2.2.1. Сходство с галогенами

(1) Роднит водород с Г (и одновременно резко отличает его от ЩМ) сравнительно высокая электроотрицательность Н. (Сравним, у лития ЭО равна 1, в то время как у водорода – 2,1, а у иода – 2,5.) В результате чего атомы Н друг с другом образуют не металлическую связь, как ЩМ, а ковалентную. А т.к. она направлена и насыщаема, то при одном неспаренном электроне могут сформироваться лишь двухатомные молекулы , как и в случае галогенов ().

(2) И водород, и галогены, стремясь завершить валентные уровни своих атомов, проявляют окислительные свойства. Однако Н из-за малого Z ядра имеет меньшее сродство к электрону, чем даже иод. Поэтому как окислитель слабее, чем . (Сравним: , а даже у иода .) Как следствие, водород реагирует лишь с достаточно сильными восстановителями; такими, как, например, ЩМ и щелочно-земельные металлы (ЩЗМ):

,

.

(3) Продукты данных реакций (они называются гидридами) – твердые вещества, имеющие ионную решетку, как и галиды (в частности, хлориды NaCl или ). Но гидриды (в отличие от галидов) очень сильные восстановители. Поскольку Н^– слишком слабо удерживает электрон (из-за сравнительно малого сродства к нему атома водорода). Вследствие этого гидриды (но не галиды) при обычных условиях окисляются даже водородом воды:

.

Эту реакцию используют для получения (например, в полевых условиях). А также для осушки газов (т.е. очистки их от влаги), для чего газы пропускают через трубку с гранулами (мелкими кусочками) гидрида кальция.

2.2.2. Сходство со щелочными металлами

(1) Водород и щелочные металлы имеют одинаковые конфигурации внешнего электронного уровня (s¹) и, как следствие, похожие оптические спектры.

(2) Со ЩМ водород объединяет способность отдавать электроны и, значит, восстанавливать другие элементы. Однако, из-за малого радиуса атома Н (и, как следствие, высокой энергии его ионизации) как восстановитель гораздо слабее, чем ЩМ (сравним: , a, например, Е⁰ (Na⁺/ Na)= –2,71 В).

Поэтому реагируют с лишь достаточно сильные окислители (из простых веществ это Г₂, О₂, N₂ и S).

Имея дело с водородом на практике, следует помнить, что смесь его с О₂, содержащая от 7 до 67% (об.) , взрывоопасна (причем взрыв может произойти от искры или при контакте с нагретым предметом). В то же время струя чистого водорода спокойно горит в кислороде. (Продукт и взрыва, и горения одинаков – вода.)

При горении скорость реакции сравнительно небольшая и определяется быстротой смешивания и на поверхности водородной струи. А в смеси и молекулы уже максимально перемешаны, поэтому скорость процесса многократно выше.

Отметим, что реакции синтеза хлороводорода и аммиака:

 ,

имеют промышленное значение.

Благодаря восстановительным свойствам, водород (как и ЩМ) вытесняет металлы из их оксидов. Это используется в металлургии, например, при получении железа (из руды):

(3) Сходство водорода и ЩМ проявляется также в том, что в водном растворе продукты их окисления присутствуют в виде однозарядных гидратированных катионов (в отличие от галогенов).