На данном уроке будет рассмотрена тема «Водород. Галогены». Вы познакомитесь с важной группой химических веществ – неметаллами. Подробно рассмотрите водород и познакомитесь со способами его получения. Познакомитесь с галогеновой группой. Вы узнаете, где расположены эти вещества в периодической таблице, какими особенностями они обладают, их молекулярное строение и химические свойства. Узнаете, с какими веществами и как они взаимодействуют.
Тема: Основные металлы и неметаллы Урок: Водород и галогены
1. Положение неметаллов в таблице
Неметаллы – это элементы, образующие простые вещества, которые не обладают типичными металлическими свойствами.
Неметаллы – это элементы с высокой электроотрицательностью (кроме инертных газов), которые располагаются в верхней правой части периодической системы, выше диагонали Ве – Аt. См. Рис. 1.
Водород
Водород – это первый элемент в Периодической системе Д.И. Менделеева. Заряд его атомного ядра – +1, строение электронной оболочки выражается формулой 1s1. Многие особенности свойств водорода связаны с тем, что в его атоме между электроном внешнего энергетического уровня и ядром нет других электронов.
В соответствии со строением электронной оболочки, атом водорода, отдавая один электрон, проявляет степень окисления +1 (образуются ионы Н+). Это позволяет говорить о сходстве водорода со щелочными металлами. Поэтому водород может быть отнесен к главной подгруппе I группы, которую составляют щелочные металлы.
До завершения внешнего электронного слоя атому водорода не хватает одного электрона, что характерно также для элементов главной подгруппы VII группы – галогенов. Это обусловливает возможность помещения водорода в VII группу Периодической системы Д.И. Менделеева.
Водород может проявлять степень окисления +1, 0, -1. Степень окисления -1 проявляется в гидридах. Это бинарные соединения водорода с менее электроотрицательными атомами.
Например, это гидрид натрия NaH, гидрид кальция CaH2, силан SiH4, герман GeH4. Но намного чаще водород проявляет степень окисления +1.
2. Строение, получение и химические свойства водорода
Методы получения водорода
Промышленные методы получения
1. Паровая конверсия метана. Метан входит в состав природного газа. Образуемая смесь водорода и углекислого газа легко разделима.
CH4↑
+2H2O 
CO2↑
+ 4 H2↑
2. Газификация угля. В данном процессе уголь нагревается от 7000С до 10000С. При этом образуется уголь с большим содержанием углерода и газообразный водород.
3. Электролиз водных растворов солей.
Лабораторные методы получения водорода
1. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑
Все более актуальная задача – это хранение водорода.
Водород можно получать из воды. При его горении выделяется большое количество теплоты, и это один из перспективных источников энергии. Это очень хорошее топливо для автомобилей.
Один из способов хранения водорода – это переведение его в жидкое состояние. Но, чтобы держать его в жидком состоянии, нужны очень высокие давления. А чтобы сдерживать большое давление, нужны толстостенные сосуды, которые очень тяжелые. Поэтому этот метод не очень хорош.
Второй вариант хранения этого газа – это сорбция водорода на платиновых металлах. Этот способ невыгоден, так как платиновые металлы – дорогие.
Третий вариант – это образование комплексных гидридов – соединений, способных обратимо связывать и выделять водород.
Природные изотопы водорода
Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия:
1H — протий (Н), 2Н — дейтерий (D), 3Н — тритий (T – радиоактивный). Протий и дейтерий являются стабильными изотопами с массовыми числами 1 и 2. Содержание их в природе соответственно составляет 99,9% и 0,01%. Это соотношение может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода. Изотоп водорода 3Н (тритий) нестабилен. Его период полураспада составляет 12,32 лет.
Тритий содержится в природе в очень малых количествах. Природный водород состоит из молекул H2 и HD (дейтероводород) в соотношении 3200:1. Содержание чистого дейтерийного водорода D2 ещё меньше. Отношение концентраций HD и D2 примерно 6400:1.