Waterstofoksied: voorbereiding en eienskappe

2024 Outeur: Angel Austin | [email protected]. Laas verander: 2023-12-17 05:14

Die belangrikste en wydverspreide stof op ons planeet is natuurlik water. Wat kan in belangrikheid daarmee vergelyk word? Dit is bekend dat lewe op aarde eers moontlik geword het met die koms van vloeistof. Wat is water (waterstofoksied) vanuit 'n chemiese oogpunt? Waaruit bestaan dit en watter eienskappe het dit? Kom ons probeer om hierdie artikel te verstaan.

Waterstof en sy verbindings

Die ligste atoom in die hele periodieke tabel is waterstof. Dit beklee ook 'n dubbele posisie, wat beide in die subgroep van halogene en in die eerste groep alkalimetale geleë is. Wat verklaar sulke kenmerke? Die elektroniese struktuur van die dop van sy atoom. Dit het net een elektron, wat vry is om 'n ander een te verlaat en aan homself te heg, 'n paar te vorm en die buitenste vlak te voltooi.

Dit is hoekom die hoof en enigste oksidasietoestande van hierdie element +1 en -1 is. Dit reageer maklik met metale en vorm hidriede - soliede nie-vlugtige soutagtige verbindings van wit kleur.

Waterstof vorm egter ook maklik vlugtige molekules van stowwe wat in wisselwerking met nie-metale inwerk. Byvoorbeeld:

• waterstofsulfied H₂S;
• metaanCH₄;
• silane SiH₄ en ander.

In die algemeen vorm waterstof nogal baie verbindings. Die belangrikste stof waarin dit egter ingesluit is, is waterstofoksied, waarvan die formule H₂O is. Dit is die bekendste verbinding wat selfs 'n laerskoolleerling wat nog nie met chemie vertroud is nie, aan die formule herken. Water (en dit is die hoogste waterstofoksied) is immers nie net 'n algemene stof nie, maar ook 'n bron van lewe op ons planeet.

Die naam van die element weerspieël sy hoofessensie - waterstof, dit wil sê, "geboorte aan water". Soos enige ander oksied, is hierdie een ook 'n binêre verbinding met 'n aantal fisiese en chemiese eienskappe. Daarbenewens is daar spesiale eienskappe wat water van alle ander verbindings onderskei.

Ook 'n belangrike klas verbindings wat waterstof vorm, is sure, beide organies en mineraal.

Chemiese eienskappe van waterstof

Vanuit die oogpunt van chemiese aktiwiteit is waterstof 'n redelik sterk reduseermiddel. In baie reaksies vertoon dit juis sulke eienskappe. Wanneer dit egter met selfs sterker metale in wisselwerking tree, word dit 'n oksideermiddel.

Baie belangrik in die industrie is die interaksie van waterstof met metaaloksiede. Dit is immers een van die maniere om laasgenoemde in sy suiwerste vorm te kry. Waterstoftermie is 'n metallurgiese metode vir die sintese van suiwer metale uit hul oksiede deur reduksie met waterstof.

Die reaksie van waterstof met oksied het die volgende algemene vorm:Ek_xO_y + H₂=H₂O + Ek.

Natuurlik is dit nie die enigste manier om suiwer metale te sintetiseer nie. Daar is ander. Die reduksie van oksiede met waterstof is egter 'n energiek redelik winsgewende en ongekompliseerde produksieproses wat wye toepassing gevind het.

Die feit is ook interessant dat wanneer dit met lug gemeng word, waterstofgas 'n hoogs plofbare mengsel kan vorm. Sy naam is plofbare gas. Om dit te doen, moet gemeng word teen die tempo van twee volumes waterstof per een suurstof.

Water is waterstofoksied

Die feit dat hierdie oksied baie belangrik is, het ons al verskeie kere genoem. Kom ons karakteriseer dit nou in terme van chemie. Behoort hierdie verbinding werklik aan hierdie klas anorganiese stowwe?

Om dit te doen, sal hy probeer om die formule 'n bietjie anders te skryf: H₂O=HON. Die essensie is dieselfde, die aantal atome is dieselfde, maar nou is dit duidelik dat ons hidroksied voor ons het. Watter eienskappe moet dit hê? Beskou die dissosiasie van die verbinding:

NON=H⁺ + OH^-.

Gevolglik is die eienskappe suur, aangesien waterstofkatione in die oplossing teenwoordig is. Boonop kan hulle nie basies wees nie, want alkalieë vorm slegs metale.

Daarom is 'n ander naam wat waterstofoksied het, 'n suurstofbevattende suur van die eenvoudigste samestelling. Aangesien sulke komplekse interlinings kenmerkend is van 'n gegewe molekule, sal sy eienskappe dus besonders wees. En die eiendomme word afgeweerdie struktuur van die molekule, so ons sal dit ontleed.

Die struktuur van die watermolekule

Vir die eerste keer het Niels Bohr aan hierdie model gedink, en hy besit die voorrang en outeurskap in hierdie saak. Hulle het die volgende eienskappe geïnstalleer.

1. Die watermolekule is 'n dipool, aangesien die elemente waaruit dit bestaan baie verskil in elektronegatiwiteit.
2. Sy driehoekige vorm, waterstof aan die basis en suurstof aan die bokant.
3. As gevolg van hierdie struktuur is hierdie stof in staat om waterstofbindings te vorm, beide tussen molekules met dieselfde naam, en met ander verbindings wat 'n sterk elektronegatiewe element in hul samestelling het.

Kyk hoe die betrokke waterstofoksied skematies op die foto hieronder lyk.

Fisiese eienskappe van waterstofoksied

Verskeie hoofkenmerke kan geïdentifiseer word.

1. Toestand van samevoeging: gasvormig - stoom, vloeistof, vaste stof - sneeu, ys.
2. Kookpunt - 100⁰C (99, 974).
3. Smeltingspunt - 0⁰C.
4. Water is in staat om te krimp wanneer dit in die temperatuurreeks van 0-4⁰C verhit word. Dit verklaar die vorming van ys op die oppervlak, wat 'n laer digtheid het en die behoud van lewe onder die dikte van waterstofoksied.
5. Hoë hittekapasiteit maar baie lae termiese geleidingsvermoë.
6. In die vloeibare toestand vertoon waterstofoksied viskositeit.
7. Oppervlaktespanning en die vorming van negatieweelektriese potensiaal op die wateroppervlak.

Soos ons hierbo opgemerk het, hang die kenmerke van die eiendomme af van die struktuur. So hier. Die vermoë om waterstofbindings te vorm het gelei tot soortgelyke eienskappe in hierdie verbinding.

Waterstofoksied: chemiese eienskappe

Vanuit die oogpunt van chemie is die aktiwiteit van water redelik hoog. Veral wanneer dit kom by reaksies wat met verhitting gepaard gaan. Waarmee kan waterstofoksied reageer?

1. Met metale, wat in 'n reeks spannings tot waterstof is. Terselfdertyd, met die mees aktiewe (tot aluminium), is spesiale toestande nie nodig nie, en diegene met 'n laer verminderingsvermoë reageer slegs met stoom. Diegene wat agter waterstof staan, is glad nie in staat om sulke interaksies aan te gaan nie.
2. Met niemetale. Nie met almal nie, maar met die meerderheid. Byvoorbeeld, in 'n atmosfeer van fluoor, brand water met 'n violet vlam. Reaksie is ook moontlik met chloor, koolstof, silikon en ander atome.
3. Met metaaloksiede (basies) en suur (nie-metale). Alkali en sure word onderskeidelik gevorm. Onder metale is verteenwoordigers van die eerste twee groepe van die hoofsubgroepe in staat tot sulke reaksies, behalwe magnesium en berillium. Nie-metale wat suur oksiede vorm, is in wisselwerking met water almal. Die uitsondering is riviersand - SiO₂.

Die reaksievergelyking vir waterstofoksied is as 'n voorbeeld: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Verspreiding in die natuur

Ons het reeds uitgevind dat hierdie stof -die mees wydverspreide in die wêreld. Kom ons dui die persentasie in voorwerpe aan.

1. Ongeveer 70% van die liggaamsgewig van mense en soogdiere. Sommige fauna is ongeveer 98% waterstofoksied (jellievisse).
2. 71% van die aarde is bedek met water.
3. Die grootste massa is die water van die oseane.
4. Ongeveer 2% word in gletsers gevind.
5. 0, 63% ondergronds.
6. 0,001% is atmosferies (mis).
7. Die liggaam van plante is 50% water, sommige spesies selfs meer.
8. Baie verbindings kom voor as kristallyne hidrate wat gebonde water bevat.

Hierdie lys kan vir 'n lang tyd voortgesit word, want dit is moeilik om enigiets te onthou wat nie water insluit of een keer nie. Of gevorm sonder die deelname van hierdie oksied.

Metodes om te verkry

Die verkryging van waterstofoksied het geen industriële waarde nie. Dit is immers makliker om klaargemaakte bronne te gebruik - riviere, mere en ander waterliggame as om 'n groot hoeveelheid energie en reagense te spandeer. Daarom is dit in die laboratorium slegs gepas om gedistilleerde, hoogs suiwer water te verkry.

Vir hierdie doeleindes word sekere toestelle gebruik, soos distillasieblokkies. Sulke water is nodig om baie chemiese interaksies uit te voer, aangesien onbehandelde water 'n groot hoeveelheid onsuiwerhede, soute, ione bevat.

Biologiese rol

Om te sê dat water oral gebruik word, is 'n understatement. Dit is ondenkbaar om jou lewe sonder hierdie verband voor te stel. Van diesoggens en tot aand toe, 'n persoon gebruik dit voortdurend vir beide huishoudelike en industriële doeleindes.

Die eienskappe van waterstofoksied beteken die gebruik daarvan as 'n universele oplosmiddel. En nie net in die laboratorium nie. Maar ook in lewende wesens, waar duisende biochemiese reaksies elke sekonde plaasvind.

Water self is ook 'n deelnemer aan baie sinteses, dit dien ook as 'n neweproduk wat daaruit voortspruit. Elke mens op aarde gaan deur ongeveer 50 ton van hierdie wonderlike stof in 60 jaar!

Waterstofoksied gebruik:

• in alle industrieë;
• medisyne;
• chemiese sinteses;
• in alle soorte nywerhede;
• huishoudelike behoeftes;
• landbou.

Dit is moeilik om 'n area van die lewe te definieer waarin jy sonder water kan klaarkom. Die enigste lewende wesens wat nie waterstofoksied in hul samestelling het nie en daarsonder leef, is virusse. Daarom is dit moeilik vir 'n mens om hierdie organismes te beveg.