Хімічні властивості Гідрогену

 

Гідроген — один з рекордсменів за числом різноманіття сполук. Найбільша їхня кількість припадає на сполуки з Карбоном, які вивчає органічна хімія.

Але й неорганічні сполуки Гідрогену дуже різноманітні.

В таблиці наведено приклади сполук Гідрогену з типовими s- і р-елементами, Вказаний ступінь окиснення Гідрогену у всіх сполуках.

 

Другий період
літій гідрид	берилій гідрид		метан		амоніак		вода	фтористий водень
-1	-1		+1		+1		+1	+1
LiH	ВеH2		CH4		NH3		H2O	HF
твердий	твердий		газ		газ		рідина	рідина
Третій період
магній гідрид		силан		фосфін		сірководень		хлористий водень
-1		-1		-1		+1		+1
MgH2		SiH4		PH3		H2S		HCl
твердий		газ		газ		газ		газ

 

Сполуки металів з Гідрогеном (вони називаються гідридами металів) є твердими речовинами. Гідриди металів можна добувати безпосередньо з металу та водню:

Са + Н₂ → СаН₂ (кальцій гідрид, t_пл = 1000 °С)

Гідриди бурхливо реагують з водою з утворенням газуватого водню:

СаН₂ + 2Н₂O → Са(ОН)₂ + 2Н₂.

Це ще один зручний спосіб добування газуватого водню. Джерелом атомів Гідрогену є як гідрид металу, так і вода. Тому для добування 1 м³ водню необхідно всього 0,94 кг кальцій гідриду, тоді як для добування тієї ж кількості газу дією металів на кислоти потрібно 2,5 кг заліза або 2,9 кг цинку.

Сполуки Гідрогену з неметалами переважно є газами. Виняток становить вода та фтороводень. Така різка відмінність води від інших летких сполук Гідрогену пояснюється існуванням між молекулами води особливого виду хімічного зв’язку — водневого.

З усіх сполук Гідрогену однією з найважливіших є амоніак, який добувають реакцією водню з азотом за високої температури, тиску й у присутності каталізатора:

Це один з небагатьох хімічних процесів, що дозволяють зв’язувати досить інертний атмосферний азот. Надалі з активнішого в хімічному відношенні амоніаку добувають безліч нітратних сполук — нітратну кислоту, барвники, вибухові речовини, нітратні добрива.

Відновні властивості Гідрогену використовують для добування чистих металів з їхніх оксидів. Наприклад, під час нагрівання купрум(ІІ) оксиду СuО у струмені водню утворюється вода і порошок міді:

СuО + Н₂ → Сu + Н₂O.

Для деяких дуже тугоплавких металів відновлення їхніх оксидів воднем виявляється зручним і економічним способом добування. Наприклад, метал вольфрам, з якого роблять нитки лампочок розжарювання, добувають за допомогою реакції:

WO₃ + 3Н₂ → W + 3Н₂O.

Метал виходить у вигляді порошку, який потім можна пресувати в готові вироби. Після спікання такі вироби не вимагають подальшої обробки. Цей спосіб добування металів і деталей з них називається порошковою металургією.