水素。物理的および化学的性質、領収書。化学有機物水素酸素方程式

10.1水素

「水素」という名前は、化学元素と単体の両方を指します。エレメント水素水素原子で構成されています。単体水素水素分子で構成されています。

a）化学元素水素

元素の自然なシリーズでは、水素の序数は1です。元素のシステムでは、水素はIAまたはVIIAグループの最初の期間にあります。

水素は地球上で最も豊富な元素の1つです。地球の大気、水圏、リソスフェア（これをまとめて地球の地殻と呼びます）の水素原子のモル分率は0.17です。水、多くのミネラル、石油、天然ガス、植物、動物に含まれています。人体には平均して約7キログラムの水素が含まれています。

水素には3つの同位体があります。
a）軽水素- 軽水素,
b）重水素- 重水素（D）、
c）超重水素- トリチウム（T）。

トリチウムは不安定な（放射性）同位体であるため、実際には自然界では発生しません。重水素は安定していますが、ごくわずかです。 w D = 0.015％（すべての陸域水素の質量の）。したがって、水素の原子量は1 D（1.00794 D）とほとんど変わりません。

b）水素原子

化学コースの前のセクションから、水素原子の次の特性をすでに知っています。

水素原子の原子価能力は、単一の原子価軌道に1つの電子が存在することによって決まります。イオン化エネルギーが高いと、水素原子は電子をあきらめにくくなり、電子に対する親和性のエネルギーが高すぎないため、水素原子を受け入れる傾向がわずかに生じます。その結果、化学システムでは、Hカチオンの形成は不可能であり、Hアニオンを含む化合物はあまり安定していません。したがって、水素原子の場合、最も特徴的なのは、その1つの不対電子による他の原子との共有結合の形成です。そして、陰イオンの形成の場合、および共有結合の形成の場合、水素原子は一価である。
単純な物質では、水素原子の酸化状態はゼロであり、ほとんどの化合物では、水素は+ Iの酸化状態を示し、水素の最も電気陰性の低い元素の水素化物でのみ–Iの酸化状態を示します。
水素原子の原子価能力に関する情報を表28に示します。任意の原子への1つの共有結合によって結合された水素原子の原子価状態は、記号「H-」で表に示されています。

表28。水素原子の原子価能力

原子価状態		化学物質の例
	私 0 -私	HCl、H 2 O、H 2 S、NH 3、CH 4、C 2 H 6、NH 4 Cl、H 2 SO 4、NaHCO 3、KOH H 2 B 2 H 6、SiH 4、GeH 4
		NaH、KH、CaH 2、BaH 2

c）水素分子

二原子水素分子H2は、水素原子が可能な唯一の共有結合によって結合されたときに形成されます。結合は交換メカニズムによって形成されます。ちなみに電子雲が重なっているのはs-bondです（図10.1 a）。原子が同じであるため、結合は無極性です。

水素分子の原子間距離（より正確には、原子が振動するための平衡原子間距離） r（H – H）= 0.74 A（図10.1 v）、これは軌道半径の合計（1.06 A）よりはるかに小さいです。その結果、結合した原子の電子雲は深く重なります（図10.1 b）、水素分子の結合が強い。これは、結合エネルギーの値がかなり大きいこと（454 kJ / mol）によっても証明されます。
分子の形を境界面（電子雲の境界面に似ている）で表すと、水素分子はわずかに変形した（細長い）球の形をしていると言えます（図10.1）。 G).

d）水素（物質）

通常の状態では、水素は無色無臭のガスです。少量では、それは無毒です。固体水素は14K（–259°C）で溶け、液体水素は20 K（–253°C）で沸騰します。低い融点と沸点、液体水素が存在するための非常に狭い温度範囲（わずか6°C）、およびモル融合熱（0.117 kJ / mol）と気化（0.903 kJ / mol）の小さな値）水素の分子間結合が非常に弱いことを示します。
水素の密度r（H 2）=（2 g / mol）:( 22.4 l / mol）= 0.0893 g / l。比較のために：空気の平均密度は1.29 g / lです。つまり、水素は空気の14.5倍軽いのです。水にほとんど溶けません。
水素は室温では不活性ですが、加熱すると多くの物質と反応します。これらの反応では、水素原子は酸化状態を増加および減少させることができます：Н2+ 2 e-=2Н-I、Н2-2 e-= 2H + I。
最初のケースでは、水素は、たとえばナトリウムまたはカルシウムとの反応における酸化剤です：2Na + H 2 = 2NaH、（ t）Ca + H 2 = CaH2。（（ t)
しかし、水素の還元特性はより特徴的です：O 2 + 2H 2 = 2H 2 O、（ t)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O.（ t)
加熱すると、水素は酸素だけでなく、フッ素、塩素、硫黄、さらには窒素などの他の非金属によっても酸化されます。
実験室では、反応の結果として水素が得られます

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H2。

亜鉛の代わりに鉄、アルミニウム、その他の金属を使用でき、硫酸の代わりに他の希酸を使用できます。得られた水素は、水の置換法によって試験管に集められます（図10.2を参照）。 b）または単に逆さにしたフラスコに入れます（図10.2 a).

産業では、水素は、ニッケル触媒の存在下で800°Cの水蒸気と相互作用することにより、天然ガス（主にメタン）から大量に得られます。

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2（ t、Ni）

または石炭は高温で水蒸気で処理されます：

2H 2 O + C = 2H 2 + CO2。（（ t)

純粋な水素は、水を電流で分解する（電気分解する）ことによって水から得られます。

2H 2 O = 2H 2 + O 2（電気分解）。

e）水素化合物

水素化物（水素を含む二元化合物）は、主に2つのタイプに分けられます。
a）揮発性（分子）水素化物、
b）塩のような（イオン性）水素化物。
元素IVA-元素のVIIAとホウ素は分子水素化物を形成します。これらのうち、非金属を形成する元素の水素化物のみが安定しています。

B 2 H 6; CH 4; NH 3; H 2 O; HF
SiH 4; PH 3; H 2 S; HCl
AsH 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; こんにちは
水を除いて、これらの化合物はすべて室温で気体物質であるため、その名前は「揮発性水素化物」です。
非金属を形成する元素のいくつかは、より複雑な水素化物にも見られます。たとえば、炭素は一般式Cの化合物を形成します n H 2 n+ 2、C n H 2 n、C n H 2 n–2など、ここで n非常に大きくなる可能性があります（これらの化合物は有機化学によって研究されています）。
イオン性水素化物には、アルカリ、アルカリ土類元素、およびマグネシウムの水素化物が含まれます。これらの水素化物の結晶は、最高の酸化状態であるMeまたはMe 2のHアニオンと金属カチオンで構成されています（元素系のグループによって異なります）。

LiH
NaH	MgH 2
KH	CaH 2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

イオン性水素化物とほとんどすべての分子状水素化物（H 2 OとHFを除く）はどちらも還元剤ですが、イオン性水素化物は分子性水素化物よりもはるかに強力な還元特性を示します。
水素化物に加えて、水素は水酸化物といくつかの塩の一部です。次の章では、これらのより複雑な水素化合物の特性について理解します。
業界で生産される水素の主な消費者は、アンモニアと窒素肥料を生産するためのプラントであり、アンモニアは窒素と水素から直接得られます。

N 2 + 3H 2 2NH 3（ R, t、Pt-触媒）。

2H 2 + CO = CH 3 OH（2H 2 + CO = CH 3 OH（ t、ZnO-触媒）、および塩素と水素から直接得られる塩化水素の製造：

H 2 + Cl 2 = 2HCl。

水素は、冶金学で純金属の製造における還元剤として使用されることがあります。たとえば、Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H2Oです。

1. a）軽水素、b）重水素、c）トリチウムの原子核は何ですか？
2.水素原子のイオン化エネルギーを他の元素の原子のイオン化エネルギーと比較します。この特性によると、水素に最も近い元素はどれですか？
3.電子親和力エネルギーについても同じようにします
4.共有結合の分極方向と化合物の水素の酸化状態を比較します。a）BeH 2、CH 4、NH 3、H 2 O、HF。 b）CH 4、SiH 4、GeH4。
5.水素の最も単純な分子式、構造式、および空間式を書き留めます。最も一般的に使用されているのはどれですか？
6.「水素は空気より軽い」とよく言われます。これは何を意味するのでしょうか？この表現はいつ文字通りに解釈できますか、そうでない場合はどうでしょうか。
7.水素化カリウムと水素化カルシウム、およびアンモニア、硫化水素、臭化水素の構造式を作成します。
8.水素の融解と気化のモル熱を知って、対応する特定の量の値を決定します。
9.メインを示す4つの反応のそれぞれについて化学的特性水素、電子天秤を作ります。酸化剤と還元剤に注意してください。
10.実験室で4.48リットルの水素を得るのに必要な亜鉛の質量を決定します。
11.メタンと水蒸気の30m 3の混合物から、体積比1：2で、収率80％で得られる水素の質量と体積を決定します。
12.水素とa）フッ素、b）硫黄との相互作用で発生する反応の方程式を作成します。
13.次の反応スキームは、イオン性水素化物の主な化学的性質を示しています。

a）MH + O 2 MOH（ t）; b）MH + Cl 2 MCl + HCl（ t);
c）MH + H 2 O MOH + H 2; d）MH + HCl（p）MCl + H 2
ここで、Mはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、またはセシウムです。 Mがナトリウムの場合、対応する反応の方程式を書きます。水素化カルシウムの化学的性質を反応方程式で説明します。
14.電子バランス法を使用して、次の反応の方程式を作成し、いくつかの水素化分子の還元特性を説明します。
a）HI + Cl 2 HCl + I 2（ t）; b）NH 3 + O 2 H 2 O + N 2（ t）; c）CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2（ t).

10.2酸素

水素と同様に、「酸素」という言葉は、化学元素と単体の両方の名前です。単体に加えて「 空気"（二酸素）化学元素酸素は「」と呼ばれる別の単体を形成します オゾン"（三酸素）。これらは酸素の同素体修飾です。物質酸素は酸素O2の分子で構成され、物質オゾンはオゾンO3の分子で構成されます。

a）化学元素酸素

元素の自然なシリーズでは、酸素の序数は8です。元素のシステムでは、酸素はVIAグループの2番目の期間にあります。
酸素は地球上で最も豊富な元素です。地殻では、1つおきの原子が酸素原子です。つまり、地球の大気、水圏、リソスフェアの酸素のモル分率は約50％です。酸素（物質）- 成分空気。空気中の酸素の体積分率は21％です。酸素（元素）は、水、多くのミネラル、そして植物や動物の一部です。人体には平均43kgの酸素が含まれています。
天然酸素は3つの同位体（16 O、17 O、18 O）で構成されており、そのうち最も軽い同位体16 Oが最も豊富であるため、酸素の原子量は16 D（15.9994 D）に近くなります。

b）酸素原子

あなたは酸素原子の以下の特徴に精通しています。

表29。酸素原子価

原子価状態		化学物質の例
		Al 2 O 3、Fe 2 O 3、Cr 2 O 3 *

	–II -私 0 +私 + II	H 2 O、SO 2、SO 3、CO 2、SiO 2、H 2 SO 4、HNO 2、HClO 4、COCl 2、H 2 O 2 O 2 ** O 2 F 2 OF 2
		NaOH、KOH、Ca（OH）2、Ba（OH）2 Na 2 O 2、K 2 O 2、CaO 2、BaO 2
		Li 2 O、Na 2 O、MgO、CaO、BaO、FeO、La 2 O 3

*これらの酸化物はイオン性化合物と見なすこともできます。
**分子内の酸素原子は特定の原子価状態ではありません。これは、酸素原子の酸化状態がゼロに等しい物質の単なる例です。
高いイオン化エネルギー（水素のような）は、酸素原子からの単純な陽イオンの形成を排除します。電子親和力エネルギーは非常に高く（水素のほぼ2倍）、酸素原子が電子を付着させる傾向が高く、O2Aアニオンを形成する能力があります。しかし、酸素原子の電子に対する親和性のエネルギーは、ハロゲン原子やグループVIAの他の元素のエネルギーよりもまだ小さいです。したがって、酸素陰イオン（ 酸化物イオン）酸素と元素の化合物にのみ存在し、その原子は非常に簡単に電子を供与します。
2つの不対電子を結合することにより、酸素原子は2つの共有結合を形成できます。励起が不可能なため、2つの孤立電子対はドナー-アクセプター相互作用にしか入ることができません。したがって、結合と混成の多重度を考慮しなくても、酸素原子は5つの原子価状態のいずれかになります（表29）。
酸素原子の最も特徴的なのは、 W k = 2、つまり、2つの不対電子による2つの共有結合の形成。
酸素原子の非常に高い電気陰性度（より高い-フッ素の場合のみ）は、その化合物のほとんどで酸素の酸化状態が–IIであるという事実につながります。酸素が他の酸化状態の値を示す物質があり、そのいくつかを例として表29に示し、比較安定性を図に示します。 10.3。

c）酸素分子

二原子酸素分子O2には2つの不対電子が含まれていることが実験的に確立されています。原子価結合の方法を使用すると、この分子のそのような電子構造を説明することはできません。それにもかかわらず、酸素分子の結合は共有結合に近い性質を持っています。酸素分子は無極性です。原子間距離（ r o – o = 1.21 A = 121 nm）は、単純な結合によってリンクされた原子間の距離よりも小さくなります。モル結合エネルギーは非常に高く、498 kJ / molになります。

d）酸素（物質）

通常の状態では、酸素は無色無臭のガスです。固体酸素は55K（–218°C）で溶け、液体酸素は90 K（–183°C）で沸騰します。
液体酸素の存在の温度範囲が広く（36°C）、水素の温度範囲よりも高いことから明らかなように、固体および液体酸素の分子間結合は水素よりもいくらか強く、融解モル熱（0.446 kJ / mol）および気化（6、83 kJ / mol）。
酸素は水にわずかに溶けます。0°Cでは、わずか5容量の酸素（気体！）が100容量の水（液体！）に溶解します。
酸素原子が電子を付着させる傾向が高く、電気陰性度が高いため、酸素は酸化特性しか示さないという事実があります。これらの特性は、特に高温で顕著です。
酸素は多くの金属と反応します：2Ca + O 2 = 2CaO、3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4（ t);
非金属：C + O 2 = CO 2、P 4 + 5O 2 = P 4 O 10、
および複雑な物質：CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O、2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO2。

ほとんどの場合、このような反応の結果として、さまざまな酸化物が得られますが（第II章§5を参照）、ナトリウムなどの活性アルカリ金属は、燃焼によって過酸化物に変換されます。

2Na + O 2 = Na 2 O2。

得られた過酸化ナトリウム（Na）2（O-O）の構造式。
酸素の中に置かれたくすぶっている破片が燃え上がる。これは、純粋な酸素を検出するための便利で簡単な方法です。
産業では、酸素は精留（複雑な蒸留）によって空気から得られ、実験室では、いくつかの酸素含有化合物を熱分解することによって得られます。
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2（200°C）;
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2（150°C、MnO 2-触媒）;
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2（400°C）
さらに、室温での過酸化水素の接触分解により、2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2（MnO 2は触媒です）。
純粋な酸素は、酸化が発生するプロセスを強化し、高温の炎を生成するために産業で使用されます。ロケットでは、酸化剤として液体酸素が使用されます。
酸素は、植物、動物、人間の生命を維持するために非常に重要です。通常の状態では、人は呼吸するのに十分な酸素を持っています。しかし、十分な空気がない、または空気がまったくない状態（飛行機、ダイビング作業中、宇宙船など）では、特別なガス混合物酸素を含む。酸素は、呼吸困難を引き起こす病気の薬にも使用されます。

e）オゾンとその分子

オゾンO3は、酸素の2番目の同素体修飾です。
三原子オゾン分子は、2つの構造の中間にある角のある構造を持ち、次の式で表示されます。

オゾンは刺激臭のある紺色のガスです。その強い酸化活性のために、それは有毒です。オゾンは酸素の1.5倍「重く」、酸素よりわずかに多いので、水に溶かします。
オゾンは、電気雷放電中に酸素から大気中で形成されます。

3O 2 = 2O 3（）。

常温ではオゾンはゆっくりと酸素に変化し、加熱すると爆発を起こします。
オゾンは地球の大気のいわゆる「オゾン層」に含まれており、太陽放射の有害な影響から地球上のすべての生命を保護します。
一部の都市では、飲料水の消毒（消毒）に塩素の代わりにオゾンが使用されています。

次の物質の構造式を描きます：OF 2、H 2 O、H 2 O 2、H 3 PO 4、（H 3 O）2 SO 4、BaO、BaO 2、Ba（OH）2。これらの物質に名前を付けます。これらの化合物の酸素原子の原子価状態を説明してください。
各酸素原子の原子価と酸化状態を決定します。
2.リチウム、マグネシウム、アルミニウム、シリコン、赤リン、セレンの酸素中での燃焼反応の方程式を作成します（セレン原子は酸化状態+ IVに酸化され、他の元素の原子は最高の酸化状態に酸化されます）。これらの反応の生成物はどのクラスの酸化物に属しますか？
3.（通常の条件下で）a）9リットルの酸素からb）8 gの酸素から何リットルのオゾンを得ることができますか？

水は地殻の中で最も豊富な物質です。地球の水の質量は1018トンと推定されています。水は私たちの惑星の水圏の基礎であり、さらに、それは大気中に含まれ、氷の形で地球と高山氷河の極冠を形成し、さまざまな岩の一部でもあります。人体の水の質量分率は約70％です。
水は、3つの凝集状態すべてで独自の特別な名前を持つ唯一の物質です。

水分子の電子構造（図10.4 a）以前に詳細に調査しました（§7.10を参照）。
O-H結合の極性と角のある形状により、水分子は 電気双極子.

電気双極子の極性を特徴づけるために、「 電気双極子の電気モーメント」または単に " 双極子モーメント」.

化学では、双極子モーメントはデバイで測定されます：1 D = 3.34。 10-30Cl。 m

水分子には、2つの極性共有結合、つまり2つの電気双極子があり、それぞれに独自の双極子モーメント（および）があります。分子の総双極子モーメントは、これら2つのモーメントのベクトル和に等しくなります（図10.5）。

（H 2 O）= ,

どこ q 1と q 2-水素原子の部分電荷（+）、および-分子内の原子間O-H距離。なぜなら q 1 = q 2 = q、a、その後

水分子と他のいくつかの分子の実験的に決定された双極子モーメントを表に示します。

表30。いくつかの極性分子の双極子モーメント

分子	分子	分子

水分子の双極子の性質を考えると、それはしばしば次のように概略的に描かれます。
純水は無色の液体で、無味無臭です。水の主な物理的特性のいくつかを表に示します。

表31。水のいくつかの物理的特性

融解と気化のモル熱の値が大きい（水素と酸素のモル熱よりも1桁高い）ことは、固体と液体の両方の水分子が非常に緊密に結合していることを示しています。これらの接続は「 水素結合」.

電気双極子、双極子モーメント、結合極性、分子極性。
水分子の結合形成には、酸素原子の価電子がいくつ関与していますか？
2.水分子内の水素と酸素の間に結合が形成される軌道が重なる場合は？
3.過酸化水素分子H2 O2の結合形成の図を作成します。この分子の空間構造について何が言えますか？
4. HF、HCl、HBr分子の原子間距離はそれぞれ0.92です。 1.28および1.41。双極子モーメント表を使用して、これらの分子の水素原子の部分電荷を計算して比較します。
5.硫化水素分子の原子間距離S-Hは1.34に等しく、結合間の角度は92°です。硫黄原子と水素原子の部分電荷の値を決定します。硫黄原子の原子価軌道の混成について何が言えますか？

10.4。水素結合

すでにご存知のように、水素と酸素の電気陰性度の大きな違い（2.10と3.50）により、水分子の水素原子は大きな正の部分電荷を持っています（ q h = 0.33 e）、そして酸素原子はさらに大きな負の部分電荷を持っています（ q h = -0.66 e）。また、酸素原子には2つの孤立電子対があることを思い出してください。 sp 3-ハイブリッドAO。ある水分子の水素原子は別の分子の酸素原子に引き付けられ、さらに、水素原子の半分空の1s-AOは、酸素原子からの電子対を部分的に受け入れます。分子間のこれらの相互作用の結果として、特別な種類分子間結合-水素結合。
水の場合、水素結合は次のように概略的に表すことができます。

最後の構造式では、3つの点（電子ではなく点線！）が水素結合を示しています。

水素結合は水分子間にだけではありません。次の2つの条件が満たされた場合に形成されます。
1）分子内に強い極性のN-E結合があります（Eは十分に電気陰性度の高い元素の原子の記号です）。
2）分子内に大きな負の部分電荷と孤立電子対を持つE原子があります。
元素Ｅは、フッ素、酸素および窒素であり得る。 Eが塩素または硫黄の場合、水素結合ははるかに弱くなります。
分子間に水素結合を持つ物質の例：フッ化水素、固体または液体のアンモニア、エチルアルコール、その他多数。

液体フッ化水素では、その分子はかなり長い鎖の水素結合によって結合され、3次元ネットワークは液体および固体アンモニアで形成されます。
強度に関しては、水素結合は中間です化学結合および他のタイプの分子間結合。水素結合のモルエネルギーは通常5〜50 kJ / molの範囲です。
固体水（つまり、氷の結晶）では、すべての水素原子が酸素原子に水素結合し、各酸素原子が2つの水素結合を形成します（両方の孤立した電子ペアを使用）。この構造により、水素結合の一部が切断され、分子がいくらか高密度に「パック」できる液体の水と比較して、氷が「緩く」なります。氷の構造のこの特徴は、他のほとんどの物質とは異なり、固体状態の水が液体状態よりも密度が低い理由を説明しています。水は4°Сで最大密度に達します-この温度では、多くの水素結合が切断され、熱膨張まだ密度にそれほど強く影響していません。
水素結合は私たちの生活の中で非常に重要です。水素結合が形成されなくなったと少し想像してみましょう。結果のいくつかを次に示します。

室温の水は、沸点が約–80°Cに下がるため、ガス状になります。
氷の密度は液体の水の密度よりも大きいため、すべての貯水池は底から凍結します。
DNAの二重らせんは存在しなくなり、さらに多くのことが起こります。

与えられた例は、この場合、私たちの惑星の自然が完全に異なるものになることを理解するのに十分です。

水素結合、その形成の条件。
方式エチルアルコール CH 3 –CH 2 –O –H。この物質の異なる分子のどの原子の間に水素結合が形成されていますか？それらの形成を説明するために構造式を作成します。
2.水素結合は、個々の物質だけでなく、溶液にも存在します。構造式を使用して、a）アンモニア、b）フッ化水素、c）エタノール（エチルアルコール）の水溶液で水素結合がどのように形成されるかを示します。 = 2H2O。
これらの反応は両方とも水中で絶えず同じ速度で起こるため、水中では平衡状態になります：2H 2 O AH 3 O + OH。
このバランスはと呼ばれます 自動プロトン分解の平衡水。

この可逆プロセスの直接反応は吸熱反応であるため、加熱すると自動プロトン分解が増加し、室温では平衡が左にシフトします。つまり、H 3OおよびOHイオンの濃度は無視できます。それらは何に等しいですか？
演技大衆の法則によると

しかし、反応した水分子の数は水分子の総数と比較して重要ではないという事実のために、自動プロトン分解中の水の濃度は実質的に変化しないと仮定することができ、2 = constこのような低濃度の反対に帯電したイオンきれいな水この液体が悪いのに電流を流す理由を説明します。

水の自動プロトン分解、水の自動プロトン分解（イオン積）の定数。
液体アンモニアのイオン生成物（沸点–33°C）は2・10 –28です。アンモニアの自動プロトン分解の方程式を作成します。純粋な液体アンモニア中のアンモニウムイオンの濃度を決定します。水または液体アンモニアのどちらの物質が最も高い導電率を持っていますか？

1.水素の取得とその燃焼（還元特性）。
2.酸素の取得とその中の物質の燃焼（酸化特性）。

空気-地球上で最も一般的な要素の1つ。それは、地球の地殻、惑星の外殻の約半分の重量を占めています。水素と結合すると、水を形成し、地球の表面の3分の2以上を覆います。

酸素を見たり、味わったり、嗅いだりすることはできません。しかし、それは空気の5分の1を占めており、不可欠です。生きるためには、動植物のように呼吸する必要があります。

酸素は欠かせない参加者です化学反応、生物の微細な細胞の内部に入り、その結果、栄養素が分解され、生命に必要なエネルギーが放出されます。そのため、すべての生物に酸素が必要です（いくつかの種類の微生物を除く）。

燃焼すると、物質は酸素と結合し、熱と光の形でエネルギーを放出します。

水素

宇宙で最も一般的な要素は水素..。それはほとんどの星の大部分を占めています。地球上では、ほとんどの水素（化学記号H）が酸素（O）と結合して、水（H2O）を形成します。水素は、その各原子が1つの陽子と1つの電子のみで構成されているため、最も単純で最も軽い化学元素です。

20世紀初頭、飛行船や大型航空機は水素で満たされていました。ただし、水素は非常に可燃性です。火災によるいくつかの災害の後、水素は飛行船で使用されなくなりました。今日、別の軽質ガスが航空学で使用されています-不燃性ヘリウム。

水素は炭素と結合して炭化水素と呼ばれる物質を形成します。これらには、プロパンガスやブタンガス、液体ガソリンなどの天然ガスや原油に由来する製品が含まれます。水素はまた、炭素および酸素と結合して炭水化物を形成します。じゃがいもや米のでんぷんとビートの砂糖は炭水化物です。

太陽や他の星は主に水素でできています。星の中心では、巨大な温度と圧力によって水素原子が互いに融合し、別のガスであるヘリウムに変わります。同時に、熱と光の形で大量のエネルギーが放出されます。

単純な物質を得る工業的な方法は、対応する元素が自然界で見られる形態、つまり、その製造の原料となるものに依存します。したがって、自由状態で利用可能な酸素が得られます物理的に-液体空気から放出します。ほとんどすべての水素は化合物の形であるため、それを得るために、彼らは使用します化学的方法..。特に、分解反応を使用することができます。水素を生成する方法の1つは、電流による水の分解反応です。

水素を製造するための主な工業的方法は、メタンと天然ガスの一部である水との反応です。高温で実施されます（メタンが沸騰したお湯を通過しても反応が起こらないことを確認するのは簡単です）：

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2-165 kJ

研究室では、単純な物質を得るために、必ずしも天然原料を使用する必要はありませんが、必要な物質を分離しやすい出発原料を選択します。たとえば、実験室では、酸素は空気から得られません。同じことが水素の生産にも当てはまります。産業で時々使用される水素を生成するための実験室の方法の1つは、電流による水の分解です。

通常、実験室では、水素は亜鉛と塩酸の相互作用によって生成されます。

業界では

1.塩の水溶液の電気分解：

2NaCl + 2H 2O→H2 + 2NaOH + Cl 2

2.水蒸気を高温のコークスに通す約1000°Cの温度で：

H 2 O +C⇄H2+ CO

3.天然ガス。

蒸気変換：CH 4 +H2O⇄CO+ 3H 2（1000°C）酸素による接触酸化：2CH 4 +O2⇄2CO+ 4H 2

4. 石油精製の過程での炭化水素の分解と改質。

研究室で

1.金属に対する希酸の作用。このような反応を実行するために、亜鉛と塩酸が最も頻繁に使用されます。

Zn + 2HCl→ZnCl2 + H 2

2.カルシウムと水との相互作用：

Ca + 2H 2 O→Ca（OH）2 + H 2

3.水素化物の加水分解：

NaH + H 2O→NaOH + H 2

4.亜鉛またはアルミニウムに対するアルカリの作用：

2Al + 2NaOH + 6H 2O→2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2O→K2 + H 2

5.電気分解による。アルカリまたは酸の水溶液の電気分解中に、水素が陰極で発生します。たとえば、次のようになります。

2H 3 O + + 2e-→H2 + 2H 2 O

水素製造用バイオリアクター

物理的特性

ガス状水素は、オルト水素とパラ水素の2つの形態（修飾）で存在する可能性があります。

オルト水素の分子（mp -259.10°C、bpb。-252.89°C）-互いに反対（逆平行）。

同素体の水素は、液体窒素の温度で活性炭に吸着することで分離できます。非常に低い温度では、オルト水素とパラ水素の間の平衡はほぼ完全に後者にシフトします。 80 Kでは、フォームの比率は約1：1です。加熱により脱着したパラ水素は、室温で混合平衡が形成されるまでオルト水素に変換されます（オルトペア：75：25）。触媒がないと、変換が遅くなり、個々の同素体の特性を調べることができます。水素分子は二原子である-Н₂。通常の状態では、無色、無臭、無味のガスです。水素は最も軽いガスであり、その密度は空気の数分の1です。明らかに、分子の質量が小さいほど、同じ温度での速度は速くなります。最も軽い水素分子は、他のどのガスの分子よりも速く移動するため、ある物体から別の物体に熱をより速く伝達できます。したがって、水素はガス状物質の中で最も高い熱伝導率を持っています。その熱伝導率は空気の熱伝導率の約7倍です。

化学的特性

水素分子H2は非常に強力であり、水素が反応するためには、多くのエネルギーを消費する必要があります。H2 = 2H --432 kJしたがって、常温では、水素は非常に活性な金属、たとえばカルシウムとのみ反応します。水素化カルシウムの形成：Ca + H 2 = CaH 2であり、非金属-フッ素のみで水素を形成：F 2 + H 2 = 2HFほとんどの金属および非金属では、水素は高温または別の作用で反応します。たとえば、照明の下で。たとえば、次のように、一部の酸化物から酸素を「奪う」ことができます。CuO+Н2= Cu +Н20書かれた方程式は、還元反応を反映しています。還元反応はプロセスと呼ばれ、その結果、化合物から酸素が奪われます。酸素を奪う物質は還元剤と呼ばれます（それら自体は酸化されます）。さらに、「酸化」および「還元」の概念の別の定義が与えられます。そして、この定義は、歴史的に最初のものであり、現在、特に有機化学においてその重要性を保持しています。還元反応は酸化反応の反対です。これらの反応は両方とも常に1つのプロセスとして同時に進行します。一方の物質の酸化（還元）中に、もう一方の還元（酸化）は必ず同時に発生する必要があります。

N 2 + 3H2→2NH 3

ハロゲンを含むフォーム ハロゲン化水素:

F 2 + H2→2HFの場合、反応は暗所で爆発を伴い、任意の温度でCl 2 + H2→2HClの場合、反応は光の中でのみ爆発を伴います。

強い加熱下で煤と反応します：

C + 2H2→CH4

アルカリおよびアルカリ土類金属との相互作用

水素は活性金属と形成されます 水素化物:

Na + H2→2NaH Ca + H2→CaH2 Mg + H2→MgH2

水素化物-塩辛い、固体、容易に加水分解される：

CaH 2 + 2H 2 O→Ca（OH）2 + 2H 2

金属酸化物（通常はd元素）との相互作用

酸化物は金属に還元されます：

CuO + H2→Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H2→2Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H2→W + 3H 2 O

有機化合物の水素化

ニッケル触媒と高温の存在下で水素が不飽和炭化水素に作用すると、反応が起こります 水素化:

CH 2 = CH 2 + H2→CH3 -CH 3

水素はアルデヒドをアルコールに還元します：

CH 3 CHO + H2→C2 H 5OH。

水素地球化学

水素-塩基性建設材料大宇宙。それは最も一般的な元素であり、すべての元素は熱核および核反応の結果としてそれから形成されます。

遊離水素H2は、陸生ガスでは比較的まれですが、水の形では、地球化学的プロセスで非常に重要な役割を果たします。

水素は、アンモニウムイオン、ヒドロキシルイオン、結晶水の形でミネラルの一部になることができます。

大気中では、太陽放射による水の分解によって水素が継続的に生成されます。それは上層大気に移動し、宇宙に逃げます。

応用

水素エネルギー

原子状水素は原子状水素溶接に使用されます。

食品業界では、水素は次のように登録されています食品添加物 E949パッキングガスのように。

治療の特徴

水素は空気と混合されると、爆発性混合物、いわゆる爆発性ガスを形成します。このガスは、水素と酸素の体積比が2：1の場合、または水素と空気が約2：5の場合に最も爆発性が高くなります。これは、空気に約21％の酸素が含まれているためです。水素も火災の危険があります。液体水素は、皮膚に接触するとひどい凍傷を引き起こす可能性があります。

水素と酸素の爆発的な濃度は、4体積％から96体積％で発生します。空気と混合した場合、体積で4％から75（74）％になります。

水素の使用

化学産業では、水素はアンモニア、石鹸、プラスチックの製造に使用されます。食品業界では、液体からの水素を使用します植物油マーガリンを作ります。水素は非常に軽く、常に空気中に上昇します。飛行船と気球が水素で満たされた後。しかし、30年代に。 20世紀飛行船が爆発して燃えたとき、いくつかの恐ろしい災害がありました。今日、飛行船はヘリウムガスで満たされています。水素はロケット燃料としても使用されます。水素はいつの日か自動車やトラックの燃料として広く使われるかもしれません。水素エンジンは環境を汚染せず、水蒸気のみを排出します（ただし、水素の生成自体が環境汚染につながります）。私たちの太陽は主に水素でできています。太陽熱と光は、水素原子核の核融合からの核エネルギーの放出の結果です。

燃料として水素を使用する（経済性）

燃料として使用される物質の最も重要な特徴は、その発熱量です。コースから一般化学水素と酸素の相互作用の反応は、熱の放出とともに起こることが知られています。標準状態で1molのH2（2 g）と0.5molのO2（16 g）を取り、反応を開始すると、次の式に従います。

H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O

反応の完了後、285.8 kJ / molのエネルギー放出で1molのH2 O（18 g）が形成されます（比較のために：アセチレンの燃焼熱は1300 kJ / mol、プロパン-2200 kJ / mol ）。 1m³の水素の重さは89.8g（44.9 mol）です。したがって、1m³の水素を得るには、12832.4kJのエネルギーが消費されます。 1 kWh = 3600 kJであることを考慮すると、3.56kWhの電力が得られます。 1 kWhの電気の料金と1m³のガスのコストを知ると、水素燃料に切り替えることが賢明であると結論付けることができます。

たとえば、156リットルの水素タンク（25MPaの圧力で3.12kgの水素を含む）を備えた第3世代の実験モデルHonda FCXは、355kmを移動します。したがって、3.12 kgのH2から、123.8kWhが得られます。 100kmあたりのエネルギー消費量は36.97kWhになります。電気のコスト、ガスやガソリンのコスト、100 kmあたりの自動車の消費量を知ることで、自動車を水素燃料に切り替えることによる経済的悪影響を簡単に計算できます。たとえば（ロシア2008）、電気のkWhあたり10セントは、1m³の水素が35.6セントの価格につながるという事実につながり、40〜45セントの水の分解効率を考慮すると、同じ量のkWhになります。ガソリンの燃焼によるコスト12832.4kJ / 42000kJ / 0.7kg / l *小売価格で80セント/ l = 34セント、水素の場合、輸送、機器の減価償却などを除いた理想的なオプションを計算しました。燃焼エネルギーが約価格の違いにより、1m³あたり39 MJの結果は2〜4倍低くなります（ウクライナの場合は1m³、ヨーロッパの場合は350ドル）。つまり、同等量のメタンは10〜20セントかかります。

しかし、水素を燃やすと、それが抽出された純水が得られることを忘れてはなりません。つまり、再生可能エネルギーがあります倉庫主要なエネルギー源であるガスやガソリンとは異なり、環境に害を及ぼさないエネルギー。

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私たちの中で日常生活ほとんどの人が知っているほど一般的なことがあります。たとえば、水は液体であり、すぐに利用でき、燃えないため、消火できることは誰もが知っています。しかし、なぜこれがそうなのか疑問に思ったことはありますか？

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水は水素原子と酸素原子で構成されています。これらの要素は両方とも燃焼をサポートします。したがって、一般的な論理（科学的ではない）に基づくと、水も燃焼する必要がありますよね？ただし、これは発生しません。

燃焼はいつ起こりますか？

燃焼は、分子と原子が結合して熱と光の形でエネルギーを放出する化学プロセスです。何かを燃やすには、燃焼源としての燃料（たとえば、一枚の紙、木片など）と酸化剤（地球の大気中の酸素が主な酸化剤）の2つが必要です。また、燃焼プロセスを開始するには、物質の発火温度に達するために必要な熱が必要です。

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たとえば、マッチを使って紙を燃やすプロセスを考えてみましょう。この場合、紙が燃料となり、空気中に含まれるガス状酸素が酸化剤として作用し、燃焼マッチにより発火温度に達します。

水の化学組成の構造

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水は2つの水素原子と1つの酸素原子で構成されています。その化学式はH2Oです。ここで、水の2つの成分が実際に非常に可燃性であることに注意するのは興味深いことです。

なぜ水素は可燃性物質なのですか？

水素原子は電子が1つしかないため、他の元素と簡単に結合します。原則として、水素はガスの形で自然に発生し、その分子は2つの原子で構成されています。このガスは反応性が高く、酸化剤の存在下で急速に酸化し、可燃性になります。

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水素が燃焼すると大量のエネルギーが放出されるため、宇宙船を宇宙に打ち上げるために液化された形で使用されることがよくあります。

酸素は燃焼をサポートします

前述のように、燃焼には酸化剤が必要です。酸素、オゾン、過酸化水素、フッ素などを含む多くの化学酸化剤があります。酸素は、地球の大気中に過剰に見られる主要な酸化剤です。これは通常、ほとんどの火災で主な酸化剤です。そのため、火を続けるには酸素を絶えず供給する必要があります。

水は火を消します

水はさまざまな理由で消火する可能性があります。その1つは、個別に火の地獄を作り出すことができる2つの要素で構成されているにもかかわらず、不燃性の液体であるということです。

水は最も一般的な消火剤です。画像ソース：pixabay.com

先に述べたように、水素は非常に可燃性であり、必要なのは酸化剤と反応を開始するための発火温度だけです。酸素は地球上で最も豊富な酸化剤であるため、水素原子とすばやく結合し、大量の光と熱を放出して水分子を形成します。仕組みは次のとおりです。

少量の酸素または空気と水素の混合物は爆発性であり、酸水素ガスと呼ばれ、爆発として認識される大きなポップで非常に速く燃焼することに注意してください。 1937年にニュージャージーで発生したヒンデンブルク飛行船の災害は、飛行船のシェルを満たした水素の燃焼の結果として数十人の命を奪った。水素の可燃性と酸素との組み合わせでの爆発性が、実験室で化学的に水を取得しない主な理由です。

10.1水素

「水素」という名前は、化学元素と単体の両方を指します。エレメント水素水素原子で構成されています。単体水素水素分子で構成されています。

a）化学元素水素

元素の自然なシリーズでは、水素の序数は1です。元素のシステムでは、水素はIAまたはVIIAグループの最初の期間にあります。

水素には3つの同位体があります。
a）軽水素- 軽水素,
b）重水素- 重水素（D）、
c）超重水素- トリチウム（T）。

b）水素原子

化学コースの前のセクションから、水素原子の次の特性をすでに知っています。

表28。水素原子の原子価能力

原子価状態		化学物質の例
	私 0 -私	HCl、H 2 O、H 2 S、NH 3、CH 4、C 2 H 6、NH 4 Cl、H 2 SO 4、NaHCO 3、KOH H 2 B 2 H 6、SiH 4、GeH 4
		NaH、KH、CaH 2、BaH 2

c）水素分子

d）水素（物質）

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H2。

産業では、水素は、ニッケル触媒の存在下で800°Cの水蒸気と相互作用することにより、天然ガス（主にメタン）から大量に得られます。

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2（ t、Ni）

または石炭は高温で水蒸気で処理されます：

2H 2 O + C = 2H 2 + CO2。（（ t)

純粋な水素は、水を電流で分解する（電気分解する）ことによって水から得られます。

2H 2 O = 2H 2 + O 2（電気分解）。

e）水素化合物

LiH
NaH	MgH 2
KH	CaH 2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

N 2 + 3H 2 2NH 3（ R, t、Pt-触媒）。

2H 2 + CO = CH 3 OH（2H 2 + CO = CH 3 OH（ t、ZnO-触媒）、および塩素と水素から直接得られる塩化水素の製造：

H 2 + Cl 2 = 2HCl。

水素は、冶金学で純金属の製造における還元剤として使用されることがあります。たとえば、Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H2Oです。

1. a）軽水素、b）重水素、c）トリチウムの原子核は何ですか？
2.水素原子のイオン化エネルギーを他の元素の原子のイオン化エネルギーと比較します。この特性によると、水素に最も近い元素はどれですか？
3.電子親和力エネルギーについても同じようにします
4.共有結合の分極方向と化合物の水素の酸化状態を比較します。a）BeH 2、CH 4、NH 3、H 2 O、HF。 b）CH 4、SiH 4、GeH4。
5.水素の最も単純な分子式、構造式、および空間式を書き留めます。最も一般的に使用されているのはどれですか？
6.「水素は空気より軽い」とよく言われます。これは何を意味するのでしょうか？この表現はいつ文字通りに解釈できますか、そうでない場合はどうでしょうか。
7.水素化カリウムと水素化カルシウム、およびアンモニア、硫化水素、臭化水素の構造式を作成します。
8.水素の融解と気化のモル熱を知って、対応する特定の量の値を決定します。
9.水素の基本的な化学的性質を示す4つの反応のそれぞれについて、電子天秤を作成します。酸化剤と還元剤に注意してください。
10.実験室で4.48リットルの水素を得るのに必要な亜鉛の質量を決定します。
11.メタンと水蒸気の30m 3の混合物から、体積比1：2で、収率80％で得られる水素の質量と体積を決定します。
12.水素とa）フッ素、b）硫黄との相互作用で発生する反応の方程式を作成します。
13.次の反応スキームは、イオン性水素化物の主な化学的性質を示しています。

10.2酸素

a）化学元素酸素

元素の自然なシリーズでは、酸素の序数は8です。元素のシステムでは、酸素はVIAグループの2番目の期間にあります。
酸素は地球上で最も豊富な元素です。地殻では、1つおきの原子が酸素原子です。つまり、地球の大気、水圏、リソスフェアの酸素のモル分率は約50％です。酸素（物質）は空気の不可欠な部分です。空気中の酸素の体積分率は21％です。酸素（元素）は、水、多くのミネラル、そして植物や動物の一部です。人体には平均43kgの酸素が含まれています。
天然酸素は3つの同位体（16 O、17 O、18 O）で構成されており、そのうち最も軽い同位体16 Oが最も豊富であるため、酸素の原子量は16 D（15.9994 D）に近くなります。

b）酸素原子

あなたは酸素原子の以下の特徴に精通しています。

表29。酸素原子価

原子価状態		化学物質の例
		Al 2 O 3、Fe 2 O 3、Cr 2 O 3 *

	–II -私 0 +私 + II	H 2 O、SO 2、SO 3、CO 2、SiO 2、H 2 SO 4、HNO 2、HClO 4、COCl 2、H 2 O 2 O 2 ** O 2 F 2 OF 2
		NaOH、KOH、Ca（OH）2、Ba（OH）2 Na 2 O 2、K 2 O 2、CaO 2、BaO 2
		Li 2 O、Na 2 O、MgO、CaO、BaO、FeO、La 2 O 3

c）酸素分子

d）酸素（物質）

2Na + O 2 = Na 2 O2。

得られた過酸化ナトリウム（Na）2（O-O）の構造式。
酸素の中に置かれたくすぶっている破片が燃え上がる。これは、純粋な酸素を検出するための便利で簡単な方法です。
産業では、酸素は精留（複雑な蒸留）によって空気から得られ、実験室では、いくつかの酸素含有化合物を熱分解することによって得られます。
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2（200°C）;
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2（150°C、MnO 2-触媒）;
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2（400°C）
さらに、室温での過酸化水素の接触分解により、2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2（MnO 2は触媒です）。
純粋な酸素は、酸化が発生するプロセスを強化し、高温の炎を生成するために産業で使用されます。ロケットでは、酸化剤として液体酸素が使用されます。
酸素は、植物、動物、人間の生命を維持するために非常に重要です。通常の状態では、人は呼吸するのに十分な酸素を持っています。しかし、十分な空気がない、または空気がまったくない状態（飛行機、潜水作業中、宇宙船など）では、酸素を含む特別なガス混合物が呼吸用に準備されます。酸素は、呼吸困難を引き起こす病気の薬にも使用されます。

e）オゾンとその分子

オゾンO3は、酸素の2番目の同素体修飾です。
三原子オゾン分子は、2つの構造の中間にある角のある構造を持ち、次の式で表示されます。

3O 2 = 2O 3（）。

水分子の電子構造（図10.4 a）以前に詳細に調査しました（§7.10を参照）。
O-H結合の極性と角のある形状により、水分子は 電気双極子.

電気双極子の極性を特徴づけるために、「 電気双極子の電気モーメント」または単に " 双極子モーメント」.

化学では、双極子モーメントはデバイで測定されます：1 D = 3.34。 10-30Cl。 m

（H 2 O）= ,

どこ q 1と q 2-水素原子の部分電荷（+）、および-分子内の原子間O-H距離。なぜなら q 1 = q 2 = q、a、その後

水分子と他のいくつかの分子の実験的に決定された双極子モーメントを表に示します。

表30。いくつかの極性分子の双極子モーメント

分子	分子	分子

表31。水のいくつかの物理的特性

10.4。水素結合

すでにご存知のように、水素と酸素の電気陰性度の大きな違い（2.10と3.50）により、水分子の水素原子は大きな正の部分電荷を持っています（ q h = 0.33 e）、そして酸素原子はさらに大きな負の部分電荷を持っています（ q h = -0.66 e）。また、酸素原子には2つの孤立電子対があることを思い出してください。 sp 3-ハイブリッドAO。ある水分子の水素原子は別の分子の酸素原子に引き付けられ、さらに、水素原子の半分空の1s-AOは、酸素原子からの電子対を部分的に受け入れます。分子間のこれらの相互作用の結果として、特別なタイプの分子間結合、つまり水素結合が発生します。
水の場合、水素結合は次のように概略的に表すことができます。

最後の構造式では、3つの点（電子ではなく点線！）が水素結合を示しています。

液体フッ化水素では、その分子はかなり長い鎖の水素結合によって結合され、3次元ネットワークは液体および固体アンモニアで形成されます。
強度に関しては、水素結合は化学結合と他のタイプの分子間結合の中間にあります。水素結合のモルエネルギーは通常5〜50 kJ / molの範囲です。
固体水（つまり、氷の結晶）では、すべての水素原子が酸素原子に水素結合し、各酸素原子が2つの水素結合を形成します（両方の孤立した電子ペアを使用）。この構造により、水素結合の一部が切断され、分子がいくらか高密度に「パック」できる液体の水と比較して、氷が「緩く」なります。氷の構造のこの特徴は、他のほとんどの物質とは異なり、固体状態の水が液体状態よりも密度が低い理由を説明しています。水は4°Cで最大密度に達します。この温度では、多くの水素結合が切断されますが、熱膨張は密度にそれほど強い影響を与えません。
水素結合は私たちの生活の中で非常に重要です。水素結合が形成されなくなったと少し想像してみましょう。結果のいくつかを次に示します。

室温の水は、沸点が約–80°Cに下がるため、ガス状になります。
氷の密度は液体の水の密度よりも大きいため、すべての貯水池は底から凍結します。
DNAの二重らせんは存在しなくなり、さらに多くのことが起こります。

与えられた例は、この場合、私たちの惑星の自然が完全に異なるものになることを理解するのに十分です。

水素結合、その形成の条件。
エチルアルコールの式はCH3 –CH 2 –O –Hです。この物質の異なる分子のどの原子の間に水素結合が形成されていますか？それらの形成を説明するために構造式を作成します。
2.水素結合は、個々の物質だけでなく、溶液にも存在します。構造式を使用して、a）アンモニア、b）フッ化水素、c）エタノール（エチルアルコール）の水溶液で水素結合がどのように形成されるかを示します。 = 2H2O。
これらの反応は両方とも水中で絶えず同じ速度で起こるため、水中では平衡状態になります：2H 2 O AH 3 O + OH。
このバランスはと呼ばれます 自動プロトン分解の平衡水。