Физические свойства

Вода в нормальных атмосферных условиях сохраняет жидкое агрегатное состояние, тогда как аналогичные водородные соединения являются газами. Это объясняется особыми характеристиками слагающих молекулы атомов и присутствием связей между ними. Атомы водорода присоединены к атому кислорода, образуя угол 104,45°, и эта конфигурация строго сохраняется. Из-за большой разности электроотрицательностей атомов водорода и кислорода электронные облака сильно смещены в сторону кислорода. По этой причине молекула воды является активным диполем, где кислородная сторона отрицательна, а водородная положительна. В результате молекулы воды притягиваются своими противоположными полюсами и образуют полярные связи, на разрыв которых требуется много энергии. Вода обладает отрицательным электрическим потенциалом поверхности. Чистая вода — хороший изолятор. При нормальных условиях вода слабо диссоциирована и концентрация протонов (точнее, ионов гидроксония H₃O⁺) и гидроксильных ионов HO⁻ составляет 0,1 мкмоль/л. Но поскольку вода — хороший растворитель, в ней практически всегда растворены те или иные соли, то есть в воде присутствуют положительные и отрицательные ионы. Благодаря этому вода проводит электричество

Химические свойства

Воду можно получить в ходе реакций:

В ходе реакций нейтрализации:

Восстановлением оксида меди водородом :

Вода реагирует при комнатной температуре:

с активными металлами (натрий, калий, кальций)

со фтором и межгалоидными соединениями

с солями, образованными слабой кислотой и слабым основанием, вызывая их полный гидролиз:

Вода реагирует при нагревании:

с железом, магнием:

40. Водород. Водородная энергетика.

Водород (Н) – 1-й элемент периодической системы Менделеева – I и VII группа, главная подгруппа, 1 период. На внешнем s1-подуровне имеется 1 валентный электрон и 1 s2-подуровень свободный, отчего Н обладает двойной природой: в одних случаях он отдает электрон (восстановительные свойства), в других – принимает (окислительные свойства). Аr – 1,008; электронная конфигурация – 1s1.

Н входит в состав всех органических соединений, содержится в некоторых природных газах, составляет 1/2 массы Солнца.

Физические свойства: Н2 – бесцветный газ, без запаха, самый легкий из всех газов.

Химические свойства: связь в молекуле Н2 – ковалентная неполярная. Энергия ионизации водорода высока, поэтому водород не образует ионных соединений. В обычных условиях молекула водорода очень устойчива – очень высокая энергия диссоциации и связи.

Соединения водорода с другими элементами носят ковалентный характер. В соединениях Н всегда одновалентен, степень окисления с неметаллами +1, металлами -1.

ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА, использует водород как носитель энергии. Водородная энергетика также включает: получение Н₂ из водыи др. прир. сырья; хранение Н₂ в газообразном и сжиженном состояниях или в виде искусственно полученных хим. соед., напр. гидридов интерметаллич. соединений; транспортирование Н₂ к потребителю с небольшими потерями. 

Выбор Н₂ как энергоносителя обусловлен рядом преимуществ, главные из к-рых: экологич. безопасность Н₂, поскольку продуктом его сгорания является вода, исключительно высокая  , равная - 143,06 МДж/кг (для условного углеводородного топлива — 29,3 МДж/кг); высокая теплопроводность, а также низкая вязкость, что очень важно при его транспортировании по трубопроводам; практически неогранич. запасы сырья, если в кач-ве исходного соед. для получения Н₂ рассматривать воду.

Методы получения Н₂

 Электролиз воды с использованием в кач-ве электролита расплава щелочи (т. наз. расплавнощелочной электролиз)

SO₂ + 2H₂O  H₂SO₄ + H₂

Гидролиз

H₂SO₄ + 2H₂O  H₂O + SO₂ + H₂

Катализатор