ВОДОРОД.

Атом водорода в электронной оболочке имеет всего 1 электрон на 1s-орбитали.

H 1s1

Характерные степени окисления: +1 и -1

Водород – легкий газ без цвета, без запаха.

Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью: Н – Н или Н:Н

ИЗОТОПЫ ВОДОРОДА:

Протий Н - в ядре только 1 протон

Дейтерий D - в ядре 1 протон и 1 нейтрон. Радиоактивный изотоп.

Тритий Т - в ядре 1 протон и 2 нейтрона. Очень нестабильный изотоп.

ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА:

1.В промышленности: а) Конверсионный способ. Вначале получают водяной газ, пропуская пары воды через раскаленный кокс при 1000 °С: С + Н2О -tà СО + Н2. Затем оксид углерода (II) окисляют в оксид углерода (IV), пропуская смесь водяного газа с избытком паров воды над нагретым до 400–450 °С катализатором Fe2O3: CO +H2O = CO2 + H2. б) Окисление метана водяным паром: CH4 + 2Н2O –(t, Ni)4Н2 + CO2 Термическое разложение метана при 1200 °С: CH4 -tàC + 2H2 в) Электролиз водного раствора поваренной соли или гидроксида натрия: (NaOH) + 2Н2O –эл.ток 2Н2 + O2 2NaCl + 2H2O –эл.токH2 + Cl2 + 2NaOH; 2. В лаборатории: Металлы (в ряду активности левее Н) с минеральными кислотами: Zn + 2HClàZnCl2 + Н2 Амфотерные металлы (кроме хрома и железа) со щелочами: 2Al + 2NaOH + 6H2O =2Na[Al(OH)4]+ 3H2

Свойства:

1. С активными металлами (щелочными, кальцием, стронием и барием) образует гидриды:

Н₂ + 2Na -tà2NaH Н₂ + Са -tà СаН₂

2. С неметаллами: не реагирует с кремнием, плохо в специальных условиях реагирует с фосфором и углеродом: а) Идут легко, без катализаторов:

2Н2 + O2 2Н2O

Н2 + Cl2 -hvà 2HCl

H2 + SH2S

Б) Только в присутствии катализатора, при высоком давлении и температуре:

3Н₂ + N₂ -t, p, кат.à 2NH₃

3. Восстановление оксидов металлов (неактивных) и неметаллов(кроме серы, фосфора):

CuO + H₂Cu + H₂O (металл не должен реагировать с водой)

2NO + 2H₂N₂ + 2H₂O (с любым оксидом азота)

SiO₂ + H₂–(t)Si + H₂O

СО + 2Н₂⇄ СН₃ОН (катализатор, температура, давление)

4. C органическими веществами: реакция гидрирования веществ,имеющих кратные связи.

Применение водорода

Применение водорода основано на его физических и химических свойствах:

-как легкий газ, он используется для наполнения аэростатов (в смеси с гелием);

-кислородно-водородное пламя применяется для получения высоких температур при сварки металлов;

-как восстановитель используется для получения металлов (молибдена, вольфрама и др.) из их оксидов;

-для получения аммиака и искусственного жидкого топлива, для гидрогенизации жиров.

Водородные соединения металлов и неметаллов.

1. Ионные гидриды активных металлов: твёрдые вещества белого цвета.

Получение: Н₂ + 2Na -tà2NaH

Свойства: 1) разлагаются водой и кислотами:

NaH + Н2O àNaOH + Н2

СаН2 + 2HCl à CaCl2 + 2Н2

2) окисляются кислородом, галогенами, другими окислителями:

2NaH + O2 = 2NaOH

NaH + Cl2 = NaCl + HCl

2. Ковалентные летучие водородные соединения:

Физические свойства: Все имеют газообразное состояние, кроме воды.

CH4- метан	NH3-аммиак	H2O - вода	HF –фтороводород
SiH4 - силан	PH3 - фосфин	H2S - сероводород	HCl - хлороводород
	AsH3 - арсин	H2Se - селеноводород	HBr – бромоводород
		H2Te - теллуроводород	HI - йодоводород

Неустойчивые водородные соединения (воспламеняются на воздухе) : фосфин и силан.

Основными свойствами обладает: аммиак.

Амфотерные свойства проявляет: вода.

Кислоты образуют в водном растворе: водородные соединения VIA (кроме воды) и VIIA подгрупп.

Получение:

1) Из простых веществ (кроме силана, фосфина)

H2 + Cl2 = 2HCl +Q

3H2 + N2(t,p,kat) ⇄ 2NH3 +Q

2) Из бинарных соединений неметаллов с активными металлами – гидролиз водой или слабыми растворами кислот-неокислителей: Mg₃P₂ + H₂O = PH₃ + Mg(OH)₂

3) Аммиак получают вытеснением щелочью из солей аммония: NH₄Cl + NaOH = NH₃ + NaCl + H₂O

Свойства летучих водородных соединений сильно различаются.

1) Галогеноводороды – проявляют все свойства кислот.

2) Аммиак имеет свойства основания, реагирует с кислотами, образуя соли.

3) Фосфин и силан – неустойчивы на воздухе, самовоспламеняются: РН₃ + О₂ = Р₂О₅ + Н₂О

4) Метан – не проявляет кислотно-основных свойств.

5) Все водородные соединения неметаллов, кроме HF – хорошие восстановители, реагируют с различными окислителями:

H2S + Cl2 = 2HCl + S

2HI + H2O2 = I2 + 2H2O

Вода.

Молекулы воды связаны водородными связями: nH₂O = (Н₂O)_n, поэтому вода жидкая в отличие от ее газообразных аналогов H₂S, H₂Se и Н₂Те.

СВОЙСТВА