Тема. Гідроген

1 Загальна характеристика та засоби одержання.

2 Хімічні властивості.

3 Хімічні сполуки гідрогену та їх властивості.

4 Завдання для самоконтролю.

5 Узагальнення за темою.

Список рекомендованої літератури [1,2,3,4,5,11].

1 Загальна характеристика та засоби одержання

Гідроген є найбільш поширеним елементом у межах Всесвіту.

Водень (дигідроген) - прозорий газ без запаху і смаку, в 14,5 разу легший за повітря. У лабораторії водень можна одержати при взаємодії активного металу з розчинами соляної або сульфатної кислоти.

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + Н₂.

У промисловості водень можна одержати декількома способами:

- при електролізі водних розчинів калій хлориду або натрій хлориду утворюється як побічний продукт;

- конверсійний спосіб дозволяє одержати водень, пропускаючи пари води через розжарений кокс при 1000° С:

Н₂О + С ↔ Н₂ + СО,

СО + Н₂О СО₂ + Н₂;

- водень підвищеної чистоти одержують розкладом води або розчину лугу електричним струмом:

2Н₂О = 2Н₂ + О₂.

2 Хімічні властивості

Водень взаємодіє з галогенами, азотом, сіркою, киснем. Суміш двох об'ємів водню і одного об'єму кисню називається гримучим газом.

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

При нагріванні водень відновлює метали з їх оксидів.

CuO + H₂  Cu + H₂O

Існують поняття «атомарний водень», «водень в момент виділення». Перелічені різновиди гідрогену мають підвищену реакційну здатність та вступають у реакції, які не відбуваються з молекулярним гідрогеном.

3 Хімічні сполуки та їх властивості

Гідриди – сполуки металів з гідрогеном, що розподіляються на іонні, ковалентні, комплексні, гідриди d – , f – елементів.

Як окисник водень при високій температурі з'єднується з лужними та лужноземельними металами, утворюючи білі кристалічні речовини - іонні гідриди металів. Вони бурхливо реагують з водою, утворюючи водень і відповідний гідроксид:

СаН₂ + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + 2Н₂.

Вода - універсальний розчинник, тому чистої води у природі майже не існує. Вода є рідиною, тому що між її молекулами існує водневий зв'язок. Вода є рідким полімером і фактичною її формулою є (Н₂О)_n.

Гідроген пероксид – Н₂О₂ - дуже слабка двоосновна кислота. Сполука нестійка та розкладається на воду і кисень:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂.

Гідроген пероксид можна одержати при дії кислот на пероксиди металів:

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + Н₂О₂.

Ступінь окиснення кисню в гідроген пероксиді дорівнює -1,тому пероксид може бути як окисником, так і відновником:

- гідроген пероксид окисник: 2КІ + Н₂О₂ = І₂ + 2КОН;

- гідроген пероксид відновник: Н₂О₂ + С1₂ = 2НС1 + О₂.

4 Завдання для самостійної роботи

1 Ознайомтеся з властивостями ковалентних, комплексних гідридів та гідридів впровадження.

2 Ознайомтеся із засобами отримання гідроген пероксиду, будовою молекули та окиснювально- відновними властивостями.

3 Наведіть три властивості води, які підтверджують її аномальність, та поясніть причини відхилень.

4 Покажіть на прикладах різницю між гідратацією та гідролізом.

5 Обсудіть кислотно-основні реакції за участю води.

6 Опишіть хімічні властивості водню та поясніть, чому хімія водню у деяких відношеннях є унікальною.

5 Узагальнення за темою «Гідроген»

• Гідроген є найбільш поширеним елементом у межах Всесвіту.

• Водень одержують з повітря, при електролізі розчину повареної солі та під час крекінгу вуглеводнів.

• Гідроген може утворювати іон гідроксонію та гідриди декількох типів.

• Гідроген має декілька різновидів, що відрізняються за хімічною сутністю.

• Вода має унікальні фізичні властивості.

• Гідроген діоксид має властивості щодо реакцій окиснення-відновлення.