Cea mai importantă și răspândită substanță de pe planeta noastră este, desigur, apa. Cu ce se poate compara cu ea ca importanță? Se știe că viața pe Pământ a devenit posibilă numai odată cu apariția lichidului. Ce este apa (oxidul de hidrogen) din punct de vedere chimic? În ce constă și ce proprietăți are? Să încercăm să înțelegem acest articol.
Hidrogen și compușii săi
Cel mai ușor atom din întregul tabel periodic este hidrogenul. De asemenea, ocupă o poziţie dublă, fiind situat atât în subgrupa halogenilor, cât şi în prima grupă a metalelor alcaline. Ce explică astfel de caracteristici? Structura electronică a învelișului atomului său. Are un singur electron, care este liber să părăsească și să-și atașeze altul, formând o pereche și completând nivelul exterior.
De aceea principalele și singurele stări de oxidare ale acestui element sunt +1 și -1. Reacționează cu ușurință cu metalele, formând hidruri - compuși solizi, nevolatili, asemănător sărurilor, de culoare albă.
Cu toate acestea, hidrogenul formează cu ușurință molecule volatile de substanțe, interacționând cu nemetale. De exemplu:
- hidrogen sulfurat H2S;
- metanCH4;
- silane SiH4 și altele.
În general, hidrogenul formează destul de mulți compuși. Cu toate acestea, cea mai importantă substanță în care este inclusă este oxidul de hidrogen, a cărui formulă este H2O. Acesta este cel mai faimos compus pe care chiar și un elev de școală primară care nu este încă familiarizat cu chimia îl recunoaște după formulă. La urma urmei, apa (și acesta este cel mai mare oxid de hidrogen) nu este doar o substanță comună, ci și o sursă de viață pe planeta noastră.
Însuși numele elementului reflectă esența sa principală - hidrogenul, adică „nașterea apei”. Ca orice alt oxid, acesta este, de asemenea, un compus binar cu o serie de proprietăți fizice și chimice. În plus, există caracteristici speciale care disting apa de toți ceilalți compuși.
De asemenea, o clasă importantă de compuși care formează hidrogen sunt acizii, atât organici, cât și minerali.
Proprietăți chimice ale hidrogenului
Din punct de vedere al activității chimice, hidrogenul este un agent reducător destul de puternic. În multe reacții, prezintă exact astfel de proprietăți. Cu toate acestea, atunci când interacționează cu metale și mai puternice, acesta devine un agent oxidant.
Foarte importantă în industrie este interacțiunea hidrogenului cu oxizii metalici. La urma urmei, aceasta este una dintre modalitățile de a obține pe acesta din urmă în forma sa cea mai pură. Hidrogentermia este o metodă metalurgică de sinteza a metalelor pure din oxizii lor prin reducere cu hidrogen.
Reacția hidrogenului cu oxidul are următoarea formă generală:EuxOy + H2=H2O + Eu.
Desigur, aceasta nu este singura modalitate de a sintetiza metale pure. Mai sunt și altele. Cu toate acestea, reducerea oxizilor cu hidrogen este un proces de producție destul de profitabil și necomplicat din punct de vedere energetic, care și-a găsit o largă aplicație.
De asemenea, interesant este faptul că, atunci când este amestecat cu aer, hidrogenul gazos poate forma un amestec foarte exploziv. Numele lui este gaz exploziv. Pentru a face acest lucru, amestecarea ar trebui să se facă cu o rată de două volume de hidrogen pentru un oxigen.
Apa este oxid de hidrogen
Faptul că acest oxid este foarte important, am menționat deja de mai multe ori. Acum să o caracterizăm în termeni de chimie. Acest compus aparține cu adevărat acestei clase de substanțe anorganice?
Pentru a face acest lucru, el va încerca să scrie formula puțin diferit: H2O=HON. Esența este aceeași, numărul de atomi este același, totuși, acum este evident că avem hidroxid în față. Ce proprietăți ar trebui să aibă? Luați în considerare disocierea compusului:
NON=H+ + OH-.
În consecință, proprietățile sunt acide, deoarece cationii de hidrogen sunt prezenți în soluție. În plus, nu pot fi de bază, deoarece alcaliile formează doar metale.
De aceea, un alt nume care are oxid de hidrogen este un acid care conține oxigen de cea mai simplă compoziție. Deoarece astfel de împletire complexe sunt caracteristice unei molecule date, prin urmare, proprietățile acesteia vor fi speciale. Și proprietățile sunt respinse de lastructura moleculei, așa că o vom analiza.
Structura moleculei de apă
Pentru prima dată, Niels Bohr s-a gândit la acest model și deține primatul și autoritatea în această chestiune. Au instalat următoarele caracteristici.
- Molecula de apă este un dipol, deoarece elementele care o alcătuiesc diferă foarte mult în ceea ce privește electronegativitatea.
- Forma sa triunghiulară, hidrogeni la bază și oxigen în partea de sus.
- Datorită acestei structuri, această substanță este capabilă să formeze legături de hidrogen, atât între moleculele cu același nume, cât și cu alți compuși care au în compoziție un element puternic electronegativ.
Vezi cum arată schematic oxidul de hidrogen în cauză în fotografia de mai jos.
Proprietățile fizice ale oxidului de hidrogen
Se pot identifica mai multe caracteristici principale.
- Stare de agregare: gazos - abur, lichid, solid - zăpadă, gheață.
- Punctul de fierbere - 1000C (99, 974).
- Punctul de topire - 00C.
- Apa se poate micșora atunci când este încălzită în intervalul de temperatură de la 0-40C. Astfel se explică formarea gheții la suprafață, care are o densitate mai mică și păstrarea vieții sub grosimea oxidului de hidrogen.
- Capacitate termică mare, dar conductivitate termică foarte scăzută.
- În stare lichidă, oxidul de hidrogen prezintă vâscozitate.
- Tensiunea superficială și formarea negativuluipotențial electric la suprafața apei.
După cum am menționat mai sus, caracteristicile proprietăților depind de structură. Deci aici. Capacitatea de a forma legături de hidrogen a condus la trăsături similare în acest compus.
Oxid de hidrogen: proprietăți chimice
Din punct de vedere al chimiei, activitatea apei este destul de mare. Mai ales când vine vorba de reacții însoțite de încălzire. Cu ce poate reacționa oxidul de hidrogen?
- Cu metale, care într-o serie de tensiuni sunt până la hidrogen. În același timp, cu cele mai active (până la aluminiu), nu sunt necesare condiții speciale, iar cei cu o capacitate de reducere mai mică reacţionează doar cu abur. Cei care stau după hidrogen nu sunt deloc capabili să intre în astfel de interacțiuni.
- Cu nemetale. Nu cu toată lumea, ci cu majoritatea. De exemplu, într-o atmosferă de fluor, apa arde cu o flacără violetă. De asemenea, este posibilă reacția cu clor, carbon, siliciu și alți atomi.
- Cu oxizi metalici (bazici) și acizi (nemetale). Se formează alcaline și, respectiv, acizi. Dintre metale, reprezentanții primelor două grupuri ale subgrupurilor principale sunt capabili de astfel de reacții, cu excepția magneziului și beriliului. Nemetalele care formează oxizi acizi interacționează cu apa. Excepția este nisipul de râu - SiO2.
Ecuația de reacție pentru oxidul de hidrogen este de exemplu: SO3 + H2O=H2 SO4.
Răspândit în natură
Am aflat deja că această substanță -cel mai răspândit în lume. Să notăm procentul în obiecte.
- Aproximativ 70% din greutatea corporală a oamenilor și a mamiferelor. Unele faună conțin aproximativ 98% oxid de hidrogen (meduze).
- 71% din Pământ este acoperit cu apă.
- Masa cea mai mare este apa oceanelor.
- Aproximativ 2% se găsesc în ghețari.
- 0, 63% sub pământ.
- 0,001% este atmosferică (ceață).
- Corpul plantelor este 50% apă, unele specii chiar mai mult.
- Mulți compuși apar ca hidrați cristalini care conțin apă legată.
Această listă poate fi continuată pentru o lungă perioadă de timp, deoarece este dificil să vă amintiți ceva care nu include apă sau când nu a inclus. Sau format fără participarea acestui oxid.
Metode de obținere
Obținerea oxidului de hidrogen nu are valoare industrială. La urma urmei, este mai ușor să folosiți surse gata făcute - râuri, lacuri și alte corpuri de apă decât să cheltuiți o cantitate imensă de energie și reactivi. Prin urmare, în laborator, este indicat să obțineți doar apă distilată, foarte pură.
În aceste scopuri, se folosesc anumite dispozitive, cum ar fi cuburile de distilare. O astfel de apă este necesară pentru realizarea multor interacțiuni chimice, deoarece apa netratată conține o cantitate mare de impurități, săruri, ioni.
Rol biologic
A spune că apa este folosită peste tot este o subestimare. Este de neconceput să-ți imaginezi viața fără această legătură. De ladimineața și până la căderea nopții, o persoană îl folosește în mod constant atât în scopuri domestice, cât și în scopuri industriale.
Proprietățile oxidului de hidrogen înseamnă utilizarea sa ca solvent universal. Și nu numai în laborator. Dar și la ființele vii, unde au loc mii de reacții biochimice în fiecare secundă.
De asemenea, apa în sine participă la multe sinteze, servește și ca produs secundar rezultat din acestea. Fiecare persoană de pe Pământ trece prin aproximativ 50 de tone din această substanță uimitoare în 60 de ani!
Oxid de hidrogen folosit:
- în toate industriile;
- medicament;
- sinteze chimice;
- în toate tipurile de industrii;
- nevoi casnice;
- agricultura.
Este dificil să definești o zonă a vieții în care să te poți descurca fără apă. Singurele ființe vii care nu au oxid de hidrogen în compoziția lor și trăiesc fără el sunt virușii. De aceea, este dificil pentru o persoană să lupte împotriva acestor organisme.
