddalar bilan o'zaro ta'siri:

1. Uglerod oksidi va vodoroddan sintez gazini olish.
2. Metalllarni oksidlaridan H 2 bilan olish.
3. To'yinmagan alifatik uglevodorodlarning vodorod bilan to'yinganligi.

vodorod aloqasi

Vodorodning fizik xossalari shundan iboratki, u elektron manfiy element bilan birlashganda, u birlashtirilmagan elektron juftlariga ega bo'lgan qo'shni molekulalardan (masalan, kislorod, azot va ftor) bir xil atom bilan maxsus turdagi bog'lanish hosil qilish imkonini beradi. Bunday hodisani ko'rib chiqish yaxshiroq bo'lgan eng aniq misol suvdir. Aytish mumkinki, u kovalent yoki ionlarga qaraganda zaifroq bo'lgan vodorod aloqalari bilan tikilgan, ammo ularning ko'pligi sababli ular moddaning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Asosan, vodorod bog'lanishi suv molekulalarini dimer va polimerlarga bog'laydigan elektrostatik o'zaro ta'sir bo'lib, uning yuqori qaynash nuqtasiga olib keladi.

Mineral birikmalar tarkibidagi vodorod

Ularning barchasida proton - vodorod kabi atomning kationi mavjud. Kislota qoldig'i oksidlanish darajasi (-1) dan katta bo'lgan moddaga ko'p asosli birikma deyiladi. U bir nechta vodorod atomlarini o'z ichiga oladi, bu suvli eritmalarda dissotsiatsiyani ko'p bosqichli qiladi. Har bir keyingi proton kislotaning qolgan qismidan ajralishi tobora qiyinlashadi. Muhitdagi vodorodlarning miqdoriy tarkibiga ko'ra, uning kislotaligi aniqlanadi.

Inson faoliyatida qo'llanilishi

Moddasi bo'lgan tsilindrlar, shuningdek, kislorod kabi boshqa suyultirilgan gazlar bo'lgan idishlar o'ziga xos ko'rinishga ega. Ular yorqin qizil rangli "Vodorod" yozuvi bilan quyuq yashil rangga bo'yalgan. Gaz tsilindrga taxminan 150 atmosfera bosim ostida quyiladi. Vodorodning fizik xususiyatlari, xususan, agregatsiyaning gazsimon holatining engilligi, geliy bilan aralashtirilgan sharlar, sharlar va boshqalarni to'ldirish uchun ishlatiladi.

Ko'p yillar oldin odamlar foydalanishni o'rgangan fizik va kimyoviy xossalari bo'lgan vodorod hozirgi kunda ko'plab sanoat tarmoqlarida qo'llaniladi. Uning katta qismi ammiak ishlab chiqarishga ketadi. Vodorod oksidlardan (gafniy, germaniy, galiy, kremniy, molibden, volfram, tsirkoniy va boshqalar) ham ishtirok etadi, reaksiyada qaytaruvchi, gidroksian va xlorid kislotalar, shuningdek sun'iy suyuq yoqilg'i sifatida ishlaydi. Oziq-ovqat sanoati uni o'simlik moylarini qattiq yog'larga aylantirish uchun ishlatadi.

Yog'lar, ko'mirlar, uglevodorodlar, moylar va mazutlarni gidrogenlash va gidrogenlashning turli jarayonlarida vodorodning kimyoviy xossalari va ishlatilishini aniqladik. Uning yordamida qimmatbaho toshlar, cho'g'lanma lampalar ishlab chiqariladi, metall buyumlar zarb qilinadi va kislorod-vodorod alangasi ta'sirida payvandlanadi.

Vodorodning kimyoviy xossalari

Oddiy sharoitlarda molekulyar vodorod nisbatan faol emas, u to'g'ridan-to'g'ri faqat eng faol nometallar bilan (ftor bilan, yorug'likda ham xlor bilan) birlashadi. Biroq, qizdirilganda, u ko'plab elementlar bilan reaksiyaga kirishadi.

Vodorod oddiy va murakkab moddalar bilan reaksiyaga kirishadi:

- vodorodning metallar bilan o'zaro ta'siri murakkab moddalar - gidridlar hosil bo'lishiga olib keladi, ularning kimyoviy formulalarida metall atomi doimo birinchi o'rinda turadi:

Yuqori haroratda vodorod bevosita reaksiyaga kirishadi ba'zi metallar bilan(ishqoriy, gidroksidi tuproq va boshqalar), oq kristalli moddalarni hosil qiluvchi metall gidridlari (Li H, Na H, KH, CaH 2 va boshqalar):

H 2 + 2Li = 2LiH

Metall gidridlar mos keladigan gidroksidi va vodorod hosil bo'lishi bilan suv bilan oson parchalanadi:

Sa H 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

- vodorod metall bo'lmaganlar bilan o'zaro ta'sirlashganda uchuvchi vodorod birikmalari hosil bo'ladi. Uchuvchi vodorod birikmasining kimyoviy formulasida vodorod atomi PSCEdagi joylashuviga qarab birinchi yoki ikkinchi o'rinda bo'lishi mumkin (slayddagi plastinkaga qarang):

1). Kislorod bilan Vodorod suv hosil qiladi:

Video "Vodorodning yonishi"

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

Oddiy haroratlarda reaktsiya juda sekin, 550 ° C dan yuqori - portlash bilan davom etadi. (2 hajm H 2 va 1 hajm O 2 aralashmasi deyiladi portlovchi gaz) .

Video "Portlovchi gazning portlashi"

Video "Portlovchi aralashmani tayyorlash va portlatish"

2). Galogenlar bilan Vodorod vodorod galogenidlarini hosil qiladi, masalan:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

Vodorod ftor bilan (qorong'u va -252°C da ham) portlaydi, xlor va brom bilan faqat yoritilganda yoki qizdirilganda, yod bilan esa qizdirilganda reaksiyaga kirishadi.

3). Azot bilan Vodorod ammiak hosil bo'lishi bilan reaksiyaga kirishadi:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

faqat katalizatorda va yuqori harorat va bosimlarda.

to'rtta). Qizdirilganda vodorod kuchli reaksiyaga kirishadi oltingugurt bilan:

H 2 + S \u003d H 2 S (vodorod sulfidi),

selen va tellur bilan ancha qiyin.

5). toza uglerod bilan Vodorod katalizatorsiz faqat yuqori haroratlarda reaksiyaga kirisha oladi:

2H 2 + C (amorf) = CH 4 (metan)

- Vodorod metall oksidlari bilan almashtirish reaksiyasiga kiradi , mahsulotlarda suv hosil bo'lganda va metall kamayadi. Vodorod - qaytaruvchi moddaning xususiyatlarini ko'rsatadi:

Vodorod ishlatiladi ko'plab metallarni qayta tiklash uchun, chunki u ularning oksidlaridan kislorodni olib tashlaydi:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O va boshqalar.

Vodorodni qo'llash

Video "Vodoroddan foydalanish"

Hozirgi vaqtda vodorod juda katta miqdorda ishlab chiqarilmoqda. Uning juda katta qismi ammiak sintezida, yog'larni gidrogenlashda va ko'mir, yog'lar va uglevodorodlarni gidrogenlashda ishlatiladi. Bundan tashqari, vodorod xlorid kislotasi, metil spirti, siyan kislotasini sintez qilishda, metalllarni payvandlash va zarb qilishda, shuningdek, cho'g'lanma lampalar va qimmatbaho toshlar ishlab chiqarishda ishlatiladi. Vodorod 150 atm dan yuqori bosim ostida silindrlarda sotiladi. Ular quyuq yashil rangga bo'yalgan va qizil "Vodorod" yozuvi bilan ta'minlangan.

Vodorod suyuq yog'larni qattiq yog'larga aylantirish (gidrogenlash), ko'mir va mazutni gidrogenlash orqali suyuq yoqilg'i ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Metallurgiyada vodorod oksidlar yoki xloridlarni qaytaruvchi vosita sifatida metallar va nometalllarni (germaniy, kremniy, galiy, sirkoniy, gafniy, molibden, volfram va boshqalar) olish uchun ishlatiladi.

Vodorodning amaliy qo'llanilishi xilma-xildir: u odatda sharlar bilan to'ldiriladi, kimyo sanoatida u juda ko'p muhim mahsulotlar (ammiak va boshqalar) ishlab chiqarish uchun xom ashyo bo'lib xizmat qiladi, oziq-ovqat sanoatida - qattiq ishlab chiqarish uchun. o'simlik moylaridan yog'lar va boshqalar. Kislorodda vodorodni yoqish natijasida olinadigan yuqori harorat (2600 ° C gacha), o'tga chidamli metallar, kvarts va boshqalarni eritish uchun ishlatiladi. Suyuq vodorod eng samarali reaktiv yoqilg'ilardan biridir. Yillik dunyoda vodorod iste'moli 1 million tonnadan oshadi.

SIMULYATORLAR

№ 2. Vodorod

MUSTAHKAMLASH UCHUN VAZIFALAR

Vazifa raqami 1
Vodorodning quyidagi moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish reaksiyalari tenglamalarini tuzing: F 2, Ca, Al 2 O 3, simob oksidi (II), volfram oksidi (VI). Reaksiya mahsulotlarini nomlang, reaksiya turlarini ko'rsating.

Vazifa raqami 2
O'zgartirishlarni sxema bo'yicha bajaring:
H 2 O -> H 2 -> H 2 S -> SO 2

Vazifa raqami 3.
8 g vodorod yondirilganda olinadigan suv massasini hisoblang?

TA'RIF

Vodorod davriy sistemaning birinchi elementi. Belgilanishi - H lotincha "hidrogenium" dan. Birinchi davrda joylashgan, IA guruhi. Metall bo'lmaganlarga ishora qiladi. Yadro zaryadi 1 ga teng.

Vodorod eng keng tarqalgan kimyoviy elementlardan biridir - uning ulushi er qobig'ining barcha uchta qobig'i (atmosfera, gidrosfera va litosfera) massasining taxminan 1% ni tashkil qiladi, bu atom foizlariga aylantirilganda 17,0 ko'rsatkichni beradi.

Ushbu elementning asosiy miqdori bog'langan holatda. Shunday qilib, suv taxminan 11 wt ni o'z ichiga oladi. %, gil - taxminan 1,5% va boshqalar. Uglerod bilan birikmalar shaklida vodorod neft, yonuvchan tabiiy gazlar va barcha organizmlarning bir qismidir.

Vodorod rangsiz va hidsiz gazdir (atom tuzilishi diagrammasi 1-rasmda ko'rsatilgan). Uning erish va qaynash haroratlari juda past (mos ravishda -259 o C va -253 o C). Haroratda (-240 o C) va bosim ostida vodorod suyultirishga qodir va hosil bo'lgan suyuqlikning tez bug'lanishi bilan u qattiq holatga aylanadi (shaffof kristallar). Suvda ozgina eriydi - hajmi bo'yicha 2:100. Vodorod ba'zi metallarda, masalan, temirda eruvchanligi bilan tavsiflanadi.

Guruch. 1. Vodorod atomining tuzilishi.

Vodorodning atom va molekulyar og'irligi

TA'RIF

Nisbiy atom massasi element - berilgan element atomi massasining uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbati.

Nisbiy atom massasi o'lchamsiz va A r bilan belgilanadi (indeks "r" inglizcha nisbatan so'zining bosh harfi bo'lib, tarjimada "nisbiy" degan ma'noni anglatadi). Atom vodorodining nisbiy atom massasi 1,008 amu.

Molekulalarning massalari, xuddi atomlarning massalari kabi, atom massa birliklarida ifodalanadi.

TA'RIF

molekulyar og'irlik moddaning atom massa birliklarida ifodalangan molekula massasi deyiladi. Nisbiy molekulyar og'irlik moddalar ma'lum bir moddaning molekulasi massasining uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbati deb ataladi, uning massasi 12 a.m.

Ma'lumki, vodorod molekulasi ikki atomli - H 2. Vodorod molekulasining nisbiy molekulyar og'irligi quyidagilarga teng bo'ladi:

M r (H 2) \u003d 1,008 x 2 \u003d 2,016.

Vodorodning izotoplari

Vodorodning uchta izotopi bor: protiy 1 H, deyteriy 2 H yoki D va tritiy 3 H yoki T. Ularning massa soni 1, 2 va 3. Protiy va deyteriy barqaror, tritiy radioaktiv (yarimparchalanish davri 12,5 yil). Tabiiy birikmalarda deyteriy va protiy o'rtacha 1:6800 nisbatda (atomlar soniga ko'ra) mavjud. Tritiy tabiatda arzimas miqdorda uchraydi.

1 H vodorod atomining yadrosi bitta protonni o'z ichiga oladi. Deyteriy va tritiy yadrolariga protondan tashqari bir va ikkita neytron ham kiradi.

Vodorod ionlari

Vodorod atomi o'zining yagona elektronini ijobiy ion (bu "yalang'och" proton) hosil qilish uchun berishi yoki geliy elektron konfiguratsiyasiga ega bo'lgan manfiy ionga aylanish uchun bitta elektron olishi mumkin.

Vodorod atomidan elektronning to'liq ajralishi juda katta ionlanish energiyasini sarflashni talab qiladi:

H + 315 kkal = H + + e.

Natijada, vodorodning metalloidlar bilan o'zaro ta'sirida ionli emas, balki faqat qutbli aloqalar paydo bo'ladi.

Neytral atomning ortiqcha elektronni biriktirish tendentsiyasi uning elektron yaqinligining qiymati bilan tavsiflanadi. Vodorodda u juda zaif ifodalangan (ammo bu bunday vodorod ioni mavjud emas degani emas):

H + e \u003d H - + 19 kkal.

Vodorod molekulasi va atomi

Vodorod molekulasi ikkita atomdan iborat - H 2 . Vodorod atomi va molekulasini tavsiflovchi ba'zi xususiyatlar:

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish	Tarkibida 12,5% vodorod bo'lgan umumiy formula EN x gidridlari mavjudligini isbotlang.
Yechim	Namuna massasini 100 g qilib olib, vodorod va noma’lum elementning massalarini hisoblang: m(H) = m(EN x)xw(H); m (H) = 100 x 0,125 = 12,5 g. m (E) \u003d m (EN x) - m (H); m (E) \u003d 100 - 12,5 \u003d 87,5 g. Vodorod moddasi va noma'lum element miqdorini topamiz, ikkinchisining molyar massasini "x" bilan belgilaymiz (vodorodning molyar massasi 1 g / mol):

Suyuqlik

Vodorod(lat. Vodorod; belgisi bilan belgilanadi H) elementlar davriy sistemasining birinchi elementidir. Tabiatda keng tarqalgan. Vodorod 1 H ning eng keng tarqalgan izotopining kationi (va yadrosi) protondir. 1 H yadrosining xossalari organik moddalarni tahlil qilishda NMR spektroskopiyasidan keng foydalanish imkonini beradi.

Vodorodning uchta izotopi o'z nomlariga ega: 1 H - protiy (H), 2 H - deyteriy (D) va 3 H - tritiy (radioaktiv) (T).

Oddiy vodorod moddasi - H 2 - engil rangsiz gazdir. Havo yoki kislorod bilan aralashmada u yonuvchan va portlovchi hisoblanadi. Toksik bo'lmagan. Etanol va bir qator metallarda eriydi: temir, nikel, palladiy, platina.

Hikoya

Kislotalar va metallarning o?zaro ta'sirida yonuvchi gazning ajralib chiqishi 16-17-asrlarda kimyo fan sifatida shakllangan davrda kuzatilgan. Mixail Vasilevich Lomonosov ham uning izolyatsiyasiga to'g'ridan-to'g'ri ishora qildi, lekin bu flogiston emasligini allaqachon aniq anglab etdi. Ingliz fizigi va kimyogari Genri Kavendish 1766 yilda bu gazni o'rganib, uni "yonuvchi havo" deb atagan. Yonganda “yonuvchi havo” suv hosil qilgan, ammo Kavendishning flogiston nazariyasiga sodiqligi to?g?ri xulosa chiqarishga to?sqinlik qilgan. Fransuz kimyogari Antuan Lavuazye muhandis J. Meunye bilan birgalikda 1783 yilda maxsus gazometrlar yordamida suvning sintezini, keyin esa uning tahlilini amalga oshirib, suv bug‘ini qizdirilgan temir bilan parchalab tashladi. Shunday qilib, u "yonuvchi havo" suvning bir qismi ekanligini va undan olinishi mumkinligini aniqladi.

ismning kelib chiqishi

Lavuazye vodorodga gidrogen nomini berdi, ya'ni "suv saqlovchi". Ruscha "vodorod" nomi 1824 yilda kimyogar M.F.Solovyov tomonidan taklif qilingan - Slomonosovning "kislorod"iga o'xshash.

Tarqalishi

Vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan elementdir. U barcha atomlarning taxminan 92% ni tashkil qiladi (8% geliy atomlari, boshqa barcha elementlarning birgalikdagi ulushi 0,1% dan kam). Shunday qilib, vodorod yulduzlar va yulduzlararo gazning asosiy tarkibiy qismidir. Yulduzlar harorati sharoitida (masalan, Quyosh sirtining harorati ~ 6000 °C) vodorod plazma shaklida mavjud; yulduzlararo bo'shliqda bu element alohida molekulalar, atomlar va ionlar shaklida mavjud bo'lib, hajmi, zichligi va harorati jihatidan sezilarli darajada farq qiluvchi molekulyar bulutlarni hosil qiladi.

Yer qobig'i va tirik organizmlar

Er qobig'idagi vodorodning massa ulushi 1% ni tashkil qiladi - bu eng keng tarqalgan o'ninchi element. Biroq, uning tabiatdagi roli massa bilan emas, balki boshqa elementlar orasidagi ulushi 17% ni tashkil etadigan atomlar soni bilan belgilanadi (kisloroddan keyin ikkinchi o'rin, atomlarning ulushi ~ 52%). Shuning uchun Yerda sodir bo'ladigan kimyoviy jarayonlarda vodorodning ahamiyati deyarli kislorodniki kabi katta. Erda bog'langan va erkin holatda mavjud bo'lgan kisloroddan farqli o'laroq, Yerdagi deyarli barcha vodorod birikmalar shaklida bo'ladi; atmosferada oddiy modda holidagi juda oz miqdorda vodorod (hajm bo'yicha 0,00005%) uchraydi.

Vodorod deyarli barcha organik moddalarning tarkibiy qismi bo'lib, barcha tirik hujayralarda mavjud. Tirik hujayralarda atomlar soni bo'yicha vodorod deyarli 50% ni tashkil qiladi.

Kvitansiya

Oddiy moddalarni olishning sanoat usullari tegishli elementning tabiatda mavjud bo'lgan shakliga, ya'ni uni ishlab chiqarish uchun qanday xom ashyo bo'lishi mumkinligiga bog'liq. Shunday qilib, erkin holatda mavjud bo'lgan kislorod jismoniy usulda - suyuq havodan izolyatsiya qilish orqali olinadi. Deyarli barcha vodorod birikmalar shaklida bo'ladi, shuning uchun uni olish uchun kimyoviy usullar qo'llaniladi. Xususan, parchalanish reaktsiyalaridan foydalanish mumkin. Vodorod hosil qilish usullaridan biri suvning elektr toki bilan parchalanishi reaktsiyasidir.

Vodorodni olishning asosiy sanoat usuli - bu tabiiy gazning bir qismi bo'lgan metan suvi bilan reaktsiya. U yuqori haroratda amalga oshiriladi (metan qaynoq suvdan o'tganda ham hech qanday reaktsiya bo'lmasligini tekshirish oson):

CH 4 + 2H 2 O \u003d CO 2 + 4H 2 -165 kJ

Laboratoriyada oddiy moddalarni olish uchun tabiiy xom ashyolardan foydalanish shart emas, balki kerakli moddani ajratib olish osonroq bo'lgan dastlabki moddalar tanlanadi. Masalan, laboratoriyada kislorod havodan olinmaydi. Xuddi shu narsa vodorod ishlab chiqarishga ham tegishli. Sanoatda ba'zan qo'llaniladigan vodorodni olishning laboratoriya usullaridan biri suvni elektr toki bilan parchalashdir.

Vodorod odatda laboratoriyada ruxni xlorid kislotasi bilan reaksiyaga kiritish orqali ishlab chiqariladi.

Sanoatda

1. Tuzlarning suvdagi eritmalarini elektroliz qilish:

2NaCl + 2H 2 O -> H 2 + 2NaOH + Cl 2

2. Taxminan 1000 °C haroratda issiq koks ustidan suv bug'ini o'tkazish:

H2O+C? H2 + CO

3.Tabiiy gazdan.

Steam konvertatsiyasi:

CH 4 + H 2 O? CO + 3H 2 (1000 °C)

Kislorod bilan katalitik oksidlanish:

2CH4 + O2? 2CO + 4H2

4. Neftni qayta ishlash jarayonida uglevodorodlarni kreking va isloh qilish.

Laboratoriyada

1.Suyultirilgan kislotalarning metallarga ta'siri. Bunday reaktsiyani amalga oshirish uchun ko'pincha sink va suyultirilgan xlorid kislotasi ishlatiladi:

Zn + 2HCl -> ZnCl 2 + H 2

2.Kaltsiyning suv bilan o'zaro ta'siri:

Ca + 2H 2 O -> Ca (OH) 2 + H 2

3.Gidridlarning gidrolizi:

NaH + H 2 O -> NaOH + H 2

4.Ishqorlarning sink yoki alyuminiyga ta'siri:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O -> 2Na + 3H 2

Zn + 2KOH + 2H 2 O -> K 2 + H 2

5.Elektroliz yordamida. Ishqorlar yoki kislotalarning suvli eritmalarini elektroliz qilish jarayonida katodda vodorod ajralib chiqadi, masalan:

2H 3 O + + 2e - -> H 2 + 2H 2 O

Jismoniy xususiyatlar

Vodorod ikki shaklda (modifikatsiyada) bo'lishi mumkin - orto- va para-vodorod shaklida. Ortohidrogen molekulasida o-H 2 (mp. -259,10 ° C, bp. -252,56 ° C) yadro spinlari xuddi shu tarzda (parallel), paravodorod esa yo'naltiriladi. p-H 2 (mp. -259,32 ° C, bp. -252,89 ° C) - bir-biriga qarama-qarshi (parallelga qarshi). Muvozanat aralashmasi o-H 2 va p-H 2 berilgan haroratda deyiladi muvozanatli vodorod e-H2.

Vodorod modifikatsiyalarini suyuq azot haroratida faol uglerodga adsorbsiyalash orqali ajratish mumkin. Juda past haroratlarda ortohidrogen va parahidrogen o'rtasidagi muvozanat deyarli butunlay ikkinchisiga siljiydi. 80 K da tomonlar nisbati taxminan 1:1 ni tashkil qiladi. Desorblangan parahidrogen xona haroratida muvozanat aralashmasi hosil bo'lguncha qizdirilganda ortovodorodga aylanadi (orto-para: 75:25). Katalizator bo'lmasa, transformatsiya asta-sekin sodir bo'ladi (yulduzlararo muhit sharoitida - kosmologik vaqtgacha bo'lgan xarakterli vaqtlar bilan), bu individual modifikatsiyalarning xususiyatlarini o'rganishga imkon beradi.

Vodorod eng engil gaz bo'lib, havodan 14,5 marta engilroq. Shubhasiz, molekulalarning massasi qanchalik kichik bo'lsa, ularning bir xil haroratda tezligi shunchalik yuqori bo'ladi. Eng engil bo'lgani uchun vodorod molekulalari boshqa gaz molekulalariga qaraganda tezroq harakat qiladi va shuning uchun issiqlikni bir tanadan boshqasiga tezroq o'tkazishi mumkin. Bundan kelib chiqadiki, vodorod gazsimon moddalar orasida eng yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega. Uning issiqlik o'tkazuvchanligi havonikidan taxminan etti baravar yuqori.

Vodorod molekulasi ikki atomli - H 2. Oddiy sharoitlarda bu rangsiz, hidsiz va ta'msiz gazdir. Zichligi 0,08987 g/l (n.o.), qaynash temperaturasi -252,76 °C, solishtirma yonish issiqligi 120,9x10 6 J/kg, suvda kam eriydi — 18,8 ml/l. Vodorod ko'pgina metallarda (Ni, Pt, Pd va boshqalar), ayniqsa palladiyda (1 hajm Pd uchun 850 hajm) yaxshi eriydi. Vodorodning metallarda eruvchanligi bilan bog'liqligi uning ular orqali tarqalish qobiliyatidir; uglerodli qotishma (masalan, po'lat) orqali diffuziya ba'zan vodorodning uglerod bilan o'zaro ta'siri (dekarbonizatsiya deb ataladigan) tufayli qotishmaning yo'q qilinishi bilan birga keladi. Kumushda amalda erimaydi.

suyuq vodorod-252,76 dan -259,2 °C gacha bo'lgan juda tor harorat oralig'ida mavjud. Bu rangsiz suyuqlik, juda engil (zichligi -253 ° C 0,0708 g / sm 3) va suyuqlik (yopishqoqlik -253 ° C da 13,8 santigrat). Vodorodning tanqidiy parametrlari juda past: harorat -240,2 ° S va bosim 12,8 atm. Bu vodorodni suyultirishdagi qiyinchiliklarni tushuntiradi. Suyuq holatda muvozanatli vodorod 99,79% para-H 2, 0,21% orto-H 2 dan iborat.

Qattiq vodorod, erish nuqtasi -259,2 °C, zichligi 0,0807 g/sm3 (-262 °C da) - qorga o'xshash massa, olti burchakli kristallar, kosmik guruhi P6/mmc, hujayra parametrlari a=3,75 c=6.12. Yuqori bosimda vodorod metallga aylanadi.

izotoplar

Vodorod uchta izotop shaklida bo'lib, ularning alohida nomlari bor: 1 H - protiy (H), 2 H - deyteriy (D), 3 H - tritiy (radioaktiv) (T).

Protiy va deyteriy massa raqamlari 1 va 2 bo?lgan barqaror izotoplardir. Ularning tabiatdagi tarkibi mos ravishda 99,9885 ± 0,0070% va 0,0115 ± 0,0070% ni tashkil qiladi. Bu nisbat vodorod ishlab chiqarish manbasi va usuliga qarab biroz farq qilishi mumkin.

Vodorod izotopi 3 H (tritiy) beqaror. Uning yarim yemirilish davri 12,32 yil. Tritiy tabiatda juda oz miqdorda uchraydi.

Adabiyotda massa soni 4–7 va yarim yemirilish davri 10–22–10–23 s bo?lgan vodorod izotoplari haqida ham ma'lumotlar keltirilgan.

Tabiiy vodorod 3200:1 nisbatda H 2 va HD (deytervodorod) molekulalaridan iborat. Sof deyteriy vodorod D 2 ning tarkibi bundan ham kamroq. HD va D 2 konsentratsiyasi nisbati taxminan 6400:1 ni tashkil qiladi.

Kimyoviy elementlarning barcha izotoplaridan vodorod izotoplarining fizik va kimyoviy xossalari bir-biridan ko'proq farq qiladi. Bu atomlar massalarining eng katta nisbiy o'zgarishi bilan bog'liq.

	Harorat erish, K	Harorat qaynash, K	Uchlik nuqta, K / kPa	tanqidiy nuqta, K / kPa	Zichlik suyuqlik / gaz, kg/m?

Deyteriy va tritiy ham orto va para modifikatsiyalariga ega: p-D2, o-D2, p-T2, o-T 2. Geteroizotop vodorod (HD, HT, DT) orto va para modifikatsiyalariga ega emas.

Kimyoviy xossalari

Dissotsilangan vodorod molekulalarining ulushi

Vodorod molekulalari H 2 juda kuchli va vodorod reaksiyaga kirishishi uchun ko'p energiya sarflanishi kerak:

H 2 \u003d 2H - 432 kJ

Shuning uchun oddiy haroratlarda vodorod faqat kaltsiy kabi juda faol metallar bilan reaksiyaga kirishib, kaltsiy gidridini hosil qiladi:

Ca + H 2 \u003d CaH 2

va yagona metall bo'lmagan ftor bilan vodorod ftorid hosil qiladi:

Vodorod ko'pchilik metallar va metall bo'lmaganlar bilan yuqori haroratlarda yoki yorug'lik kabi boshqa ta'sirlar ostida reaksiyaga kirishadi:

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

U ba'zi oksidlardan kislorodni "olib tashlashi" mumkin, masalan:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

Yozma tenglama vodorodning qaytaruvchi xossalarini aks ettiradi.

N 2 + 3H 2 -> 2NH 3

Galogenlar bilan vodorod galogenidlarini hosil qiladi:

F 2 + H 2 -> 2HF, reaktsiya qorong'uda va har qanday haroratda portlash bilan davom etadi,

Cl 2 + H 2 -> 2HCl, reaktsiya portlash bilan davom etadi, faqat yorug'likda.

Kuchli isitishda kuyikish bilan o'zaro ta'sir qiladi:

C + 2H 2 -> CH 4

Ishqoriy va gidroksidi tuproq metallari bilan o'zaro ta'siri

Faol metallar bilan o'zaro ta'sirlashganda vodorod gidridlarni hosil qiladi:

2Na + H 2 -> 2NaH

Ca + H 2 -> CaH 2

Mg + H 2 -> MgH 2

gidridlar- tuzga o'xshash, oson gidrolizlanadigan qattiq moddalar:

CaH 2 + 2H 2 O -> Ca(OH) 2 + 2H 2

Metall oksidlari bilan o'zaro ta'sir (odatda d-elementlar)

Oksidlar metallarga qaytariladi:

CuO + H 2 -> Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 -> 2Fe + 3H 2 O

WO 3 + 3H 2 -> W + 3H 2 O

Organik birikmalarni gidrogenlash

Molekulyar vodorod organik birikmalarni kamaytirish uchun organik sintezda keng qo'llaniladi. Bu jarayonlar deyiladi gidrogenlash reaksiyalari. Bu reaksiyalar katalizator ishtirokida yuqori bosim va haroratda amalga oshiriladi. Katalizator bir jinsli (masalan, Uilkinson katalizatori) yoki geterogen (masalan, Raney nikel, uglerodda palladiy) bo'lishi mumkin.

Shunday qilib, xususan, to'yinmagan birikmalarni, masalan, alkenlar va alkinlarni katalitik gidrogenlash jarayonida to'yingan birikmalar, alkanlar hosil bo'ladi.

Vodorodning geokimyosi

Erkin vodorod H 2 quruqlikdagi gazlarda nisbatan kam uchraydi, lekin suv shaklida u geokimyoviy jarayonlarda juda muhim rol o'ynaydi.

Vodorod minerallarda ammoniy ioni, gidroksil ioni va kristall suv shaklida bo'lishi mumkin.

Atmosferada vodorod doimiy ravishda quyosh nurlari ta'sirida suvning parchalanishi natijasida hosil bo'ladi. Kichik massaga ega bo'lgan vodorod molekulalari diffuziya harakatining yuqori tezligiga ega (u ikkinchi kosmik tezlikka yaqin) va atmosferaning yuqori qatlamlariga kirib, koinotga uchib ketishi mumkin.

Aylanmaning xususiyatlari

Vodorod havo bilan aralashtirilganda portlovchi aralashma hosil qiladi - portlovchi gaz deb ataladi. Vodorod va kislorodning hajm nisbati 2:1 yoki vodorod va havo taxminan 2:5 bo'lsa, bu gaz eng portlovchi hisoblanadi, chunki havoda taxminan 21% kislorod mavjud. Vodorod ham yong'in xavfi hisoblanadi. Suyuq vodorod teriga tegsa, qattiq sovuqqa olib kelishi mumkin.

Vodorodning kislorod bilan portlovchi kontsentratsiyasi hajmi bo'yicha 4% dan 96% gacha bo'ladi. Havo bilan aralashganda 4% dan 75(74)% gacha.

Iqtisodiyot

Katta ulgurji etkazib berishda vodorodning narxi har bir kilogramm uchun 2-5 dollarni tashkil qiladi.

Ilova

Atom vodorod atomik vodorod payvandlash uchun ishlatiladi.

Kimyo sanoati

• Ammiak, metanol, sovun va plastmassa ishlab chiqarishda
• Suyuq o'simlik moylaridan margarin ishlab chiqarishda
• Oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida ro'yxatga olingan E949(qadoqlash gazi)

Oziq-ovqat sanoati

Aviatsiya sanoati

Vodorod juda engil va har doim havoda ko'tariladi. Bir paytlar dirijabllar va havo sharlari vodorod bilan to'ldirilgan edi. Ammo 30-yillarda. 20-asr bir qancha falokatlar yuz berdi, ular davomida havo kemalari portladi va yonib ketdi. Hozirgi vaqtda havo kemalari ancha yuqori narxga qaramay, geliy bilan to'ldirilgan.

Yoqilg'i

Vodorod raketa yoqilg'isi sifatida ishlatiladi.

Vodoroddan yengil va yuk mashinalari uchun yoqilg‘i sifatida foydalanish bo‘yicha tadqiqotlar olib borilmoqda. Vodorod dvigatellari atrof-muhitni ifloslantirmaydi va faqat suv bug'ini chiqaradi.

Vodorod-kislorodli yonilg'i xujayralari kimyoviy reaktsiyaning energiyasini elektr energiyasiga to'g'ridan-to'g'ri aylantirish uchun vodoroddan foydalanadi.

"Suyuq vodorod"("LW") - vodorod agregatsiyasining suyuq holati, past solishtirma og'irligi 0,07 g/sm? va muzlash nuqtasi 14,01 K (-259,14 °C) va qaynash nuqtasi 20,28 K (-252,87) bo'lgan kriogen xususiyatlarga ega. °C). Bu rangsiz, hidsiz suyuqlik bo'lib, havo bilan aralashganda 4-75% alangalanish darajasi bilan portlovchi hisoblanadi. Suyuq vodoroddagi izomerlarning spin nisbati: 99,79% - parahidrogen; 0,21% - ortohidrogen. Agregat holatini gaz holiga keltirganda vodorodning kengayish koeffitsienti 20°C da 848:1 ni tashkil qiladi.

Boshqa har qanday gaz kabi, suyultirilgan vodorod uning hajmini kamaytiradi. Suyultirilgandan so'ng, "ZHV" bosim ostida issiqlik izolyatsiyalangan idishlarda saqlanadi. Suyuq vodorod suyuq vodorod, LH2, LH 2) sanoatda gaz saqlash shakli sifatida va kosmik sanoatda raketa yoqilg'isi sifatida keng qo'llaniladi.

Hikoya

1756 yilda sun'iy sovutgichdan birinchi bo'lib hujjatlashtirilgan foydalanish ingliz olimi Uilyam Kallen bo'lgan, Gaspard Monge 1784 yilda oltingugurt oksidining suyuq holatini birinchi bo'lib olgan, Maykl Faraday suyultirilgan ammiakni birinchi bo'lib olgan, amerikalik ixtirochi Oliver Evans. birinchi bo'lib 1805 yilda sovutish kompressorini ishlab chiqdi, Jeykob Perkins 1834 yilda birinchi bo'lib sovutish mashinasini patentladi va Jon Gori 1851 yilda AQShda birinchi bo'lib konditsionerni patentladi. Verner Siemens 1857 yilda regenerativ sovutish kontseptsiyasini taklif qildi, Karl Linde kaskadli "Joule-Tomson kengayish effekti" va 1876 yilda regenerativ sovutish yordamida suyuq havo ishlab chiqarish uchun uskunani patentladi. 1885 yilda polshalik fizik va kimyogari Zigmund Wroblewski vodorodning kritik harorati 33 K, kritik bosim 13,3 atm ekanligini e'lon qildi. va qaynoq nuqtasi 23 K. Vodorod birinchi marta 1898 yilda Jeyms Devar tomonidan regenerativ sovutgich va uning ixtirosi Devar idishi yordamida suyultirilgan. Suyuq vodorodning barqaror izomeri parahidrogenning birinchi sintezi 1929 yilda Pol Xartek va Karl Bonxoeffer tomonidan amalga oshirilgan.

Vodorodning spin izomerlari

Xona haroratidagi vodorod asosan spin izomeri ortohidrogendan iborat. Ishlab chiqarilgandan so'ng, suyuq vodorod metastabil holatda bo'ladi va past haroratlarda o'zgarganda yuzaga keladigan portlovchi ekzotermik reaktsiyani oldini olish uchun uning parahidrogen shakliga aylanishi kerak. Parahidrogen fazaga o'tish odatda temir oksidi, xrom oksidi, faollashtirilgan uglerod, platina bilan qoplangan asbest, noyob tuproq metallari kabi katalizatorlar yoki uran yoki nikel qo'shimchalari yordamida amalga oshiriladi.

Foydalanish

Suyuq vodorod ichki yonuv dvigatellari va yonilg'i xujayralari uchun yoqilg'i saqlash shakli sifatida ishlatilishi mumkin. Vodorodning ushbu agregat shakli yordamida turli xil suv osti kemalari ("212A" va "214" loyihalari, Germaniya) va vodorodni tashish tushunchalari yaratilgan (masalan, "DeepC" yoki "BMW H2R" ga qarang). Dizaynlarning yaqinligi tufayli "ZHV" da uskunani yaratuvchilar suyultirilgan gazdan ("LNG") foydalanadigan tizimlardan foydalanishlari yoki faqat o'zgartirishlari mumkin. Biroq, past hajmli energiya zichligi tufayli, yonish tabiiy gazga qaraganda ko'proq vodorod hajmini talab qiladi. Agar pistonli dvigatellarda "CNG" o'rniga suyuq vodorod ishlatilsa, odatda kattaroq yonilg'i tizimi talab qilinadi. To'g'ridan-to'g'ri in'ektsiya bilan, qabul qilish traktidagi yo'qotishlarning ko'payishi silindrlarni to'ldirishni kamaytiradi.

Suyuq vodorod neytronlarni sochish tajribalarida neytronlarni sovutish uchun ham ishlatiladi. Neytron va vodorod yadrosining massalari deyarli teng, shuning uchun elastik to'qnashuv paytida energiya almashinuvi eng samarali hisoblanadi.

Afzalliklar

Vodoroddan foydalanishning afzalligi uning qo'llanilishining "nol emissiyasi" dir. Uning havo bilan o'zaro ta'sirining mahsuloti suvdir.

To'siqlar

Bir litr "ZHV" ning og'irligi atigi 0,07 kg. Ya'ni, uning o'ziga xos og'irligi 20 K da 70,99 g / L. Suyuq vodorod maxsus issiqlik izolyatsiyalangan idishlar kabi kriogenli saqlash texnologiyasini talab qiladi va barcha kriyojenik materiallar uchun umumiy bo'lgan maxsus ishlov berishni talab qiladi. Bu jihatdan suyuq kislorodga yaqin, ammo yong'in xavfi tufayli ko'proq ehtiyot bo'lishni talab qiladi. Izolyatsiya qilingan idishlarda ham uni suyuqlikni ushlab turish uchun zarur bo'lgan past haroratda ushlab turish qiyin (odatda u kuniga 1% bug'lanadi). U bilan ishlashda, shuningdek, vodorod bilan ishlashda odatiy xavfsizlik choralariga rioya qilish kerak - u portlovchi bo'lgan havoni suyultirish uchun etarlicha sovuq.

Raketa yoqilg'isi

Suyuq vodorod raketa yoqilg'ilarining keng tarqalgan tarkibiy qismi bo'lib, u raketalar va kosmik kemalarni reaktiv tezlashtirish uchun ishlatiladi. Ko'pgina suyuq yonilg'i raketa dvigatellarida vodorod birinchi bo'lib nozulni va dvigatelning boshqa qismlarini oksidlovchi bilan aralashtirishdan va tortishish hosil qilish uchun yoqishdan oldin regenerativ sovutish uchun ishlatiladi. Amaldagi zamonaviy H 2 / O 2 quvvatli dvigatellar vodorodga boy yoqilg'i aralashmasini iste'mol qiladi, buning natijasida chiqindi gazida yonmagan vodorodning bir qismi paydo bo'ladi. Molekulyar og'irlikni kamaytirish orqali dvigatelning o'ziga xos impulsini oshirishdan tashqari, bu ko'krak va yonish kamerasining eroziyasini ham kamaytiradi.

"ZHV" ni boshqa sohalarda qo'llash uchun bunday to'siqlar, masalan, kriyojenik tabiat va past zichlik, bu holatda ham foydalanishni to'xtatuvchi omil hisoblanadi. 2009 yil uchun faqat bitta raketa (LV "Delta-4") mavjud bo'lib, u butunlay vodorod raketasidir. Asosan, "ZHV" raketalarning yuqori bosqichlarida yoki foydali yukni vakuumda kosmosga uchirish ishining muhim qismini bajaradigan bloklarda qo'llaniladi. Ushbu turdagi yoqilg'ining zichligini oshirish chora-tadbirlaridan biri sifatida loyga o'xshash vodorodni, ya'ni "ZHV" ning yarim muzlatilgan shaklini qo'llash bo'yicha takliflar mavjud.

Vodorod

Vodorod davriy tizimning birinchi davrining birinchi elementi va ikkita vakilidan biri. Vodorod atomi ikkita zarrachadan - proton va elektrondan iborat bo'lib, ular orasida faqat tortishish kuchlari mavjud. Vodorod va IA guruhidagi metallar oksidlanish darajasini +1 ko'rsatadi, qaytaruvchi moddalardir va o'xshash optik spektrlarga ega. Biroq, bir zaryadlangan H + kation (proton) holatida vodorodning o'xshashi yo'q. Bundan tashqari, vodorod atomining ionlanish energiyasi ishqoriy metall atomlarining ionlanish energiyasidan ancha katta.

Boshqa tomondan, vodorod va galogenlar tashqi elektron qatlamini to'ldirishdan oldin bitta elektron etishmayapti. Galogenlar singari, vodorod ham -1 oksidlanish darajasini va oksidlovchi xususiyatlarini namoyon qiladi. Vodorod agregat holatida ham, E 2 molekulalari tarkibida ham galogenlarga o'xshaydi. Ammo molekulyar orbital (MO) H 2 ning halogen molekulalari bilan hech qanday aloqasi yo'q, shu bilan birga, MO H 2 bug 'holatida mavjud bo'lgan ikki atomli gidroksidi metall molekulalarining MO'si bilan ma'lum bir o'xshashlikka ega.

Vodorod koinotdagi eng keng tarqalgan element bo'lib, u Quyosh, yulduzlar va boshqa kosmik jismlarning asosiy qismini tashkil qiladi. Yerda u tarqalganlik bo'yicha 9-o'rinni egallaydi; erkin holatda kam uchraydi va uning asosiy qismini suv, gil, ko'mir va qo'ng'ir ko'mir, neft va boshqalar, shuningdek, tirik organizmlarning murakkab moddalari tashkil qiladi.

Tabiiy vodorod protiy 1 H (99,985%) va deyteriy 2 H (2 D), radioaktiv tritiy 3 H (3 T) ning barqaror izotoplari aralashmasidir.

oddiy moddalar. Engil vodorod molekulalari mumkin - H 2 (diprotiy), og'ir vodorod - D 2 (dideyteriy), T 2 (ditritiy), HD (protodeuterium), HT (prototritium), DT (deuterotritium).

H 2 (dihidrogen, diprotiy)- rangsiz gaz, suyultirish qiyin, suvda juda oz eriydi, yaxshiroq - organik erituvchilarda, metallar (Fe, Ni, Pt, Pd) bilan kimyosorbtsiyalanadi. Oddiy sharoitlarda u nisbatan kam faol va faqat ftor bilan bevosita o'zaro ta'sir qiladi; yuqori haroratlarda u metallar, metall bo'lmaganlar, metall oksidlari bilan reaksiyaga kirishadi. Molekulyar vodorodning termal parchalanishi paytida yoki to'g'ridan-to'g'ri qaytarilish zonasida reaktsiyalar natijasida hosil bo'lgan atom vodorodining H 0 ning pasayish qobiliyati ayniqsa yuqori.

Vodorod metall bo'lmaganlar, metall oksidlari, galogenidlar bilan o'zaro ta'sirlashganda kamaytiruvchi xususiyatga ega:

H 2 0 + Cl 2 = 2H +1 Cl; 2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O; CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

Oksidlovchi vosita sifatida vodorod faol metallar bilan o'zaro ta'sir qiladi:

2Na + H 2 0 \u003d 2NaH -1

Vodorodni olish va qo'llash. Sanoatda vodorod asosan tabiiy va bog?langan gazlardan, yoqilg?ini gazlashtirish mahsulotlari va koks gazidan olinadi. Vodorod ishlab chiqarish mos ravishda uglevodorodlar (asosan metan) va uglerod oksidi (II) ning suv bug'lari (konversiyasi) bilan o'zaro ta'sir qilishning katalitik reaktsiyalariga asoslanadi:

CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2 (kat. Ni, 800 ° C)

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2 (kat. Fe, 550 ° C)

Vodorod ishlab chiqarishning muhim usuli - uni chuqur sovutish orqali koks gazi va neftni qayta ishlash zavodi gazlaridan ajratish. Suvning elektrolizi (elektrolit odatda gidroksidi suvli eritmasi) eng toza vodorodni beradi.

Laboratoriya sharoitida vodorod odatda ruxning oltingugurt yoki xlorid kislotasi eritmalariga ta'sirida olinadi:

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2

Vodorod kimyo sanoatida ammiak, metanol, vodorod xlorid sintezida, qattiq va suyuq yoqilg?i, yog?lar va boshqalarni gidrogenlashda ishlatiladi.. Yoqilg?i sifatida suv gazi (CO bilan aralash) holida qo?llaniladi. Kislorodda vodorodning yonishi paytida yuqori harorat (2600 ° S gacha) paydo bo'ladi, bu esa o'tga chidamli metallar, kvarts va boshqalarni payvandlash va kesish imkonini beradi. Suyuq vodorod eng samarali reaktiv yoqilg'ilardan biri sifatida ishlatiladi.

Vodorod birikmalari (-I). Elektromanfiy elementlar kamroq bo'lgan vodorod birikmalari, ularda u manfiy qutblangan bo'lib tasniflanadi gidridlar, ya'ni. asosan uning metallar bilan birikmalari.

Oddiy tuzga o'xshash gidridlarda H - anioni mavjud. Eng qutbli bog'lanish faol metallarning gidridlarida - gidroksidi va ishqoriy tuproqda (masalan, KH, CaH 2) kuzatiladi. Kimyoviy jihatdan ion gidridlari asosiy birikmalar kabi harakat qiladi.

LiH + H 2 O \u003d LiOH + H 2

Kovalentlarga vodorodning o'ziga qaraganda kamroq elektron manfiy gidridlar, metall bo'lmagan elementlar (masalan, SiH 4 va BH 3 tarkibidagi gidridlar) kiradi. Kimyoviy tabiatiga ko'ra, metall bo'lmagan gidridlar kislotali birikmalardir.

SiH 4 + 3H 2 O \u003d H 2 SiO 3 + 4H 2

Gidroliz jarayonida asosiy gidridlar ishqor, kislotali gidridlar esa kislota hosil qiladi.

Ko'pgina o'tish metallari stoxiometrik bo'lmagan tarkibdagi bog'lanishning asosan metall xususiyatiga ega gidridlarni hosil qiladi. Metall gidridlarning ideallashtirilgan tarkibi ko'pincha formulalarga mos keladi: M +1 H (VH, NbH, TaH), M +2 H 2 (TiH 2, ZrH 2) va M +3 H 3 (UH 3, PaH 3) .

Vodorod birikmalari (I). Vodorod atomlarining ijobiy qutblanishi uning kovalent bog'li ko'p sonli birikmalarida kuzatiladi. Oddiy sharoitlarda bu gazlar (HCl, H 2 S, H 3 N), suyuqliklar (H 2 O, HF, HNO 3), qattiq moddalar (H 3 PO 4, H 2 SiO 3). Ushbu birikmalarning xossalari ko'p jihatdan elektronegativ elementning tabiatiga bog'liq.

Litiy

Litiy er qobig'ida keng tarqalgan. U ko'mirda, tuproqda, dengiz suvida, shuningdek, tirik organizmlarda mavjud bo'lgan ko'plab minerallarning bir qismidir. Eng qimmatli minerallar spodumen LiAl (SiO 3) 2, ambligonit LiAl(PO 4)F va lepidolit Li 2 Al 2 (SiO 3) 3 (F,OH) 2.

Oddiy modda. Li (litiy) – kumushsimon oq, yumshoq, past eriydigan ishqoriy metall, metallarning eng yengili. reaktiv; havoda u oksid-nitridli plyonka bilan qoplangan (Li 2 O, Li 3 N). O'rtacha isitish bilan yonadi (200 ° C dan yuqori); Gaz gorelkasining alangasini to‘q qizil rangga bo‘yadi. Kuchli kamaytiruvchi vosita. Natriy va ishqoriy metallar (kaliy kichik guruhi) bilan solishtirganda, litiy kimyoviy jihatdan kamroq faol metaldir. Oddiy sharoitlarda u barcha halogenlar bilan shiddatli reaksiyaga kirishadi. Qizdirilganda u to'g'ridan-to'g'ri oltingugurt, ko'mir, vodorod va boshqa metall bo'lmaganlar bilan birlashadi. Qizdirilganda u CO 2 da yonadi. Litiy metallar bilan intermetalik birikmalar hosil qiladi. Bundan tashqari, Na, Al, Zn va boshqa ba'zi metallar bilan qattiq eritmalar hosil qiladi. Litiy suvni kuchli parchalaydi, undan vodorodni chiqaradi va kislotalar bilan yanada osonroq o'zaro ta'sir qiladi.

2Li + H 2 O \u003d 2LiOH + H 2

2Li + 2HCl \u003d 2LiCl + H 2

3Li + 4HNO 3 (razb.) \u003d 2LiNO 3 + NO + 2H 2 O

Litiy muhrlangan idishlarda neft jeli yoki kerosin qatlami ostida saqlanadi.

Kvitansiya va ariza. Litiy spodumen yoki litiy oksidning vakuum-termik qaytarilishi bilan olinadi, qaytaruvchi sifatida kremniy yoki alyuminiy ishlatiladi.

2Li 2 O + Si \u003d 4Li + SiO 2

3Li 2 O + 2Al \u003d 6Li + A1 2 O 3

Elektrolitik qaytarilishda LiCl-KCl evtektik aralashmasining eritmasidan foydalaniladi.

Litiy qotishmalarga bir qator qimmatli fizik va kimyoviy xossalarni beradi. Shunday qilib, tarkibida 1% Li gacha bo'lgan alyuminiy qotishmalari uchun mexanik kuch va korroziyaga chidamliligi oshadi, sanoat misiga 2% Li ning kiritilishi uning elektr o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshiradi va hokazo. Qo'llashning eng muhim sohasi. litiy yadroviy energiya (yadro reaktorlarida sovutish suvi sifatida). U tritiy (3 N) manbai sifatida ishlatiladi.

Litiy (I) birikmalari. Ikkilik litiy birikmalari rangsiz kristall moddalardir; tuzlar yoki tuzga o'xshash birikmalardir. Kimyoviy tabiati, eruvchanligi va gidroliz tabiati bo'yicha ular kaltsiy va magniy hosilalariga o'xshaydi. Yomon eriydigan LiF, Li 2 CO 3, Li 3 PO 4 va boshqalar.

Litiy uchun peroksid birikmalari kam xarakterga ega. Biroq, buning uchun Li 2 O 2 peroksid, Li 2 S 2 persulfid va Li 2 C 2 perkarbid ma'lum.

Litiy oksidi Li 2 O - oddiy moddalarning o'zaro ta'siridan olingan asosiy oksid. Suv, kislotalar, kislotali va amfoter oksidlar bilan faol reaksiyaga kirishadi.

Li 2 O + H 2 O \u003d 2LiOH

Li 2 O + 2HCl (farq) \u003d 2LiCl + H 2 O

Li 2 O + CO 2 \u003d Li 2 CO 3

Litiy gidroksidi LiOH kuchli asosdir, lekin eruvchanligi va mustahkamligi jihatidan u boshqa gidroksidi metallarning gidroksidlaridan past bo'ladi va ulardan farqli o'laroq, qizdirilganda LiOH parchalanadi:

2LiOH <-> Li 2 O + H 2 O (800-1000 ° S, H 2 atmosferasida)

LiOH LiCl ning suvli eritmalarini elektroliz qilish natijasida hosil bo'ladi. U batareyalarda elektrolit sifatida ishlatiladi.

Litiy tuzlarining boshqa gidroksidi metallarning o'xshash birikmalari bilan birgalikda kristallanishi yoki sintezi bilan evtektik aralashmalar hosil bo'ladi (LiNO 3 -KNO 3 va boshqalar); kamroq tez-tez ikkilik birikmalar hosil bo'ladi, masalan, M +1 LiSO 4, Na 3 Li (SO 4) 2 ? 6H 2 O va qattiq eritmalar.

Litiy tuzlari va ularning aralashmalari eritmalari suvsiz erituvchilardir; ko'pchilik metallar ularda eriydi. Bu eritmalar zich rangli va juda kuchli qaytaruvchi moddalardir. Metalllarning erigan tuzlarda erishi ko'pgina elektrometallurgiya va metallotermik jarayonlar, metallarni tozalash va turli sintezlarni amalga oshirish uchun muhim ahamiyatga ega.

Natriy

Natriy er yuzidagi eng keng tarqalgan elementlardan biridir. Eng muhim natriy minerallari: tosh tuzi yoki galit NaCl mirabilit yoki Glauber tuzi Na 2 SO 4 ?10H 2 O, kriolit Na 3 AlF 6, bura Na 2 B 4 O 7 ?10H 2 O va boshqalar; ko'plab tabiiy silikatlar va aluminosilikatlar tarkibiga kiradi. Natriy birikmalari gidrosferada (taxminan 1,5 ? 10 t), tirik organizmlarda (masalan, odam qonida Na + ionlari 0,32% ni, mushak to'qimalarida 1,5% gacha) uchraydi.

Oddiy modda. Na (natriy) - kumush-oq, engil, juda yumshoq, past eriydigan gidroksidi metall. Yuqori reaktiv; havoda u oksidli plyonka bilan qoplanadi (qorayadi), o'rtacha qizdirilganda yonadi. Argon va azotli atmosferada barqaror (azot bilan faqat qizdirilganda reaksiyaga kirishadi). Kuchli kamaytiruvchi vosita; suv, kislotalar, metall bo'lmaganlar bilan kuchli reaksiyaga kirishadi. U simob bilan amalgam hosil qiladi (sof natriydan farqli o'laroq, suv bilan reaktsiya tinch ketadi). Gaz pechining alangasini sariq rangga bo'yaydi.

2Na + H 2 O \u003d 2NaOH + H 2

2Na + 2HCl(dil.) = 2NaCl + H 2

2Na + 2NaOH (l) \u003d 2Na 2 O + H 2

2Na + H2 = 2NaH

2Na + Hal 2 = 2NaHal (xona, Hal = F, Cl; 150-200° C, Hal = Br, I)

2Na + NH 3 (g) = 2NaNH 2 + H 2

Natriy ko'plab metallar bilan intermetalik birikmalar hosil qiladi. Demak, qalay bilan bir qator birikmalar beradi: NaSn 6, NaSn 4, NaSn 3, NaSn 2, NaSn, Na 2 Sn, Na 3 Sn va boshqalar; ba'zi metallar bilan qattiq eritmalar beradi.

Natriy yopiq idishlarda yoki kerosin qatlami ostida saqlanadi.

Natriyni olish va ishlatish. Natriy erigan NaCl va kamroq NaOH ni elektroliz qilish natijasida hosil bo'ladi. NaCl ning elektrolitik qaytarilishida evtektik aralashma qo'llaniladi, masalan, NaCl-KCl (erish nuqtasi NaCl ning erish nuqtasidan deyarli 300 ° C past).

2NaCl(l) = 2Na + Cl 2 (elektron oqim)

Natriy metallotermiya, organik sintez, atom elektr stantsiyalarida (sovutish suvi sifatida), samolyot dvigatelining klapanlarida, kimyo sanoatida qo'llaniladi, bu erda 450-650 ° S haroratda bir xil isitish talab qilinadi.

Natriy birikmalari (I). Kristalli strukturaning eng xarakterli ionli birikmalari suvda yaxshi eriydi. Murakkab anionli ba'zi hosilalar kam eriydi, masalan, geksagidroksoantibat (V) Na; ozgina eriydigan NaHCO 3 (karbonatdan farqli o'laroq).

Kislorod bilan o'zaro ta'sirlashganda natriy (litiydan farqli o'laroq) oksid emas, balki peroksid hosil qiladi: 2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2

Natriy oksidi Na 2 O Na 2 O 2 ni natriy metall bilan qaytarish natijasida olinadi. Bundan tashqari, past chidamli ozonid NaO 3 va natriy superoksid NaO 2 ham ma'lum.

Natriy birikmalaridan uning xlorid, gidroksid, karbonatlar va boshqa ko'plab hosilalari muhim ahamiyatga ega.

Natriy xlorid NaCl natriy, kaustik soda, soda, xlor va boshqalarni ishlab chiqarish kabi bir qator muhim sanoat tarmoqlari uchun asosdir.

Natriy gidroksidi ( kaustik soda, kaustik soda) NaOH juda kuchli asosdir. U sanoatning turli tarmoqlarida qo'llaniladi, ularning asosiylari sovun, bo'yoq, tsellyuloza va boshqalar ishlab chiqarishdir.NaOH suvli NaCl eritmalarini elektroliz qilish va kimyoviy usullar bilan olinadi. Shunday qilib, ohak usuli keng tarqalgan - natriy karbonat (soda) eritmasining kaltsiy gidroksid (o'chirilgan ohak) bilan o'zaro ta'siri:

Na 2 CO 3 + Ca (OH) 2 \u003d 2NaOH + CaCO 3

Natriy karbonatlari Na 2 CO 3 ( sodali suv), Na 2 CO 3 ?10H 2 O ( kristall soda), NaHCO 3 ( soda ichish) kimyo, sovun, qog?oz, to?qimachilik va oziq-ovqat sanoatida qo?llaniladi.

Kaliy kichik guruhi(kaliy, rubidiy, seziy, fransiy)

Kaliy kichik guruhining elementlari eng tipik metallardir. Ular uchun asosan ionli bog'lanish turiga ega bo'lgan birikmalar eng xarakterlidir. K + , Rb + , Cs + uchun noorganik ligandlar bilan komplekslanish xarakterga ega emas.

Eng muhim kaliy minerallari: silvin KCl, silvinit NaCl?KCl, karnallit KCl ? MgCl 2 ? 6H 2 O, Kaynit KCl ? MgSO 4 ? 3H 2 O. Kaliy (natriy bilan birga) tirik organizmlar va barcha silikatli jinslar tarkibiga kiradi. Rubidiy va seziy kaliy minerallarida mavjud. Frantsiy radioaktiv, barqaror izotoplarga ega emas (yarimparchalanish davri 22 minut bo?lgan eng uzoq Fr izotopi).

oddiy moddalar. K (kaliy) - kumush-oq, yumshoq, past eriydigan gidroksidi metall. Juda reaktiv, eng kuchli qaytaruvchi vosita; O 2 havo, suv (bo'shatilgan H 2 yonadi), suyultirilgan kislotalar, metall bo'lmaganlar, ammiak, vodorod sulfidi, kaliy gidroksid eritmasi bilan reaksiyaga kirishadi. Azot bilan deyarli reaksiyaga kirishmaydi (litiy va natriydan farqli o'laroq). Na, Tl, Sn, Pb va Bi bilan intermetall birikmalar hosil qiladi. Gaz pechining alangasini binafsha rangga bo'yadi.

Rb (rubidiy) – oq, yumshoq, juda kam eriydigan gidroksidi metall. Juda reaktiv; eng kuchli kamaytiruvchi vosita; havoning O 2, suv (metall yonadi va H 2 ajralib chiqadi), suyultirilgan kislotalar, metall bo'lmaganlar, ammiak, vodorod sulfidi bilan kuchli reaksiyaga kirishadi. Azot bilan reaksiyaga kirishmaydi. Gaz pechining alangasini binafsha rangga bo'yadi.

Cs (seziy) – oq (kesimda och sariq), yumshoq, juda kam eriydigan gidroksidi metall. Juda reaktiv, eng kuchli qaytaruvchi vosita; havoning O 2, suv (metall alangalanadi va H 2 ajralib chiqadi), suyultirilgan kislotalar, metall bo'lmaganlar, ammiak, vodorod sulfidi bilan reaksiyaga kirishadi. U azot bilan reaksiyaga kirishadi. Gaz gorelkasining alangasini ko‘k rangga bo‘yadi.

Fr (frantsuz) – oq, juda eruvchan ishqoriy metall. Radioaktiv. Barcha metallarning eng reaktivi, kimyoviy harakati seziyga o'xshash. Havoda u oksid plyonkasi bilan qoplanadi. Kuchli kamaytiruvchi vosita; suv va kislotalar bilan kuchli reaksiyaga kirishib, H 2 ni chiqaradi. Frantsiy birikmalari FrClO 4 va Fr 2 mos keladigan Rb va Cs ning kam eriydigan tuzlari bilan cho'ktirish yo'li bilan ajratilgan.

Kaliy va uning analoglari yopiq idishlarda, shuningdek, kerosin yoki vazelin moyi qatlami ostida saqlanadi. Kaliy, qo'shimcha ravishda, kerosin yoki benzin qatlami ostida yaxshi saqlanadi.

Kvitansiya va ariza. Kaliy KCl eritmasini elektroliz qilish va eritilgan kaliy gidroksid yoki xloriddan natriy termal usuli bilan olinadi. Rubidiy va seziy ko'pincha ularning xloridlarini metall kaltsiy bilan vakuum-termik kamaytirish yo'li bilan olinadi. Barcha gidroksidi metallar vakuumda sublimatsiya orqali yaxshi tozalanadi.

Kaliy kichik guruhidagi metallar qizdirilganda va yoritilganda elektronlarni nisbatan oson yo'qotadi va bu qobiliyat ularni quyosh batareyalarini ishlab chiqarish uchun qimmatli materialga aylantiradi.

Kaliy (I), rubidiy (I), seziy (I) birikmalari. Kaliy va uning analoglarining hosilalari asosan tuzlar va tuzga o'xshash birikmalardir. Tarkibi, kristall tuzilishi, eruvchanligi va solvoliz tabiati bo'yicha ularning birikmalari o'xshash natriy birikmalari bilan katta o'xshashlik ko'rsatadi.

K-Rb-Cs qatoridagi kimyoviy faollikning oshishiga muvofiq, peroksid birikmalarini hosil qilish tendentsiyasi kuchayadi. Shunday qilib, yondirilganda ular superoksidlar EO 2 hosil qiladi. Peroksidlar E 2 O 2 va ozonidlar EO 3 ham bilvosita olinishi mumkin. Peroksidlar, superoksidlar va ozonidlar kuchli oksidlovchi moddalar bo'lib, ular suv va suyultirilgan kislotalar bilan oson parchalanadi:

2KO 2 + 2H 2 O \u003d 2KOH + H 2 O 2 + O 2

2KO 2 + 2HCl \u003d 2KCl + H 2 O 2 + O 2

4KO 3 + 2H 2 O \u003d 4KOH + 5O 2

EON gidroksidlari eng kuchli asoslar (ishqorlar); qizdirilganda, NaOH kabi, ular parchalanmasdan sublimatsiyalanadi. Suvda eritilganda sezilarli miqdorda issiqlik chiqariladi. Texnologiyada KCl ning suvli eritmasini elektroliz qilish natijasida olingan KOH (kaustik kaliy) eng katta ahamiyatga ega.

O?xshash Li+ va Na+ birikmalaridan farqli o?laroq, ularning oksoxloratlari (VII) EOCl 4, xloroplatinatlar (IV) E 2 PlCl 6, nitrit-kobaltatlar (III) E 3 [Co(NO 2) 6] va boshqalar kam eriydi. .

Kichik guruhning hosilalari ichida kaliy birikmalari eng katta ahamiyatga ega. Kaliy tuzlarining 90% ga yaqini o'g'it sifatida iste'mol qilinadi. Uning birikmalari shisha va sovun ishlab chiqarishda ham qo'llaniladi.

Mis kichik guruhi(mis, kumush, oltin)

Mis uchun oksidlanish darajasi +1 va +2 bo'lgan birikmalar eng xarakterlidir, oltin uchun +1 va +3, kumush uchun +1. Ularning barchasi murakkab shakllanish tendentsiyasiga ega.

IB guruhining barcha elementlari nisbatan kam uchraydi. Misning tabiiy birikmalaridan minerallar eng katta ahamiyatga ega: mis pirit (xalkopirit) CuFeS 2, mis porlashi Cu 2 S, shuningdek kuprit Cu 2 O, malaxit CuCO 3 ?Cu (OH) 2 va boshqalar Kumush boshqa metallarning (Pd, Zn, Cd va boshqalar) sulfidli minerallari tarkibiga kiradi. Cu, Ag va Au uchun arsenid, stibid va sulfid darsenid minerallari ham juda keng tarqalgan. Mis, kumush va ayniqsa oltin tabiatda ona davlatida uchraydi.

Mis, kumush va oltinning barcha eruvchan birikmalari zaharli hisoblanadi.

oddiy moddalar. Si (mis) – qizil, yumshoq, egiluvchan metall. Namlik va CO 2 bo'lmaganda havoda o'zgarmaydi, qizdirilganda xiralashadi (oksid plyonkasi hosil bo'ladi). Zaif reduktor (noble metal); suv bilan reaksiyaga kirishmaydi. O 2, kaliy siyanid ishtirokida oksidlanmaydigan kislotalar yoki ammiak gidrat bilan eritmaga o'tkaziladi. Konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar, aqua regia, kislorod, galogenlar, xalkogenlar, metall oksidlari bilan oksidlanadi. Vodorod galogenidlari bilan qizdirilganda reaksiyaga kirishadi.

Cu + H 2 SO 4 (kons., gorizont) \u003d CuSO 4 + SO 2 + H 2 O

Cu + 4NNO 3 (kons.) = Cu(NO 3) 2 + 2NO 2 + 2H 2 O

ZCu + 8HNO 3 (razb.) \u003d 3Cu (NO 3) 2 + 2NO + 4H 2 O

2Cu + 4NCl(razb.) + O 2 = 2CuCl 2 + 2N 2 O

Cu + Cl 2 (namlik, xona) = CuCl 2

2Cu + O 2 (yuk) \u003d 2CuO

Cu + 4KCN (konk.) + H 2 O \u003d 2K + 2KOH + H 2

4Cu + 2O 2 + 8NH 3 + 2N 2 O = 4OH

2Cu + CO 2 + O 2 + H 2 O \u003d Cu 2 CO 3 (OH) 2 ?

Ag (kumush) – oq, og'ir, egiluvchan metall. Faol bo'lmagan (olijanob metall); kislorod, suv, suyultirilgan xlorid va sulfat kislotalar bilan reaksiyaga kirishmaydi. Kuchsiz kamaytiruvchi vosita; oksidlovchi kislotalar bilan reaksiyaga kirishadi. Nam H 2 S borligida qora rangga aylanadi.

Ag + 2H 2 SO 4 (konk., gorizont) \u003d Ag 2 SO 4 ? + SO 2 + H 2 O

3Ag + 4HNO 3 (razb.) \u003d 3AgNO 3 + NO + 2H 2 O

4Ag + H 2 S + O 2 (havo) = 2Ag 2 S + 2H 2 O

2Ag + Nal 2 (yuk) = 2AgHal

4Ag + 8KCN + 2H 2 O + O 2 \u003d 4K + 4KOH

Ai (oltin) – sariq, egiluvchan, og'ir, yuqori eriydigan metall. Quruq va nam havoda barqaror. olijanob metall; suv, oksidlanmaydigan kislotalar, konsentrlangan sulfat va nitrat kislotalar, ishqorlar, ammiak gidrat, kislorod, azot, uglerod, oltingugurt bilan reaksiyaga kirishmaydi. Eritmada oddiy kationlar hosil qilmaydi. Eritmaga aylantiriladi "qirollik aroq", galogenlar va gidrogal kislotalarning aralashmalari, gidroksidi metall siyanidlari ishtirokida kislorod. Birlashish jarayonida natriy nitrat bilan oksidlanadi, kripton diflorid.

Au + HNO 3 (konk.) + 4HCl (konk.) \u003d H + NO + 2H 2 O

2Au + 6H 2 SeO 4 (konk., gorizont) = Au 2 (SeO 4) 3 + 3SeO 2 + 6H 2 O

2Au + 3Cl 2 (150°C gacha) = 2AuCl 3

2Au + Cl 2 (150-250°S) = 2AuCl

Au + 3Hal + 2HNal (konk.) = H + NO + 2H 2 O (Hal = Cl, Br, I)

4Au + 8NaCN + 2H 2 O + O 2 \u003d 4Na + 4KOH

Au + NaN0 3 = NaAuO 2 + NO

Kvitansiya va ariza. Mis oksidlangan sulfid kontsentratlarini pirometallurgik yo'l bilan qaytarilishi natijasida olinadi. Sulfidlarni qovurish jarayonida ajralib chiqadigan oltingugurt dioksidi SO 2 sulfat kislota ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, shlakdan esa shlakli beton, tosh quyish, shlak jun va boshqalar ishlab chiqariladi. Qayta tiklangan blister mis elektrokimyoviy tozalash orqali tozalanadi. Anod shlamidan asil metallar, selen, tellur va boshqalar olinadi.Kumush polimetall (kumush-qo?rg?oshin-rux) sulfidli rudalarni qayta ishlashda olinadi. Oksidlangan qovurishdan keyin sink distillanadi, mis oksidlanadi va qo'pol kumush elektrokimyoviy tozalashdan o'tkaziladi. Oltin qazib olishning siyanid usuli bilan oltinni o'z ichiga olgan jins avval suv bilan yuviladi, so'ngra havoda NaCN eritmasi bilan ishlov beriladi; bu holda oltin Na kompleksini hosil qiladi, undan rux bilan cho'ktiriladi:

Na + Zn = Na 2 + 2Au?

Shu tarzda kumushni kambag'al rudalardan ham ajratib olish mumkin. Simob usulida oltin saqlovchi jinslar olish uchun simob bilan ishlov beriladi amalgamlar oltin, keyin simob distillanadi.

Cu, Ag va Au bir-biri bilan va boshqa ko'plab metallar bilan qotishmalar hosil qiladi. Mis qotishmalaridan eng muhimlari bronza(90% Cu, 10% Sn), qizil guruch(90% Cu, 10% Zn), kupronikel(68% Cu, 30% Ni, 1% Mn, 1% Fe), nikel kumush(65% Cu, 20% Zn, 15% Ni), guruch(60% Cu, 40% Zn), shuningdek tanga qotishmalari.

Yuqori issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi, egiluvchanligi, yaxshi quyma xususiyatlari, yuqori kuchlanish va kimyoviy qarshilik tufayli mis sanoat, elektrotexnika va mashinasozlikda keng qo'llaniladi. Misdan elektr simlari va kabellari, turli sanoat uskunalari (qozonlar, fotosessiyalar va boshqalar) ishlab chiqariladi.

Yumshoqligi tufayli kumush va oltin odatda boshqa metallar bilan, ko'pincha mis bilan qotishtiriladi. Kumush qotishmalari zargarlik buyumlari va uy-ro'zg'or buyumlari, tangalar, radio komponentlar, kumush-rux batareyalari va tibbiyotda qo'llaniladi. Oltin qotishmalari elektr kontaktlari, tish protezlari va zargarlik buyumlarida ishlatiladi.

Mis (I), kumush (I) va oltin (I) birikmalari.+1 oksidlanish darajasi kumushga eng xosdir; misda va ayniqsa oltinda bu oksidlanish darajasi kamroq uchraydi.

Ikkilik birikmalar Cu (I), Ag (I) va Au (I) qattiq kristall tuzga o'xshash moddalar bo'lib, asosan suvda erimaydi. Ag (I) hosilalari oddiy moddalarning bevosita o?zaro ta'siridan, Cu (I) va Au (I) hosilalari esa mos keladigan Cu (II) va Au (III) birikmalarining qaytarilishidan hosil bo?ladi.

Cu (I) va Ag (I) uchun [E (NH 3) 2] + tipidagi aminokislotalar barqaror, shuning uchun ko'pchilik Cu (I) va Ag (I) birikmalari ammiak ishtirokida juda oson eriydi, shunday:

CuCl + 2NH 3 = Cl

Ag 2 O + 4NH 3 + H 2 O \u003d 2 (OH)

[E(NH 3) 2 ](OH) tipidagi gidroksidlar EON ga qaraganda ancha barqaror va ishqorlarga yaqin. EON gidroksidlari beqaror va ularni almashinish reaktsiyalari orqali olishga harakat qilganda CuO (qizil), Ag 2 O (to'q jigarrang) oksidlari quyidagicha ajralib chiqadi:

2AgNO 3 + 2NaOH \u003d Ag 2 O + 2NaNO 3 + H 2 O

E 2 O oksidlari mos keladigan asosiy birikmalar bilan o'zaro ta'sirlashganda kislotali xususiyatni namoyon qiladi, kupratlar (I), argentatlar (I) va auratlar (I) hosil bo'ladi.

Cu 2 O + 2NaOH (kons.) + H 2 O \u003d 2Na

Suvda va kislotalarda erimaydigan ENAl galogenidlari gidrogal kislotalar yoki asosiy galogenidlar eritmalarida sezilarli darajada eriydi:

CuCl + HC1 = H AgI + KI = K

Suvda erimaydigan ECN siyanidlari, E 2 S sulfidlari va boshqalar xuddi shunday harakat qiladi.

Ko'pgina Cu (I) va Au (I) birikmalari osongina oksidlanadi (hatto atmosfera kislorodi bilan), barqaror Cu (II) va Au (III) hosilalariga aylanadi.

4CuCl + O 2 + 4HCl \u003d 4CuCl 2 + 2H 2 O

Ulanishlar uchun. Cu (I) va Au (I) nomutanosiblik bilan tavsiflanadi:

2CuC1 \u003d SuCl 2 + Cu

3AuCl + KCl = K + 2Au

E (I) birikmalarining aksariyati engil qizdirilganda va yorug'lik ta'sirida osongina parchalanadi, shuning uchun ular odatda quyuq shisha idishlarda saqlanadi. Kumush galogenidlarining nurga sezgirligi fotosensitiv emulsiyalarni tayyorlash uchun ishlatiladi. Mis (I) oksidi shisha, emallarni bo'yash uchun, shuningdek, yarim o'tkazgich texnologiyasida qo'llaniladi.

Mis (II) birikmalari . Oksidlanish darajasi +2 faqat mis uchun xosdir. Cu (II) tuzlarini suvda eritganda yoki CuO (qora) va Cu(OH) 2 (ko'k) kislotalar bilan reaksiyaga kirishganda, ko'k rangli akvakomplekslar 2+ hosil bo'ladi. Aksariyat kristalli gidratlar bir xil rangga ega, masalan, Cu(NO 3) 2 ?6H 2 O; yashil va to'q jigarrang rangga ega bo'lgan Cu (II) ning kristallgidratlari ham mavjud.

Ammiakning mis (II) tuzlari eritmalariga ta'sirida ammiak moddalari hosil bo'ladi:

Cu(OH) 2 ? + 4NH 3 + 2H 2 = (OH) 2

Mis (II) anion komplekslari - kupratlar (II) bilan ham tavsiflanadi. Shunday qilib, Cu(OH) 2 konsentrlangan ishqor eritmalarida qizdirilganda qisman eriydi va M 2+1 tipidagi ko‘k gidroksokupratlarni (II) hosil qiladi. Gidroksokupratlar (II) suvli eritmalarda oson parchalanadi.

Asosiy galogenidlarning ortiqcha miqdorida CuHal 2 M +1 va M 2 +1 [CuHal 4] tipidagi halokupratlar (II) hosil qiladi. Cu (II) ning siyanid, karbonat, sulfat va boshqa anionlar bilan anion komplekslari ham ma'lum.

Mis (II) birikmalaridan kristall gidrat CuSO 4 ?5H 2 O ( ko'k vitriol) bo'yoqlar olish, zararkunandalar va o'simlik kasalliklariga qarshi kurashish uchun ishlatiladi, mis va uning birikmalarini ishlab chiqarish uchun boshlang'ich mahsulot bo'lib xizmat qiladi va hokazo.

Mis (III), kumush (III), oltin (III) birikmalari.+3 oksidlanish darajasi oltin uchun eng xarakterlidir. Mis (III) va kumush (III) birikmalari beqaror va kuchli oksidlovchi moddalardir.

Ko'pgina oltin birikmalarini ishlab chiqarish uchun dastlabki mahsulot AuCl 3 bo'lib, u 200 ° C da Cl 2 dan ortiq bo'lgan Au kukuni bilan reaksiyaga kirishishi natijasida olinadi.

Au (III) ning galogenidlari, oksidi va gidroksidlari kislotali xossalari ustun bo'lgan amfoter birikmalardir.

NaOH + Au(OH) 3 = Na

Au(OH) 3 + 4HN0 3 = H + 3H 2 O

AuHal 3 + M +1 Hal = M

Vodorodning nitrato- va siyanoauratlari (III) erkin holatda ajratilgan. Ishqoriy metall tuzlari ishtirokida auratlar hosil bo'ladi, masalan: M +1, M +1 va boshqalar.

Oltin birikmalari (V) va (VII). Oltin va kripton (II) ftoridning o'zaro ta'siri natijasida oltin pentaflorid AuF 5 hosil bo'ldi:

2Au + 5KrF 2 = 2AuF 5 + 5Kr

AuF 5 pentaflorid kislotali xususiyatga ega va asosiy ftoridlar bilan ftorauratlar (V) hosil qiladi.

NaF + AuF 5 = Na

Au(V) birikmalari juda kuchli oksidlovchilardir. Shunday qilib, AuF 5 hatto XeF 2 ni ham oksidlaydi:

AuF 5 + XeF 2 = XeF 4 + AuF 3

XeFAuF 6, XeF 5 AuF 6 va boshqa turdagi birikmalar ham mavjud.

Juda beqaror ftorid AuF 7 ma'lum.