Ерөнхий ба органик бус хими

Лекц 6. Устөрөгч ба хүчилтөрөгч. Ус. Устөрөгчийн хэт исэл.

Устөрөгч

Устөрөгчийн атом бол химийн хамгийн энгийн объект юм. Хатуухан хэлэхэд, түүний ион - протон нь бүр ч хялбар байдаг. Анх 1766 онд Кавендишийн бичсэн. Энэ нэр нь Грек хэлнээс гаралтай. “Hydro genes” - ус үүсгэдэг.

Устөрөгчийн атомын радиус нь ойролцоогоор 0.5 * 10-10 м, түүний ион (протон) 1.2 * 10-15 м, эсвэл оройн 50 цагаас 1.2 * 22-3 цаг хүртэл эсвэл 50 метрээс (SCA диагональ) хүртэл байдаг. 1 мм.

Дараагийн 1-ийн элемент болох лити нь зөвхөн Li +-ийн хувьд 155 цагаас 68 цаг болж өөрчлөгддөг. Атомын хэмжээ ба түүний катионы (5 эрэмбийн хэмжээ) энэ ялгаа нь өвөрмөц юм.

Протон жижиг хэмжээтэй тул солилцоо хийдэг устөрөгчийн холбоо, голчлон хүчилтөрөгч, азот, фторын атомуудын хооронд. Устөрөгчийн бондын бат бэх чанар нь 10-40 кДж / моль бөгөөд энэ нь ихэнх энгийн бондын (органик молекул дахь 100-150 кДж / моль) тасрах энергиэс хамаагүй бага боловч 370 С-ийн дулааны хөдөлгөөний дундаж кинетик энергиэс их байдаг. (4 кДж / моль). Үүний үр дүнд амьд организмд устөрөгчийн холбоо урвуугаар тасарч, амин чухал үйл явцын явцыг баталгаажуулдаг.

Устөрөгч 14 К-д хайлж, 20.3 К-д буцалдаг (даралт 1 атм), шингэн устөрөгчийн нягтрал ердөө 71 г / л (уснаас 14 дахин хөнгөн) байна.

Ховордсон од хоорондын орчинд өдөөгдсөн устөрөгчийн атомууд нь n 733 → 732 хүртэлх шилжилттэй байсан ба 18 м долгионы урттай байсан нь 0.1 мм-ийн дараалалтай Бор радиустай (r \u003d n2 * 0.5 * 10-10 м) харгалзана. (!).

Сансар огторгуйн хамгийн түгээмэл элемент (атомын 88.6%, атомын 11.3% нь гелий, ердөө 0.1% нь бусад бүх элементийн атом юм).

4 H → 4 He + 26.7 MeV 1 eV \u003d 96.48 кЖ / моль

Протонууд 1/2 спинтэй байдаг тул устөрөгчийн молекулуудын гурван хувилбар байдаг.

параллель цөмийн спинтэй orthohydrogen o-H2, парахидроген p-H2 нь антипараллельээрэх ба хэвийн n-H2 - 75% орто-устөрөгч ба 25% пара-устөрөгчийн холимог. O-H2 → p-H2 хувиргалтаар 1418 J / mol ялгардаг.

Орто ба парахидрогенийн шинж чанарууд

Устөрөгчийн атомын масс нь хамгийн бага боломжтой тул түүний изотопууд - дейтерий D (2 H) ба тритий Т (3 Н) нь физик, химийн шинж чанараараа protium 1 H-ээс ихээхэн ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, органик нэгдэл дэх гидрогенүүдийн нэгийг нь деутериумаар орлуулах нь түүний чичиргээ (хэт улаан туяа) спектрт мэдэгдэхүйц тусгагдсан байдаг бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй молекулуудын бүтцийг бий болгох боломжийг олгодог. Ийм орлуулалтыг ("тэмдэглэгдсэн атомын арга") цогцолборын механизмыг бий болгоход ашигладаг

химийн ба биохимийн үйл явц. Мөшгих арга нь протийн оронд цацраг идэвхит тритийг (β-задрал, хагас задралын хугацаа 12.5 жил) ашиглахад онцгой мэдрэмтгий байдаг.

Протий ба дейтерийн шинж чанарууд

					Нягт, г / л (20 К)
Үндсэн арга устөрөгчийн үйлдвэрлэлүйлдвэрлэлд метан хөрвүүлэлт
эсвэл 800-11000 С-ийн температурт нүүрс усжуулах (катализатор):
CH4 + H2 O \u003d CO + 3 H2				10000 С-ээс дээш
"Усны хий": C + H2 O \u003d CO + H2
Дараа нь CO хувиргах: CO + H2 O \u003d CO2 + H2						4000 С, кобальтын исэл

Нийт: C + 2 H2 O \u003d CO2 + 2 H2

Устөрөгчийн бусад эх үүсвэрүүд.

Коксын хий: 55% орчим устөрөгч, 25% метан, 2% хүртэл хүнд нүүрсустөрөгч, 4-6% CO, 2% CO2, 10-12% азот.

Устөрөгч нь шаталтын бүтээгдэхүүн юм.

Si + Ca (OH) 2 + 2 NaOH \u003d Na2 SiO3 + CaO + 2 H2

1 кг пиротехникийн хольц тутамд 370 литр хүртэл устөрөгч ялгардаг.

Энгийн бодис хэлбэрийн устөрөгчийг аммиак үйлдвэрлэх, ургамлын гаралтай өөх тосыг гидрогенжүүлэх (хатууруулах), зарим металлын исэл (молибден, вольфрам) -ыг багасгах, гидрид (LiH, CaH2,

LiAlH4).

Урвалын энтальпи: H. + H. \u003d H2 нь -436 кДж / моль тул атомын устөрөгчийг өндөр температурт бууруулах "дөл" ("Лангмуйрын шатаагч") авахад ашигладаг. Цахилгаан нуман дахь устөрөгчийн урсгалыг 35000 С-т 30% атомчилдаг бөгөөд дараа нь атомуудыг дахин нэгтгэх үед 50,000 С-т хүрэх боломжтой.

Шингэрүүлсэн устөрөгчийг пуужингийн түлш болгон ашигладаг (хүчилтөрөгчийг харна уу). Хуурай замын тээврийн байгаль орчинд ээлтэй түлш амлаж байна; метал гидридын устөрөгчийн аккумлятор ашиглах туршилт хийгдэж байна. Жишээлбэл, LaNi5 хайлш нь ижил хэмжээний шингэний устөрөгчийн (хайлшийн эзэлхүүн) эзэлхүүнээс 1.5-2 дахин их устөрөгч шингээж чаддаг.

Хүчилтөрөгч

Нийтээр хүлээн зөвшөөрсөн өгөгдлөөр бол хүчилтөрөгчийг 1774 онд Ж.Пристли, бие даан К.Шийле нээжээ. Хүчилтөрөгчийг нээсэн түүх нь шинжлэх ухааны хөгжилд парадигмууд хэрхэн нөлөөлж байгааг харуулсан сайн жишээ юм (Хавсралт 1-ийг үзнэ үү).

Хүчилтөрөгчийг жинхэнэ огнооноос хамаагүй эрт нээсэн бололтой. 1620 онд хэн ч Темнед (Темзэд) Корнелиус ван Дреббелийн зохион бүтээсэн шумбагч онгоцоор явж болно. Арван хэдэн сэлүүрчдийн хүчин чармайлтын ачаар завь усан дор хөдөлсөн. Олон тооны гэрч нарын ярьснаар шумбагч онгоц зохион бүтээгч доторх агаарыг химийн аргаар “сэргээж” амьсгалын асуудлыг амжилттай шийдсэн байна. Роберт Бойл 1661 онд: "... Зохион бүтээгч завины механик бүтцээс гадна химийн уусмал (архи) агуулсан байсан.

шумбалтын гол нууц гэж үздэг байв. Агаарын амьсгалдаг хэсэг аль хэдийн дуусчихсан байсан тул завин дахь хүмүүсийн амьсгалыг төвөгтэй болгосон гэдэгт үе үе итгэж байхдаа энэ уусмалаар дүүргэсэн савыг онгойлгож, агаарыг хурдан нөхөж чадна. Амьсгалахад хангалттай урт хугацааны туршид тохирох амин чухал хэсгүүдийн ийм агууламжтай. "

Тайван байдалтай эрүүл хүн өдөрт 7200 литр агаарыг уушгаараа шахаж, 720 литр хүчилтөрөгчийг эргэлт буцалтгүй авдаг. 6 м3 эзэлхүүнтэй хаалттай өрөөнд хүн агааржуулалтгүйгээр 12 цаг, бие бялдрын ажил хийх боломжтой. Амьсгалахад хэцүү байгаа гол шалтгаан нь хүчилтөрөгчийн дутагдал биш юм нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хуримтлал0.3-аас 2.5% хүртэл.

Удаан хугацааны турш хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх гол арга нь "барийн" мөчлөг (хүчилтөрөгчийг Бриний аргаар олж авах) байсан.

BaSO4 -t- → BaO + SO3;

5000 C -\u003e

BaO + 0.5 O2 \u003d\u003d\u003d\u003d\u003d\u003d BaO2<- 7000 C

Дреббелийн нууц шийдэл нь устөрөгчийн хэт ислийн уусмал байж болно: BaO2 + H2 SO4 \u003d BaSO4 ↓ + H2 O2

Пиро-хольцыг шатаах үед хүчилтөрөгчийн гаралт: NaClO3 \u003d NaCl + 1.5 O2 + 50.5 кЖ

Энэ хольц нь 80% хүртэл NaClO3, 10% хүртэл төмрийн нунтаг, 4% барийн хэт исэл, шилэн ноос агуулдаг.

Хүчилтөрөгчийн молекул нь параметик (бараг хоёрдмол шинж чанартай) тул түүний үйл ажиллагаа өндөр байдаг. Органик бодисууд нь хэт исэл үүсэх үе шатанд агаарт исэлддэг.

Хүчилтөрөгч 54.8 К-д хайлж, 90.2 К-д буцалгана.

Хүчилтөрөгчийн элементийн аллотроп өөрчлөлт - озон O3 бодис. Дэлхийг биологийн озоноос хамгаалах нь маш чухал юм. 20-25 км-ийн өндөрт тэнцвэрийг тогтооно.

Хэт ягаан туяа<280 нм		Хэт ягаан туяа 280-320нм
O2 ----\u003e 2 O *	O * + O2 + M -\u003e O3	O3 -------	\u003e O2 + O
	(M - N2, Ar)

1974 онд 25 км-ээс дээш өндөрт фреоноос үүсдэг атомын хлор озоны задралыг "озон" хэт ягаан туяаг орлож байгаа мэт хурдасгадаг болохыг олж тогтоосон. Энэхүү хэт ягаан туяа нь арьсны хорт хавдар үүсгэх чадвартай (АНУ-д жилд 600 мянган тохиолдол гардаг). Аэрозолийн лаазанд фреоныг хориглох нь АНУ-д 1978 оноос хойш хэрэгжиж эхэлсэн.

1990 оноос хойш хориотой бодисын жагсаалтад (92 оронд) CH3 CCl3, CCl4, хлоржуулсан бромгидрокарбон зэрэг орно.Үүний үйлдвэрлэл 2000 он хүртэл буурчээ.

Хүчилтөрөгч дэх устөрөгчийн шаталт

Урвал нь маш нарийн төвөгтэй (3-р лекцийн диаграмм) тул практик хэрэглээ эхлэхээс өмнө урт хугацааны судалгаа хийх шаардлагатай байв.

1969 оны 7-р сарын 21-нд дэлхийн анхны хүн - Н.Армстронг Саран дээр алхав. Санчир гариг \u200b\u200b5 пуужин (зохион бүтээсэн Вернер фон Браун) нь гурван үе шаттай. Эхнийх нь керосин ба хүчилтөрөгч, хоёр дахь, гурав дахь нь шингэн устөрөгч ба хүчилтөрөгч агуулдаг. Нийт 468 тонн шингэн O2 ба H2. 13 удаа амжилттай хөөргөсөн.

1981 оны 4-р сараас хойш АНУ сансрын хөлөгт нисч байна: 713 тонн шингэн O2 ба H2, мөн тус бүр нь 590 тонн жинтэй хоёр хатуу түлш өдөөгч (хатуу түлшний нийт масс 987 тонн). Эхний 40 км нь TTU руу авирсан бөгөөд 40-13 км-ийн зайд хөдөлгүүрүүд устөрөгч, хүчилтөрөгчөөр ажилладаг.

1987 оны 5-р сарын 15. Энержиагийн анхны хөөрөлт, 1988 оны 11-р сарын 15-нд Бураны анхны бөгөөд цорын ганц нислэг болжээ. Эхний жин нь 2400 тонн, түлшний масс (керосин доторх)

хажуугийн тасалгаа, шингэн O2 ба H2) 2000 тн. Хөдөлгүүрийн чадал 125000 МВт, даац 105 тн.

Шаталт нь үргэлж зохицуулж, амжилтанд хүрч чаддаггүй.

1936 онд дэлхийн хамгийн том устөрөгчийн LZ-129 "Хинденбург" хөлөг онгоц үйлдвэрлэв. Эзэлхүүн нь 200,000 м3, урт нь 250 м, голч нь 41,2 м, тус бүр нь 1100 морины хүчтэй 4 хөдөлгүүрийн ачаар хурд нь 135 км / цаг, ачаа нь 88 тонн, дирижабль Атлантын далайгаар 37 нислэг хийсэн. 3 мянга гаруй зорчигч тээвэрлэжээ.

1937 оны 5-р сарын 6-нд АНУ-д залгахад дирижабль дэлбэрч шатжээ. Боломжит шалтгаануудын нэг нь хорлон сүйтгэх ажиллагаа юм.

1986 оны 1-р сарын 28-нд нислэгийн 74 дэх секундэд Челленджер долоон сансрын нисгэгчтэй дэлбэрч, Shuttle системийн 25 дахь нислэг болжээ. Үүний шалтгаан нь хатуу түлшний хурдасгуурын согог юм.

Жагсаал:

тэсрэх хийн дэлбэрэлт (устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимог)

Түлшний эсүүд

Энэхүү шаталтын урвалын техникийн чухал хувилбар нь процессыг хоёр хэсэгт хуваах явдал юм.

устөрөгчийн электрод исэл (анод): 2 H2 + 4 OH– - 4 e– \u003d 4 H2 O

хүчилтөрөгчийн цахилгаан бууруулалт (катод): O2 + 2 H2 O + 4 e– \u003d 4 OH–

Ийм "шаталт" явуулдаг систем - мазут... Ашигт ажиллагаа нь дулааны цахилгаан станцынхаас хамаагүй өндөр байдаг

дулаан үйлдвэрлэх тусгай үе шат. Хамгийн их үр ашиг \u003d ∆ G / ∆ H; устөрөгчийн шаталтын хувьд 94% -ийг авдаг.

Үр нөлөө нь 1839 оноос хойш мэдэгдэж байсан боловч анхны ажиллагаатай түлшний эсүүд хэрэгжиж эхэлсэн.

20-р зууны төгсгөлд сансарт (Gemini, Apollo, Shuttle - АНУ, Буран - ЗХУ).

Түлшний эсийн хэтийн төлөв [17]

Вашингтонд болсон эрдэм шинжилгээний бага хурал дээр Ballard Power Systems-ийн төлөөлөгч хэлэхдээ түлшний эсийн хөдөлгүүр нь эрчим хүчний зардлыг бууруулах, удаан эдэлгээтэй болгох, үйлдвэрийн хэмжээг багасгах, хурдан асаах чадвар гэсэн дөрвөн үндсэн шалгуурыг хангасан тохиолдолд арилжааны шинж чанартай болно гэж онцоллоо. хүйтэн цаг агаарт ... Түлшний эсийн үйлдвэрээс гаргаж авсан нэг киловатт энергийн өртөгийг 30 доллар болгож бууруулах ёстой. Харьцуулбал 2004 онд ижил үзүүлэлт 103 доллар байсан бол 2005 онд 80 долларт хүрэх төлөвтэй байна. Энэ үнэд хүрэхийн тулд жилд дор хаяж 500 мянган хөдөлгүүр үйлдвэрлэх шаардлагатай байна. Европын эрдэмтэд таамаглалдаа илүү няхуур ханддаг бөгөөд автомашины салбарт түлшний устөрөгчийн эсийг арилжааны зорилгоор ашиглах нь 2020 он хүртэл эхлэхгүй гэж үздэг.

10.1 Устөрөгч

"Устөрөгч" гэсэн нэр нь химийн элемент ба энгийн бодисын аль алиныг нь хэлнэ. Элемент устөрөгч устөрөгчийн атомуудаас бүрдэнэ. Энгийн бодис устөрөгчустөрөгчийн молекулуудаас бүрдэнэ.

a) Химийн элемент устөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд устөрөгчийн дэс дараалсан тоо нь 1. Элементүүдийн системд устөрөгч нь IA буюу VIIA бүлэгт эхний үе байна.

Устөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн их тархсан элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь устөрөгчийн атомын молийн фракц (бүгдийг нь дэлхийн царцдас гэж нэрлэдэг) 0.17 байна. Энэ нь ус, олон ашигт малтмал, газрын тос, байгалийн хий, ургамал, амьтанд байдаг. Хүний биед дунджаар 7 кг орчим устөрөгч байдаг.

Устөрөгчийн гурван изотоп байдаг:
а) хөнгөн устөрөгч - protium,
б) хүнд устөрөгч - дейтериум (D),
в) хэт хүнд устөрөгч - тритий (T).

Тритиум бол тогтворгүй (цацраг идэвхт) изотоп тул байгальд бараг байдаггүй. Deuterium тогтвортой, гэхдээ маш бага нь: w D \u003d 0.015% (хуурай газрын бүх устөрөгчийн массын). Тиймээс устөрөгчийн атомын масс 1 D (1.00794 D) -ээс маш бага ялгаатай байна.

б) Устөрөгчийн атом

Химийн курсын өмнөх хэсгүүдээс та устөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг байсан.

Устөрөгчийн атомын валентын чадварыг нэг валентын тойрог замд нэг электрон байгаагаар тодорхойлно. Өндөр иончлолын энерги нь устөрөгчийн атомыг электроноос татгалзах чадваргүй болгодог бөгөөд электронтой хэт ойр биш энерги нь түүнийг хүлээн авахад бага зэргийн хандлагад хүргэдэг. Үүний үр дүнд химийн системд H катион үүсэх боломжгүй бөгөөд H анионтой нэгдлүүд нь тийм ч тогтвортой биш юм. Тиймээс устөрөгчийн атомын хувьд хамгийн өвөрмөц шинж чанар нь нэг электроноос болж бусад атомуудтай ковалент холбоо үүсгэдэг. Мөн анион үүссэн тохиолдолд, мөн ковалент бонд үүссэн тохиолдолд устөрөгчийн атом нь моновалент юм.
Энгийн бодисын хувьд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн түвшин нь тэг байдаг, ихэнх нэгдлүүдэд устөрөгч нь + I исэлдэлтийн түвшинг харуулдаг бөгөөд зөвхөн устөрөгчийн хамгийн бага электрон сөрөг элементийн гидридүүдэд исэлдэлтийн төлөв –I байна.
Устөрөгчийн атомын валентын чадавхийн талаархи мэдээллийг хүснэгт 28-д үзүүлэв. Устөрөгчийн атомын аль ч атомтай нэг ковалент холбоогоор холбогдсон валентын төлөвийг хүснэгтэд "H-" тэмдгээр тэмдэглэв.

Хүснэгт 28.Устөрөгчийн атомын валентын чадвар

Валенцийн байдал				Химийн бодисын жишээ
			Би 0 –Би	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

в) Устөрөгчийн молекул

Дататомын устөрөгчийн молекул H 2 нь устөрөгчийн атомууд тэдгээрийн хувьд боломжтой цорын ганц ковалент холбоогоор холбогдсон үед үүсдэг. Бонд нь солилцооны механизмаар үүсдэг. Электрон үүл давхцаж байгаа тул энэ нь s-bond (Зураг 10.1) болон). Атомууд ижил байдаг тул холбоо нь туйлшралгүй байдаг.

Устөрөгчийн молекул дахь атом хоорондын зай (илүү нарийвчлалтай бол атомууд тэнцвэрждэг тул атом хоорондын тэнцвэрт зай) r(H - H) \u003d 0.74 A (зураг 10.1 онд), энэ нь тойрог замын радиусын нийлбэрээс хамаагүй бага юм (1.06 A). Үүний үр дүнд холбосон атомуудын электрон үүл нь гүн давхцдаг (Зураг 10.1) б), устөрөгчийн молекул дахь холбоо хүчтэй байдаг. Үүнийг холбох энергийн нэлээд том утга (454 кДж / моль) нотолж байна.
Хэрэв бид молекулын хэлбэрийг хилийн гадаргуугаар (электрон үүлний хилийн гадаргуутай төстэй) тодорхойлвол устөрөгчийн молекул нь бага зэрэг гажигтай (сунасан) бөмбөрцөг хэлбэртэй байна гэж хэлж болно (Зураг 10.1 r).

d) Устөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Бага хэмжээгээр энэ нь хоргүй юм. Хатуу устөрөгч 14 К (-259 ° С) -т хайлж, шингэн устөрөгч 20 К (-253 ° С) -т буцалгана. Бага хайлах ба буцлах цэгүүд, шингэн устөрөгчийн оршин тогтнох температурын маш бага хязгаар (мөн зөвхөн 6 ° C), мөн хайлмал молийн дулаан (0.117 кДж / моль) ба ууршилт (0.903 кЖ / моль) бага утга устөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо маш сул байгааг харуулж байна.
Устөрөгчийн нягтрал r (H 2) \u003d (2 г / моль) :( 22.4 л / моль) \u003d 0.0893 г / л. Харьцуулахын тулд: агаарын дундаж нягтрал 1.29 г / л байна. Энэ нь устөрөгч агаараас 14.5 дахин хөнгөн гэсэн үг юм. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй.
Өрөөний температурт устөрөгч идэвхгүй боловч халах үед олон бодисуудтай урвалд ордог. Эдгээр урвалын үед устөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн түвшинг ихэсгэж бууруулж болно: Н 2 + 2 д - \u003d 2Н -I, Н 2 - 2 д - \u003d 2H + I.
Эхний тохиолдолд устөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис, жишээлбэл, натри эсвэл кальцитай урвалд ороход: 2Na + H 2 \u003d 2NaH, ( т) Ca + H 2 \u003d CaH 2. ( т)
Гэхдээ устөрөгчийг багасгах шинж чанар нь илүү онцлог шинж чанартай байдаг: O 2 + 2H 2 \u003d 2H 2 O, ( т)
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O ( т)
Халаахад устөрөгчийг зөвхөн хүчилтөрөгчөөр бус бусад зарим метал бус исэлддэг, жишээлбэл, фтор, хлор, хүхэр, тэр ч байтугай азот.
Лабораторид урвалын үр дүнд устөрөгчийг гаргаж авдаг

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Цайрын оронд та төмөр, хөнгөн цагаан, бусад зарим металл, харин хүхрийн хүчил биш харин бусад шингэрүүлсэн хүчил хэрэглэж болно. Үүссэн устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлэх аргаар туршилтын хоолойд цуглуулдаг (Зураг 10.2-ыг үзнэ үү) б) эсвэл зүгээр л урвуу колбонд хийж болно (10.2-р зураг) болон).

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг никель катализаторын оролцоотойгоор 800 ° С-т усны ууртай харилцан үйлчлэлцэх замаар байгалийн хий (ихэвчлэн метан) -аас их хэмжээгээр гаргаж авдаг.

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 ( т, Ni)

эсвэл нүүрсийг өндөр температурт усны уураар боловсруулдаг.

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. ( т)

Цэвэр устөрөгчийг уснаас цахилгаан гүйдэл (электролизийн нөлөөгөөр) задалж уснаас гаргаж авдаг.

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

Гидридууд (устөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд) -ийг үндсэн хоёр төрөлд хуваадаг.
a) дэгдэмхий (молекулын) гидрид,
б) давстай төстэй (ион) гидридууд.
IVA - VIIA элементүүд ба бор нь молекул гидрид үүсгэдэг. Эдгээрээс метал бус элементийг үүсгэдэг элементийн гидридууд л тогтвортой байдаг.

B 2 H 6; CH 4; NH 3; H 2 O; ЭМС
SiH 4; PH 3; H 2 S; HCl
AsH 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; Сайн байна уу
Усыг эс тооцвол өрөөний температурт байгаа эдгээр бүх нэгдлүүд нь хийн бодисууд тул "дэгдэмхий гидридууд" гэж нэрлэдэг.
Металл бус элементүүдийг бүрдүүлдэг зарим элементүүд нь илүү төвөгтэй гидридуудад байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ерөнхий томъёо С-тэй нэгдэл үүсгэдэг n H 2 n+2, C n H 2 n , C n H 2 n–2 болон бусад, хаана n маш том байж болно (эдгээр нэгдлүүдийг органик хими судалдаг).
Ионы гидридууд нь шүлтлэг, шүлтлэг газрын элементүүд, магнийн гидридууд орно. Эдгээр гидридуудын талстууд нь H анионууд ба хамгийн өндөр исэлдэлттэй металл катионуудаас бүрддэг Me эсвэл Me 2 (элементүүдийн системийн бүлгээс хамаарч).

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

Ионы болон бараг бүх молекулын гидридууд (H 2 O ба HF-ээс бусад) нь бууруулагч бодисууд боловч ионы гидридууд нь молекулаас хамаагүй хүчтэй бууруулдаг шинж чанартай байдаг.
Гидридуудаас гадна устөрөгч нь гидроксид ба зарим давсны нэг хэсэг юм. Эдгээр илүү төвөгтэй устөрөгчийн нэгдлүүдийн шинж чанарыг та дараах бүлгүүдээс олж мэдэх болно.
Энэ салбарт үйлдвэрлэсэн устөрөгчийн гол хэрэглэгчид нь аммиакийг азот, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг аммиак ба азотын бордоо үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүд юм.

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( R, т, Pt - катализатор).

Их хэмжээний устөрөгчийг метилийн спирт (метанол) -ийг 2H 2 + CO \u003d CH 3 OH ( т, ZnO - катализатор), мөн хлор ба устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг устөрөгчийн хлоридын үйлдвэрлэлд:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

Заримдаа устөрөгчийг металлургийн цэвэр металлын үйлдвэрлэлд бууруулагч бодис болгон ашигладаг, жишээлбэл: Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O.

1. а) протий, б) дейтерий, в) тритийн бөөмүүд ямар хэсгүүд вэ?
2. Устөрөгчийн атомын иончлолын энергийг бусад элементийн атомын иончлолын энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанараараа аль элемент устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электронтой ижил төстэй энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалент бондын туйлшралын чиглэл ба нэгдлүүд дэх устөрөгчийн исэлдэлтийн түвшинг харьцуулна уу: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. Устөрөгчийн хамгийн энгийн молекул, бүтэц, орон зайн томъёог бич. Аль нь ихэвчлэн ашиглагддаг вэ?
6. Ихэнхдээ: "Устөрөгч агаараас хөнгөн" гэж хэлдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ? Энэ илэрхийлэлийг хэзээ шууд утгаар нь авч болох вэ, хэзээ болохгүй вэ?
7. Калийн ба кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, устөрөгчийн сульфид, бромын устөрөгчийн бүтцийн томъёог гарга.
8. Устөрөгчийн хайлш ба ууршилтын молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүний утгыг тодорхойл.
9. Устөрөгчийн химийн үндсэн шинж чанарыг харуулсан дөрвөн урвал тус бүрт электрон баланс гарга. Исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодисыг тэмдэглэ.
10. 4.48 литр устөрөгчийг лабораторийн аргаар авахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 1: 2 эзэлхүүнтэй харьцаагаар авсан метан ба усны уурын 30 м 3 хольцоос гаргаж авах устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойлно.
12. Устөрөгч а) фтортой, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэлцэхэд үүсэх урвалын тэгшитгэлийг гарга.
13. Ионы гидридын химийн үндсэн шинж чанарыг дараахь урвалын схемүүд харуулав.

a) MH + O 2 MOH ( т); б) MH + Cl 2 MCl + HCl ( т);
c) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl (p) MCl + H 2
Энд М нь литий, натри, кали, рубидиум эсвэл цезий юм. М нь натри байвал харгалзах урвалын тэгшитгэлийг бич. Кальцийн гидридын химийн шинж чанарыг урвалын тэгшитгэлээр тайлбарла.
14. Электрон балансын аргыг ашиглан дараахь урвалын тэгшитгэлийг байгуулж, зарим молекулын гидридын буурах шинж чанарыг харуулав.
a) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( т); б) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( т); в) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( т).

10.2 Хүчилтөрөгч

Устөрөгчийн нэгэн адил "хүчилтөрөгч" гэдэг үг нь химийн элемент ба энгийн бодисын аль алиных нь нэр юм. Энгийн бодисоос гадна " хүчилтөрөгч"(диоксиген) химийн хүчилтөрөгчийн элемент нь "хэмээх өөр нэг энгийн бодис үүсгэдэг. озон "(гурван хүчилтөрөгч). Эдгээр нь хүчилтөрөгчийн аллотроп өөрчлөлт юм. Хүчилтөрөгчийн бодис нь хүчилтөрөгчийн молекул O2, озон нь озоны O 3 молекулаас бүрдэнэ.

a) Химийн элементийн хүчилтөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд хүчилтөрөгчийн эрэмбийн тоо 8. Элементүүдийн системд хүчилтөрөгч нь VIA бүлэгт хоёрдугаар үед байна.
Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн их тархсан элемент юм. Дэлхийн царцдаст хоёр дахь атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом бөгөөд өөрөөр хэлбэл дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгчийн молийн хэсэг нь 50% орчим байдаг. Хүчилтөрөгч (бодис) нь агаарын салшгүй хэсэг юм. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь усны хэсэг, олон эрдэс бодис, түүнчлэн ургамал, амьтан юм. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O ба 18 O) бүрддэг бөгөөд үүнээс хамгийн хөнгөн изотоп 16 O хамгийн их байдаг тул хүчилтөрөгчийн атом масс 16 D (15.9994 D) -тэй ойролцоо байна.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Та хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг.

Хүснэгт 29. Хүчилтөрөгчийн атомын валент

Валенцийн байдал				Химийн бодисын жишээ
				Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 *
			–II –Би 0 + Би + 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 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

* Эдгээр оксидыг ионы нэгдэл гэж үзэж болно.
** Молекул дахь хүчилтөрөгчийн атомууд нь тодорхой валентын төлөвт ордоггүй; энэ бол зөвхөн хүчилтөрөгчийн атомын исэлдэлтийн түвшин тэгтэй тэнцүү бодисын жишээ юм
Өндөр иончлолын энерги (устөрөгч гэх мэт) нь хүчилтөрөгчийн атомаас энгийн катион үүсгэдэг. Электронтой ижил төстэй энерги нь нэлээд өндөр (устөрөгчөөс бараг хоёр дахин их) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атом электрон хавсарч, O 2A анион үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ хүчилтөрөгчийн атомыг электроноор ойртуулах энерги нь галоген атомууд болон VIA бүлгийн бусад элементүүдээс бага хэвээр байна. Тиймээс хүчилтөрөгчийн анион ( исэл ион) зөвхөн элементүүдтэй хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдэд байдаг бөгөөд атомууд нь электроныг маш амархан өгдөг.
Хосгүй хоёр электроныг нийгэмшүүлснээр хүчилтөрөгчийн атом нь хоёр ковалент холбоо үүсгэдэг. Өдөөх боломжгүй тул хоёр ганц хос электронууд зөвхөн донор-акцепторын харилцан үйлчлэлд ордог. Ийнхүү бонд ба эрлийзжүүлэлтийн олон ургалтыг үл тоомсорлож хүчилтөрөгчийн атом нь таван валентын төлөвийн аль нэгэнд байж болно (Хүснэгт 29).
Хүчилтөрөгчийн атомын хамгийн онцлог шинж чанар нь валентын төлөв юм В k \u003d 2, өөрөөр хэлбэл хосгүй хоёр электроноос болж хоёр ковалент холбоо үүсдэг.
Хүчилтөрөгчийн атомын цахилгаан сөрөг чанар маш өндөр (зөвхөн фторын хувьд илүү өндөр байдаг) нь түүний ихэнх нэгдлүүд хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн түвшинг -II-тэй болгодог. Хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөв байдлын бусад утгыг харуулдаг бодисууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг Хүснэгт 29-т жишээ болгон харуулсан бөгөөд харьцуулсан тогтвортой байдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.3.

в) Хүчилтөрөгчийн молекул

Диатомын хүчилтөрөгчийн молекул O 2 нь хосгүй хоёр электрон агуулдаг болохыг туршилтаар тогтоожээ. Валентийн бондын аргыг ашиглан энэ молекулын ийм электрон бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь ковалент шинж чанартай ойролцоо байдаг. Хүчилтөрөгчийн молекул нь туйлшралгүй байдаг. Атом хоорондын зай ( r o - o \u003d 1.21 A \u003d 121 nm) нь энгийн холбоогоор холбогдсон атомуудын хоорондын зайгаас бага байна. Молийн холбох энерги нь нэлээд өндөр бөгөөд 498 кДж / моль байна.

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Хатуу хүчилтөрөгч 55 К (-218 ° С) -т хайлж, шингэн хүчилтөрөгч 90 К (-183 ° С) -т буцалгана.
Хатуу ба шингэн хүчилтөрөгчийн молекул хоорондын холбоо нь устөрөгчийнхээс арай илүү хүчтэй байдаг нь шингэн хүчилтөрөгч (36 ° C), уурших (0.446 кДж / моль) ба молийн өндөр температур (6, 83) кДж / моль).
Хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг: 0 0С-т зөвхөн 5 боть хүчилтөрөгч (хий!) 100 боть усанд уусна (шингэн!).
Хүчилтөрөгчийн атомууд электроныг хавсаргах өндөр хандлага, өндөр цахилгаан сөрөг чанар нь хүчилтөрөгч нь зөвхөн исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь ялангуяа өндөр температурт илэрдэг.
Хүчилтөрөгч нь олон металуудтай урвалд ордог: 2Ca + O 2 \u003d 2CaO, 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4 ( т);
металл бус: C + O 2 \u003d CO 2, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
ба нарийн төвөгтэй бодисууд: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2SO 2.

Ихэнх тохиолдолд ийм урвалын үр дүнд янз бүрийн оксидыг олж авдаг (II бүлэг § 5-ийг үзнэ үү), гэхдээ идэвхитэй шүлтлэг металлууд, жишээлбэл натри нь шатаах замаар хэт исэл болж хувирдаг.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт исэл (Na) 2 (O-O) -ийн бүтцийн томъёо.
Хүчилтөрөгч дотор байрлуулсан шатаж буй хэлтэрхий дүрэлзэнэ. Энэ бол цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэхэд тохиромжтой, хялбар арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас шулуутгах замаар (нарийн төвөгтэй нэрэлт), мөн хүчилтөрөгч агуулсан зарим нэгдлийг дулааны задралд оруулах замаар лабораторид гаргаж авдаг.
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
мөн үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт исэлийг каталитик задралаар: 2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 бол катализатор).
Цэвэр хүчилтөрөгчийг исэлдэлт явагдах процессыг эрчимжүүлж, өндөр температурт дөл үүсгэх зорилгоор аж үйлдвэрт ашигладаг. Пуужингийн үйлдвэрлэлд шингэн хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний \u200b\u200bамьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой. Хэвийн нөхцөлд хүн амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгчтэй байдаг. Гэхдээ агаар хангалтгүй эсвэл огт байхгүй нөхцөлд (онгоцонд, шумбах ажил хийх, сансрын хөлөг гэх мэт) амьсгалахад хүчилтөрөгч агуулсан тусгай хийн хольц бэлтгэдэг. Хүчилтөрөгчийг анагаах ухаанд амьсгалахад бэрхшээлтэй өвчинд хэрэглэдэг.

e) озон ба түүний молекулууд

Озон O 3 бол хүчилтөрөгчийн хоёр дахь аллотроп өөрчлөлт юм.
Гурван атомын озоны молекул нь хоёр бүтцийн хоорондох өнцгийн бүтэцтэй бөгөөд дараахь томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.

Озон бол хурц үнэртэй хар хөх хий юм. Хүчтэй исэлдүүлэх үйлчилгээтэй тул энэ нь хортой байдаг. Озон нь хүчилтөрөгчөөс нэг дахин хагас "хүнд" бөгөөд хүчилтөрөгчөөс ялимгүй илүү байдаг тул бид усанд уусах болно.
Аянга цахилгаан урсах үед хүчилтөрөгчөөр агаар мандалд озон үүсдэг.

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Хэвийн температурт озон аажмаар хүчилтөрөгч болж хувирдаг бөгөөд халах үед энэ процесс дэлбэрэлт дагалдана.
Озон нь дэлхийн агаар мандлын "озоны давхарга" гэж нэрлэгддэг бөгөөд дэлхийн бүх амьдралыг нарны цацрагийн хортой нөлөөнөөс хамгаалдаг.
Зарим хотуудад ундны усыг ариутгах (ариутгах) зорилгоор хлорын оронд озон ашигладаг.

Дараахь бодисуудын бүтцийн томъёог зур: 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. Эдгээр бодисуудыг нэрлэ. Эдгээр нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн атомын валентын төлөв байдлыг тодорхойл.
Хүчилтөрөгчийн атом тус бүрийн валентын болон исэлдэлтийн түвшинг тодорхойл.
2. Литий, магни, хөнгөн цагаан, цахиур, улаан фосфор, селений хүчилтөрөгчийн шаталтын урвалын тэгшитгэлийг хий (селений атомууд исэлдэлтийн төлөв хүртэл исэлддэг + IV, бусад элементүүдийн атомууд хамгийн өндөр исэлдэлт хүртэл). Эдгээр урвалын үр дүнд ямар оксидууд ордог вэ?
3. 9 литр хүчилтөрөгчөөс, б) 8 г хүчилтөрөгчөөс (ердийн нөхцөлд) хэдэн литр озон авах боломжтой вэ?

Ус бол дэлхийн царцдасын хамгийн их агууламжтай бодис юм. Дэлхийн усны массыг 10 18 тонн гэж тооцдог. Ус бол манай гаригийн гидросферийн үндэс суурь бөгөөд үүнээс гадна агаар мандалд агуулагддаг бөгөөд мөс хэлбэрээр дэлхийн туйлын бүрхүүл, өндөрлөг мөсөн голыг бүрдүүлдэг бөгөөд мөн янз бүрийн чулуулгийн нэг хэсэг юм. Хүний бие дэх усны массын хэмжээ 70 орчим хувьтай байдаг.
Ус нь бүх гурван төлөв байдалд өөрийн гэсэн нэртэй байдаг цорын ганц бодис юм.

Усны молекулын электрон бүтэц (Зураг 10.4.) болон) бид өмнө нь нарийвчлан судалж үзсэн (§ 7.10-ыг үзнэ үү).
O - H бондын туйлшрал ба өнцгийн хэлбэрээс шалтгаалан усны молекул нь цахилгаан диполь.

Цахилгаан диполын туйлшралыг тодорхойлохын тулд физик хэмжигдэхүүнийг " цахилгаан диполын цахилгаан момент "эсвэл зүгээр л " диполийн мөч ".

Химийн хувьд диполын моментийг Дебисээр хэмждэг: 1 D \u003d 3.34. 10-30 Cl. м

Усны молекулд хоёр туйлт ковалент холбоо, өөрөөр хэлбэл тус бүр өөрийн гэсэн диполын момент (ба) гэсэн хоёр цахилгаан дипол байдаг. Молекулын диполын нийт момент нь эдгээр хоёр моментийн векторын нийлбэртэй тэнцүү байна (Зураг 10.5):

(H 2 O) \u003d ,

хаана q 1 ба q 2 - устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэг (+) ба молекул дахь атом хоорондын O - H зай. Учир нь q 1 = q 2 = q, а, дараа нь

Усны молекул болон бусад зарим молекулуудын туршилтаар тодорхойлсон диполын моментуудыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 30.Зарим туйлт молекулуудын диполын моментууд

Молекул		Молекул		Молекул

Усны молекулын диполийн шинж чанарыг харгалзан дараахь байдлаар бүдүүвчилсэн байдлаар дүрсэлдэг.
Цэвэр ус нь өнгөгүй шингэн, амтгүй, үнэргүй байдаг. Усны физик шинж чанаруудын заримыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 31.Усны зарим физик шинж чанарууд

Ууршилт ба ууршилтын молийн халалтын том хэмжээ (устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хэмжээнээс их байх дараалал) нь усны молекулууд хатуу ба шингэн бодисын хооронд нягт нягт холбоотой болохыг харуулж байна. Эдгээр холболтыг " устөрөгчийн бонд ".

ЦАХИЛГААН ДИПОЛ, ДИПОЛИЙН МОМЕНТ, БАРИЛГЫН УЛС, МОЛЕКУЛИЙН УЛС ТӨР.
Усны молекул дахь холбоо үүсэхэд хүчилтөрөгчийн атомын хэдэн валентын электронууд оролцдог вэ?
2. Усны молекул дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд ямар орбиталь давхцдаг вэ?
3. Устөрөгчийн хэт ислийн молекул дахь H 2 O 2 дахь холбоо үүсэх диаграммыг гарга. Энэ молекулын орон зайн бүтцийн талаар та юу хэлж чадах вэ?
4. HF, HCl ба HBr молекулуудын атом хоорондын зай тус тус 0.92; 1.28 ба 1.41. Диполын моментын хүснэгтийг ашиглан эдгээр молекул дахь устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийг тооцоолж харьцуул.
5. Устөрөгчийн сульфидын молекул дахь атом хоорондын зай S - H нь 1.34, бондын хоорондох өнцөг нь 92 ° байна. Хүхэр ба устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийн утгыг тодорхойл. Хүхрийн атомын валентын орбиталыг эрлийзжүүлэх талаар та юу хэлж чадах вэ?

10.4. Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цахилгаан хамаарлын ялгаа (2.10 ба 3.50) -аас ихээхэн ялгаатай тул усны молекул дахь устөрөгчийн атом нь эерэг эерэг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h \u003d 0.33 д) ба хүчилтөрөгчийн атом нь бүр ч илүү сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h \u003d -0.66 д). Хүчилтөрөгчийн атом нь тус бүрдээ хоёр ганц хос электрон байдаг гэдгийг санаарай sp 3-эрлийз AO. Нэг усны молекулын устөрөгчийн атом нь өөр молекулын хүчилтөрөгчийн атомд татагддаг бөгөөд үүнээс гадна устөрөгчийн атомын хагас хоосон 1s-AO нь хүчилтөрөгчийн атомын хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондох эдгээр харилцан үйлчлэлийн үр дүнд молекулын тусгай холболт үүсдэг - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоог дараахь байдлаар бүдүүвчлэн илэрхийлж болно.

Сүүлийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (электрон биш, тасархай шугам!) Устөрөгчийн холбоог харуулав.

Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн усны молекулуудын хооронд байдаггүй. Хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд үүсдэг.
1) молекул нь хүчтэй туйлын N - E холболттой (E нь хангалттай цахилгаан сөрөг элементийн атомын тэмдэг юм),
2) молекул нь том сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй Е атом ба ганц электрон хос агуулдаг.
Е элемент нь фтор, хүчилтөрөгч, азот байж болно. Хэрэв Е нь хлор эсвэл хүхэр байвал устөрөгчийн холбоо хамаагүй сул байдаг.
Молекулуудын хооронд устөрөгчийн холбоо бүхий бодисын жишээ: фторт устөрөгч, хатуу эсвэл шингэн аммиак, этилийн спирт болон бусад олон зүйл.

Шингэн устөрөгчийн фторид түүний молекулууд нэлээд урт гинжээр устөрөгчийн холбоогоор холбогддог бөгөөд гурван хэмжээст сүлжээ нь шингэн ба хатуу аммиакаар үүсдэг.
Хүч чадлын хувьд устөрөгчийн холбоо нь химийн холбоо ба бусад төрлийн молекул хоорондын холбооны хооронд завсрын холбоо юм. Устөрөгчийн бондын молийн энерги нь ихэвчлэн 5-50 кДж / моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстуудад) бүх устөрөгчийн атомууд хүчилтөрөгчийн атомуудтай холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр устөрөгчийн хоёр холбоо үүсгэдэг (хоёулаа ганц электрон хосыг ашигладаг). Энэхүү бүтэц нь мөсийг устөрөгчийн зарим холбоо тасарч, молекулууд арай илүү нягтралтай "савлах" чадвартай шингэн устай харьцуулахад "сул" болдог. Мөсний бүтцийн энэ онцлог шинж чанар нь бусад ихэнх бодисоос ялгаатай нь хатуу төлөвт байгаа ус шингэн төлөвөөс бага нягтралтай байдгийг тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралд 4 0С-т хүрдэг - ийм температурт устөрөгчийн олон холбоо тасарч, дулааны тэлэлт нягтралд төдийлөн нөлөөлдөггүй.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж нэг хором төсөөлье. Зарим үр дагаврыг энд оруулав.

• өрөөний температурт ус хий үүсэх болно, учир нь буцалгах цэг нь -80 ° C хүртэл буурах болно;
• мөсний нягтрал нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усан сангууд ёроолоос хөлдөх болно;
• дНХ-ийн давхар спираль оршин тогтнохоо болих болно.

Энэ тохиолдолд манай гаригийн байгаль огт өөр болно гэдгийг ойлгоход хангалттай жишээнүүд хангалттай.

ГИДРОГЕНИЙ БОНД, ТҮҮНИЙ ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Этилийн спиртийн томъёо нь CH 3 –CH 2 –O - H. Энэ бодисын янз бүрийн молекулуудын ямар атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний бүтцийг харуулахын тулд бүтцийн томъёог зур.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. Бүтцийн томъёоны тусламжтайгаар а) аммиак, б) фторын устөрөгч, в) этанол (этилийн спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсэхийг харуул. \u003d 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд байнга, тэнцүү хурдтай явагддаг тул усны тэнцвэрт байдал байдаг: 2H 2 O AH 3 O + OH.
Энэ тэнцвэрийг нэрлэдэг автопротолизийн тэнцвэрус.

Энэхүү буцаах процессын шууд урвал нь эндотермик шинжтэй тул халах үед автопротолиз эрчимжиж, харин өрөөний температурт тэнцвэрийг зүүн тийш шилжүүлдэг, өөрөөр хэлбэл H 3 O ба OH ионуудын концентраци нь ач холбогдолгүй юм. Тэд юутай тэнцүү вэ?
Жүжигчин массын хуулийн дагуу

Гэхдээ урвалд орсон усны молекулын тоо нь нийт усны молекулын тоотой харьцуулахад ач холбогдолгүй байдаг тул автопротолизийн үед усны концентраци бараг өөрчлөгддөггүй гэж үзэж болох ба 2 \u003d const Цэвэр усан дахь эсрэг цэнэгтэй ионуудын ийм бага концентраци нь яагаад энэ шингэн муу боловч цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг болохыг тайлбарладаг.

УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗ, УСЫН АВТОПРОТОЛИЗИС (ИОНИК БҮТЭЭГДЭХҮҮН)
Шингэн аммиакийн ионы бүтээгдэхүүн (буцалгах цэг -33 ° C) нь 2 · 10-28 байна. Аммиакийн автопротолизийн тэгшитгэл хий. Цэвэр шингэн аммиак дахь аммонийн ионы концентрацийг тодорхойлно. Бодисын аль нь ус, шингэн аммиак илүү дамжуулдаг вэ?

1. Устөрөгч ба түүний шаталтыг олж авах (шинж чанарыг бууруулах).
2. Хүчилтөрөгч ба түүний доторх бодисын шаталтыг олж авах (исэлдүүлэх шинж чанар).

Хичээлийн зорилго. Энэ хичээлээр та дэлхий дээрх амьдралын хамгийн чухал химийн элементүүд болох устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн талаар мэдэх, тэдгээрийн химийн шинж чанарууд, тэдгээрээс бүрдэх энгийн бодисуудын физик шинж чанаруудын талаар мэдэх, хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн гүйцэтгэх үүргийн талаар илүү ихийг мэдэх болно. байгаль, амьдрал дээр хүн.

Устөрөгч - орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл элемент. Хүчилтөрөгч - Дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент. Тэд хамтдаа хүний \u200b\u200bбиеийн массын талаас илүү хувийг бүрдүүлдэг ус үүсгэдэг. Хүчилтөрөгч бол бидний амьсгалахад шаардлагатай хий бөгөөд усгүйгээр бид хэд хоног ч амьдрах боломжгүй байсан тул хүчилтөрөгч ба устөрөгчийг амьдралд шаардлагатай химийн хамгийн чухал элемент гэж үзэж болох нь дамжиггүй.

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомын бүтэц

Тиймээс устөрөгч нь метал бус шинж чанарыг харуулдаг. Байгаль дээр устөрөгч нь гурван изотоп, протий, дейтерий, тритийн хэлбэрээр явагддаг бөгөөд устөрөгчийн изотопууд бие биенээсээ тэс өөр шинж чанартай байдаг тул тэдэнд тус тусдаа тэмдэг өгдөг.

Хэрэв та изотоп гэж юу болохыг санахгүй байгаа эсвэл мэдэхгүй байгаа бол "Изотопууд нь нэг химийн элементийн атомын сортууд" гэсэн цахим боловсролын нөөцийн материалуудтай ажиллах хэрэгтэй. Үүнээс та нэг элементийн изотопууд хоорондоо хэрхэн ялгаатай болохыг олж мэдэх бөгөөд энэ нь нэг элементэд хэд хэдэн изотопууд байхаас гадна хэд хэдэн элементүүдийн изотопуудтай танилцах болно.

Тиймээс хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв нь -2-аас +2 хоорондох хязгаарлалтаар хязгаарлагдана. Хэрэв хүчилтөрөгч хоёр электроныг хүлээн авбал (анион болно) эсвэл электрон сөрөг элемент багатай хоёр ковалентын холбоо үүсгэдэг бол энэ нь –2 исэлдэлтийн төлөвт ордог. Хэрэв хүчилтөрөгч нь өөр хүчилтөрөгчийн атомтай нэг холбоо үүсгэж, харин хоёр дахь холбоо нь бага цахилгаан статик элементийн атомтай бол энэ нь –1 исэлдэлтийн төлөвт ордог. Фтортой хоёр ковалентын холбоо үүсгэснээр (цахилгаан сөрөг чанар өндөртэй цорын ганц элемент) хүчилтөрөгч +2 исэлдэлтийн төлөвт ордог. Нэг бондийг өөр хүчилтөрөгчийн атом, хоёр дахь нь фторын атомаар үүсгэдэг - +1. Эцэст нь, хүчилтөрөгч нь нэг цахилгаан холбоогүй атомтой, нөгөө нь фтортой холбогддог бол 0 исэлдэлтийн төлөвт орно.

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн физик шинж чанар, хүчилтөрөгчийн аллотропи

Устөрөгч - өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий. Маш хөнгөн (агаараас 14.5 дахин хөнгөн). Устөрөгчийн шингэрүүлэлтийн температур -252.8 ° C нь бүх хийнүүдийн дунд бараг хамгийн бага байдаг (зөвхөн гелий дараа ордог). Шингэн ба хатуу устөрөгч нь маш хөнгөн өнгөгүй бодис юм.

Хүчилтөрөгч - агаараас ялимгүй хүнд, өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий. -182.9 ° C-д хүнд цэнхэр шингэн болж, -218 ° C-д цэнхэр талст үүсэхэд хатуурдаг. Хүчилтөрөгчийн молекулууд нь соронзон шинж чанартай байдаг тул хүчилтөрөгчийг соронз татдаг гэсэн үг юм. Хүчилтөрөгч нь усанд сайн уусдаггүй.

Зөвхөн нэг төрлийн молекул үүсгэдэг устөрөгчөөс ялгаатай нь хүчилтөрөгч нь аллотропийг үүсгэдэг ба хоёр төрлийн молекул үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчийн элемент нь хүчилтөрөгч ба озон гэсэн хоёр энгийн бодис үүсгэдэг.

Химийн шинж чанар ба энгийн бодисын үйлдвэрлэл

Устөрөгч.

Устөрөгчийн молекул дахь холбоо нь дан, гэхдээ энэ нь байгалийн хамгийн хүчтэй дан холбоосуудын нэг бөгөөд түүнийг таслахад маш их энерги шаардагддаг тул өрөөний температурт устөрөгч маш идэвхгүй байдаг, гэхдээ температур өсөхөд ( эсвэл катализатор байгаа тохиолдолд) устөрөгч нь олон энгийн, нарийн төвөгтэй бодисуудтай амархан харьцдаг.

Химийн үүднээс авч үзвэл устөрөгч бол ердийн металл бус зүйл юм. Өөрөөр хэлбэл, энэ нь идэвхтэй металуудтай харилцан үйлчлэлцэж, гидрид үүсгэдэг бөгөөд исэлдэлтийн түвшинг –1 үзүүлдэг. Зарим металлын (литий, кальци) харилцан үйлчлэл нь өрөөний температурт ч явагддаг боловч удаан явагддаг тул халаалтыг гидридын синтезэд ашигладаг.

,

.

Энгийн бодисын шууд харилцан үйлчлэлээр гидрид үүсэх нь зөвхөн идэвхтэй металлын хувьд л боломжтой байдаг. Хөнгөн цагаан аль хэдийн устөрөгчтэй шууд харьцдаггүй бөгөөд түүний гидрид нь солилцооны урвалаар олж авдаг.

Устөрөгч нь зөвхөн халах үед метал бус урвалд ордог. Үл хамаарах зүйл бол хлор ба бромын галогенууд бөгөөд тэдгээрийн урвалыг гэрлээр өдөөж болно.

.

Фторын урвал нь халаалтыг шаарддаггүй бөгөөд хүчтэй хөргөлттэй, туйлын харанхуйд ч тэсрэлттэй байдаг.

Хүчилтөрөгчтэй урвал нь салаалсан гинжин механизмын дагуу явагддаг тул урвалын хурд хурдан өсч, хүчилтөрөгчийн устөрөгчтэй 1: 2 харьцаатай холилдоход урвал тэсрэлтээр үргэлжилдэг (ийм хольцыг "тэсрэх хий" гэж нэрлэдэг) "):

.

Хүхрийн урвал нь илүү тайван бөгөөд дулаан ялгаруулдаггүй.

.

Азот, иодтой урвалд орох боломжтой.

,

.

Энэ нөхцөл байдал нь үйлдвэрлэлийн салбарт аммиакийн үйлдвэрлэлийг ихээхэн төвөгтэй болгодог: үйл явц нь аммиак үүсэх тэнцвэрийг холихын тулд нэмэгдсэн даралтыг ашиглахыг шаарддаг. Устөрөгчийн иодыг шууд синтезээр олж авдаггүй, учир нь түүний нийлэгжилтэнд илүү тохиромжтой хэд хэдэн арга байдаг.

Устөрөгч нь бага идэвхитэй металлын () шууд урвалд ордоггүй боловч тэдгээрийн нэгдэл нь мэдэгддэг.

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай урвалд ороход устөрөгч ихэнх тохиолдолд бууруулагч бодис болдог. Уусмалын хувьд устөрөгч нь бага идэвхитэй металлуудыг (устөрөгчийн дараа хэд хэдэн хүчдэлд байрладаг) давснаас нь багасгаж чаддаг.

Халаахад устөрөгч олон металлын исэлээс ангижруулж чаддаг. Үүнээс гадна металл илүү идэвхтэй байх тусам түүнийг сэргээхэд илүү төвөгтэй байдаг бөгөөд үүнд өндөр температур шаардагдана.

.

Цайраас илүү идэвхтэй металыг устөрөгчөөр багасгах боломжгүй байдаг.

Лабораторид устөрөгчийг металлын хүчтэй хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх замаар олж авдаг. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг нь цайр ба давсны хүчил юм.

Хүчтэй электролитийн үед ус бага хэрэглэдэг электролиз:

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг натрийн хлоридын уусмалын электролизээр натрийн гидроксид үйлдвэрлэхэд дайвар бүтээгдэхүүн болгон авдаг.

Үүнээс гадна устөрөгчийг газрын тос боловсруулахаас гаргаж авдаг.

Усны фотолизийн аргаар устөрөгч үйлдвэрлэх нь ирээдүйд хамгийн ирээдүйтэй аргуудын нэг бөгөөд одоогоор энэ аргыг үйлдвэрлэлийн аргаар ашиглахад хүндрэлтэй байгаа юм.

Боловсролын цахим эх үүсвэрийн материалтай ажиллах. "Устөрөгчийн үйлдвэрлэл ба шинж чанар" лабораторийн ажил ба "Устөрөгчийн шинж чанарыг бууруулах" лабораторийн ажил. Киппийн аппарат ба Кирюшкины аппаратын зарчмыг сурч ав. Кипп аппаратын аль тохиолдолд ашиглах нь илүү тохиромжтой вэ, Кирюшкин. Устөрөгч нь урвалд ямар шинж чанарыг харуулдаг вэ?

Хүчилтөрөгч.

Хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь давхар бөгөөд маш хүчтэй байдаг. Тиймээс хүчилтөрөгч өрөөний температурт нэлээд идэвхгүй байдаг. Гэхдээ халах үед энэ нь хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанарыг харуулж эхэлдэг.

Хүчилтөрөгч нь идэвхтэй металлаар (шүлт, шүлтлэг шороо, зарим лантанид) халалгүйгээр урвалд ордог.

Халаахад хүчилтөрөгч ихэнх металуудтай харилцан үйлчилж исэл үүсгэдэг.

,

,

.

Мөнгө ба бага идэвхитэй металлыг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлдэггүй.

Хүчилтөрөгч нь ихэнх метал бусуудтай урвалд орж оксид үүсгэдэг.

,

,

.

Азоттой харилцан үйлчлэх нь зөвхөн маш өндөр температурт, 2000 ° C орчимд л тохиолддог.

Хүчилтөрөгч нь хлор, бром, иодтой урвалд ордоггүй боловч тэдгээрийн олон исэлийг шууд бус аргаар авах боломжтой байдаг.

Фтортой хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэлийг хийн холимогоор цахилгаан ялгаруулалтыг дамжуулж гүйцэтгэнэ.

.

Хүчилтөрөгч (II) фтор нь тогтворгүй нэгдэл бөгөөд амархан задардаг бөгөөд маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм.

Уусмалын хувьд хүчилтөрөгч нь удаан боловч удаан исэлдүүлэгч бодис юм. Дүрмээр бол хүчилтөрөгч нь металлын өндөр исэлдэлт төлөвт шилжихийг дэмждэг.

Хүчилтөрөгч байгаа нь ихэвчлэн хүчилтөрөгчийн устөрөгчийн ард байрлах металлыг хэд хэдэн хүчдэлд уусгах боломжийг олгодог.

Халаахад хүчилтөрөгч нь бага металлын ислүүдийг исэлдүүлж чаддаг.

.

Хүчилтөрөгчийг аж үйлдвэрт химийн аргаар үйлдвэрлэдэггүй бөгөөд агаараас нэрэх замаар гаргаж авдаг.

Лаборатори нь хүчилтөрөгчөөр баялаг нэгдлүүдийн задралын урвалыг ашигладаг - нитрат, хлорат, перманганатын халах үед:

Та мөн устөрөгчийн хэт исэлийг каталитик задралаар хүчилтөрөгч авах боломжтой.

Нэмж дурдахад дээрх усны электролизийн урвалыг хүчилтөрөгч үүсгэхэд ашиглаж болно.

Боловсролын цахим нөөцийн материалтай ажиллах. "Хүчилтөрөгч авах ба түүний шинж чанар" лабораторийн ажил.

Лабораторийн ажилд ашигладаг хүчилтөрөгч цуглуулах аргыг юу гэж нэрлэдэг вэ? Хий цуглуулах өөр ямар аргууд байдаг вэ, аль нь хүчилтөрөгч цуглуулахад тохиромжтой вэ?

Даалгавар 1. "Халаахад калийн перманганатын задрал" видеог үзээрэй.

Асуултуудад хариулна уу:

1. 1. Хатуу урвалын бүтээгдэхүүнүүдийн аль нь усанд уусдаг вэ?
   2. Калийн перманганатын уусмал ямар өнгөтэй вэ?
   3. Калийн манганатын уусмал ямар өнгөтэй вэ?

Болж буй урвалын тэгшитгэлийг бич. Цахим балансын аргыг ашиглан тэдгээрийг тэгшитгэх.

Даалгавраа видео өрөөнд эсвэл багштайгаа ярилцана уу.

Озон.

Озоны молекул нь гурван атомын шинжтэй бөгөөд доторх холбоо нь хүчилтөрөгчийн молекулаас бага хүчтэй тул озоны химийн идэвхийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг: озон нь олон бодисыг уусмал эсвэл хуурай хэлбэрээр амархан исэлддэг:

Озон нь азотын оксидыг (IV) азотын оксид (V), хүхрийн оксид (IV) -ийг хүхрийн оксид (VI) руу катализаторгүйгээр амархан исэлдүүлэх чадвартай.

Озон аажмаар задарч хүчилтөрөгч үүсгэдэг.

Озон олж авахын тулд тусгай төхөөрөмжүүд ашигладаг - озонжуулагч, үүнд хүчилтөрөгчөөр дамжин гэрэлтдэг.

Лабораторид бага хэмжээний озон авахын тулд заримдаа пероксо нэгдлүүд ба зарим өндөр оксидуудын задралын урвалыг халаахад ашигладаг.

Боловсролын цахим нөөцийн материалтай ажиллах. "Озон олж авах, түүний шинж чанарыг судлах" лабораторийн ажил.

Индиго уусмал яагаад өнгө нь өөрчлөгдсөнийг тайлбарла. Хар тугалганы нитрат ба натрийн сульфидын уусмалыг хольж, озонжуулсан агаарыг дамжин гарсан суспензээр дамжуулж өнгөрөхөд тохиолддог урвалын тэгшитгэлийг бич. Ион солилцооны урвалын хувьд ионы тэгшитгэл бич. Исэлдэлт буурах урвалын тулд цахим үлдэгдлийг гарга.

Даалгавраа видео өрөөнд эсвэл багштайгаа ярилцана уу.

Усны химийн шинж чанар

Усны физик шинж чанар, түүний ач холбогдлыг илүү сайн мэдэхийн тулд "Усны аномал шинж чанар" ба "Ус бол дэлхий дээрх хамгийн чухал шингэн" боловсролын цахим эх үүсвэрийн материалтай ажиллах хэрэгтэй.

Ус бол бүх амьд организмуудад маш их ач холбогдолтой байдаг.Үнэндээ бол олон амьд организмууд усны талаас илүү хувь нь байдаг. Ус бол хамгийн уян хатан уусгагч юм (өндөр температур, даралтанд түүний уусгагч болох чадвар эрс нэмэгддэг). Химийн үүднээс авч үзвэл ус бол устөрөгчийн исэл бөгөөд усан уусмалд устөрөгчийн катион ба гидроксидын анионд хуваагдана (маш бага хэмжээгээр):

.

Ус нь олон металуудтай харилцан үйлчилдэг. Идэвхтэй (шүлтлэг, шүлтлэг шороо, зарим лантаноид) ус нь халаалтгүйгээр урвалд ордог.

Бага идэвхитэй харилцан үйлчлэл нь халах үед тохиолддог.

10.1 Устөрөгч

"Устөрөгч" гэсэн нэр нь химийн элемент ба энгийн бодисын аль алиныг нь хэлнэ. Элемент устөрөгч устөрөгчийн атомуудаас бүрдэнэ. Энгийн бодис устөрөгчустөрөгчийн молекулуудаас бүрдэнэ.

a) Химийн элемент устөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд устөрөгчийн дэс дараалсан тоо нь 1. Элементүүдийн системд устөрөгч нь IA буюу VIIA бүлэгт эхний үе байна.

Устөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн их тархсан элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь устөрөгчийн атомын молийн фракц (бүгдийг нь дэлхийн царцдас гэж нэрлэдэг) 0.17 байна. Энэ нь ус, олон ашигт малтмал, газрын тос, байгалийн хий, ургамал, амьтанд байдаг. Хүний биед дунджаар 7 кг орчим устөрөгч байдаг.

Устөрөгчийн гурван изотоп байдаг:
а) хөнгөн устөрөгч - protium,
б) хүнд устөрөгч - дейтериум (D),
в) хэт хүнд устөрөгч - тритий (T).

Тритиум бол тогтворгүй (цацраг идэвхт) изотоп тул байгальд бараг байдаггүй. Deuterium тогтвортой, гэхдээ маш бага нь: w D \u003d 0.015% (хуурай газрын бүх устөрөгчийн массын). Тиймээс устөрөгчийн атомын масс 1 D (1.00794 D) -ээс маш бага ялгаатай байна.

б) Устөрөгчийн атом

Химийн курсын өмнөх хэсгүүдээс та устөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг байсан.

Устөрөгчийн атомын валентын чадварыг нэг валентын тойрог замд нэг электрон байгаагаар тодорхойлно. Өндөр иончлолын энерги нь устөрөгчийн атомыг электроноос татгалзах чадваргүй болгодог бөгөөд электронтой хэт ойр биш энерги нь түүнийг хүлээн авахад бага зэргийн хандлагад хүргэдэг. Үүний үр дүнд химийн системд H катион үүсэх боломжгүй бөгөөд H анионтой нэгдлүүд нь тийм ч тогтвортой биш юм. Тиймээс устөрөгчийн атомын хувьд хамгийн өвөрмөц шинж чанар нь нэг электроноос болж бусад атомуудтай ковалент холбоо үүсгэдэг. Мөн анион үүссэн тохиолдолд, мөн ковалент бонд үүссэн тохиолдолд устөрөгчийн атом нь моновалент юм.
Энгийн бодисын хувьд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн түвшин нь тэг байдаг, ихэнх нэгдлүүдэд устөрөгч нь + I исэлдэлтийн түвшинг харуулдаг бөгөөд зөвхөн устөрөгчийн хамгийн бага электрон сөрөг элементийн гидридүүдэд исэлдэлтийн төлөв –I байна.
Устөрөгчийн атомын валентын чадавхийн талаархи мэдээллийг хүснэгт 28-д үзүүлэв. Устөрөгчийн атомын аль ч атомтай нэг ковалент холбоогоор холбогдсон валентын төлөвийг хүснэгтэд "H-" тэмдгээр тэмдэглэв.

Хүснэгт 28.Устөрөгчийн атомын валентын чадвар

Валенцийн байдал				Химийн бодисын жишээ
			Би 0 –Би	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

в) Устөрөгчийн молекул

Дататомын устөрөгчийн молекул H 2 нь устөрөгчийн атомууд тэдгээрийн хувьд боломжтой цорын ганц ковалент холбоогоор холбогдсон үед үүсдэг. Бонд нь солилцооны механизмаар үүсдэг. Электрон үүл давхцаж байгаа тул энэ нь s-bond (Зураг 10.1) болон). Атомууд ижил байдаг тул холбоо нь туйлшралгүй байдаг.

Устөрөгчийн молекул дахь атом хоорондын зай (илүү нарийвчлалтай бол атомууд тэнцвэрждэг тул атом хоорондын тэнцвэрт зай) r(H - H) \u003d 0.74 A (зураг 10.1 онд), энэ нь тойрог замын радиусын нийлбэрээс хамаагүй бага юм (1.06 A). Үүний үр дүнд холбосон атомуудын электрон үүл нь гүн давхцдаг (Зураг 10.1) б), устөрөгчийн молекул дахь холбоо хүчтэй байдаг. Үүнийг холбох энергийн нэлээд том утга (454 кДж / моль) нотолж байна.
Хэрэв бид молекулын хэлбэрийг хилийн гадаргуугаар (электрон үүлний хилийн гадаргуутай төстэй) тодорхойлвол устөрөгчийн молекул нь бага зэрэг гажигтай (сунасан) бөмбөрцөг хэлбэртэй байна гэж хэлж болно (Зураг 10.1 r).

d) Устөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Бага хэмжээгээр энэ нь хоргүй юм. Хатуу устөрөгч 14 К (-259 ° С) -т хайлж, шингэн устөрөгч 20 К (-253 ° С) -т буцалгана. Бага хайлах ба буцлах цэгүүд, шингэн устөрөгчийн оршин тогтнох температурын маш бага хязгаар (мөн зөвхөн 6 ° C), мөн хайлмал молийн дулаан (0.117 кДж / моль) ба ууршилт (0.903 кЖ / моль) бага утга устөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо маш сул байгааг харуулж байна.
Устөрөгчийн нягтрал r (H 2) \u003d (2 г / моль) :( 22.4 л / моль) \u003d 0.0893 г / л. Харьцуулахын тулд: агаарын дундаж нягтрал 1.29 г / л байна. Энэ нь устөрөгч агаараас 14.5 дахин хөнгөн гэсэн үг юм. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй.
Өрөөний температурт устөрөгч идэвхгүй боловч халах үед олон бодисуудтай урвалд ордог. Эдгээр урвалын үед устөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн түвшинг ихэсгэж бууруулж болно: Н 2 + 2 д - \u003d 2Н -I, Н 2 - 2 д - \u003d 2H + I.
Эхний тохиолдолд устөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис, жишээлбэл, натри эсвэл кальцитай урвалд ороход: 2Na + H 2 \u003d 2NaH, ( т) Ca + H 2 \u003d CaH 2. ( т)
Гэхдээ устөрөгчийг багасгах шинж чанар нь илүү онцлог шинж чанартай байдаг: O 2 + 2H 2 \u003d 2H 2 O, ( т)
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O ( т)
Халаахад устөрөгчийг зөвхөн хүчилтөрөгчөөр бус бусад зарим метал бус исэлддэг, жишээлбэл, фтор, хлор, хүхэр, тэр ч байтугай азот.
Лабораторид урвалын үр дүнд устөрөгчийг гаргаж авдаг

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Цайрын оронд та төмөр, хөнгөн цагаан, бусад зарим металл, харин хүхрийн хүчил биш харин бусад шингэрүүлсэн хүчил хэрэглэж болно. Үүссэн устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлэх аргаар туршилтын хоолойд цуглуулдаг (Зураг 10.2-ыг үзнэ үү) б) эсвэл зүгээр л урвуу колбонд хийж болно (10.2-р зураг) болон).

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг никель катализаторын оролцоотойгоор 800 ° С-т усны ууртай харилцан үйлчлэлцэх замаар байгалийн хий (ихэвчлэн метан) -аас их хэмжээгээр гаргаж авдаг.

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 ( т, Ni)

эсвэл нүүрсийг өндөр температурт усны уураар боловсруулдаг.

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. ( т)

Цэвэр устөрөгчийг уснаас цахилгаан гүйдэл (электролизийн нөлөөгөөр) задалж уснаас гаргаж авдаг.

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

Гидридууд (устөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд) -ийг үндсэн хоёр төрөлд хуваадаг.
a) дэгдэмхий (молекулын) гидрид,
б) давстай төстэй (ион) гидридууд.
IVA - VIIA элементүүд ба бор нь молекул гидрид үүсгэдэг. Эдгээрээс метал бус элементийг үүсгэдэг элементийн гидридууд л тогтвортой байдаг.

B 2 H 6; CH 4; NH 3; H 2 O; ЭМС
SiH 4; PH 3; H 2 S; HCl
AsH 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; Сайн байна уу
Усыг эс тооцвол өрөөний температурт байгаа эдгээр бүх нэгдлүүд нь хийн бодисууд тул "дэгдэмхий гидридууд" гэж нэрлэдэг.
Металл бус элементүүдийг бүрдүүлдэг зарим элементүүд нь илүү төвөгтэй гидридуудад байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ерөнхий томъёо С-тэй нэгдэл үүсгэдэг n H 2 n+2, C n H 2 n , C n H 2 n–2 болон бусад, хаана n маш том байж болно (эдгээр нэгдлүүдийг органик хими судалдаг).
Ионы гидридууд нь шүлтлэг, шүлтлэг газрын элементүүд, магнийн гидридууд орно. Эдгээр гидридуудын талстууд нь H анионууд ба хамгийн өндөр исэлдэлттэй металл катионуудаас бүрддэг Me эсвэл Me 2 (элементүүдийн системийн бүлгээс хамаарч).

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

Ионы болон бараг бүх молекулын гидридууд (H 2 O ба HF-ээс бусад) нь бууруулагч бодисууд боловч ионы гидридууд нь молекулаас хамаагүй хүчтэй бууруулдаг шинж чанартай байдаг.
Гидридуудаас гадна устөрөгч нь гидроксид ба зарим давсны нэг хэсэг юм. Эдгээр илүү төвөгтэй устөрөгчийн нэгдлүүдийн шинж чанарыг та дараах бүлгүүдээс олж мэдэх болно.
Энэ салбарт үйлдвэрлэсэн устөрөгчийн гол хэрэглэгчид нь аммиакийг азот, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг аммиак ба азотын бордоо үйлдвэрлэдэг үйлдвэрүүд юм.

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( R, т, Pt - катализатор).

Их хэмжээний устөрөгчийг метилийн спирт (метанол) -ийг 2H 2 + CO \u003d CH 3 OH ( т, ZnO - катализатор), мөн хлор ба устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг устөрөгчийн хлоридын үйлдвэрлэлд:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

Заримдаа устөрөгчийг металлургийн цэвэр металлын үйлдвэрлэлд бууруулагч бодис болгон ашигладаг, жишээлбэл: Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O.

1. а) протий, б) дейтерий, в) тритийн бөөмүүд ямар хэсгүүд вэ?
2. Устөрөгчийн атомын иончлолын энергийг бусад элементийн атомын иончлолын энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанараараа аль элемент устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электронтой ижил төстэй энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалент бондын туйлшралын чиглэл ба нэгдлүүд дэх устөрөгчийн исэлдэлтийн түвшинг харьцуулна уу: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. Устөрөгчийн хамгийн энгийн молекул, бүтэц, орон зайн томъёог бич. Аль нь ихэвчлэн ашиглагддаг вэ?
6. Ихэнхдээ: "Устөрөгч агаараас хөнгөн" гэж хэлдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ? Энэ илэрхийлэлийг хэзээ шууд утгаар нь авч болох вэ, хэзээ болохгүй вэ?
7. Калийн ба кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, устөрөгчийн сульфид, бромын устөрөгчийн бүтцийн томъёог гарга.
8. Устөрөгчийн хайлш ба ууршилтын молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүний утгыг тодорхойл.
9. Устөрөгчийн химийн үндсэн шинж чанарыг харуулсан дөрвөн урвал тус бүрт электрон баланс гарга. Исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодисыг тэмдэглэ.
10. 4.48 литр устөрөгчийг лабораторийн аргаар авахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 1: 2 эзэлхүүнтэй харьцаагаар авсан метан ба усны уурын 30 м 3 хольцоос гаргаж авах устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойлно.
12. Устөрөгч а) фтортой, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэлцэхэд үүсэх урвалын тэгшитгэлийг гарга.
13. Ионы гидридын химийн үндсэн шинж чанарыг дараахь урвалын схемүүд харуулав.

a) MH + O 2 MOH ( т); б) MH + Cl 2 MCl + HCl ( т);
c) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl (p) MCl + H 2
Энд М нь литий, натри, кали, рубидиум эсвэл цезий юм. М нь натри байвал харгалзах урвалын тэгшитгэлийг бич. Кальцийн гидридын химийн шинж чанарыг урвалын тэгшитгэлээр тайлбарла.
14. Электрон балансын аргыг ашиглан дараахь урвалын тэгшитгэлийг байгуулж, зарим молекулын гидридын буурах шинж чанарыг харуулав.
a) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( т); б) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( т); в) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( т).

10.2 Хүчилтөрөгч

Устөрөгчийн нэгэн адил "хүчилтөрөгч" гэдэг үг нь химийн элемент ба энгийн бодисын аль алиных нь нэр юм. Энгийн бодисоос гадна " хүчилтөрөгч"(диоксиген) химийн хүчилтөрөгчийн элемент нь "хэмээх өөр нэг энгийн бодис үүсгэдэг. озон "(гурван хүчилтөрөгч). Эдгээр нь хүчилтөрөгчийн аллотроп өөрчлөлт юм. Хүчилтөрөгчийн бодис нь хүчилтөрөгчийн молекул O2, озон нь озоны O 3 молекулаас бүрдэнэ.

a) Химийн элементийн хүчилтөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд хүчилтөрөгчийн эрэмбийн тоо 8. Элементүүдийн системд хүчилтөрөгч нь VIA бүлэгт хоёрдугаар үед байна.
Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн их тархсан элемент юм. Дэлхийн царцдаст хоёр дахь атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом бөгөөд өөрөөр хэлбэл дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгчийн молийн хэсэг нь 50% орчим байдаг. Хүчилтөрөгч (бодис) нь агаарын салшгүй хэсэг юм. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь усны хэсэг, олон эрдэс бодис, түүнчлэн ургамал, амьтан юм. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O ба 18 O) бүрддэг бөгөөд үүнээс хамгийн хөнгөн изотоп 16 O хамгийн их байдаг тул хүчилтөрөгчийн атом масс 16 D (15.9994 D) -тэй ойролцоо байна.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Та хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг.

Хүснэгт 29. Хүчилтөрөгчийн атомын валент

Валенцийн байдал				Химийн бодисын жишээ
				Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 *
			–II –Би 0 + Би + 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 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

* Эдгээр оксидыг ионы нэгдэл гэж үзэж болно.
** Молекул дахь хүчилтөрөгчийн атомууд нь тодорхой валентын төлөвт ордоггүй; энэ бол зөвхөн хүчилтөрөгчийн атомын исэлдэлтийн түвшин тэгтэй тэнцүү бодисын жишээ юм
Өндөр иончлолын энерги (устөрөгч гэх мэт) нь хүчилтөрөгчийн атомаас энгийн катион үүсгэдэг. Электронтой ижил төстэй энерги нь нэлээд өндөр (устөрөгчөөс бараг хоёр дахин их) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атом электрон хавсарч, O 2A анион үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ хүчилтөрөгчийн атомыг электроноор ойртуулах энерги нь галоген атомууд болон VIA бүлгийн бусад элементүүдээс бага хэвээр байна. Тиймээс хүчилтөрөгчийн анион ( исэл ион) зөвхөн элементүүдтэй хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдэд байдаг бөгөөд атомууд нь электроныг маш амархан өгдөг.
Хосгүй хоёр электроныг нийгэмшүүлснээр хүчилтөрөгчийн атом нь хоёр ковалент холбоо үүсгэдэг. Өдөөх боломжгүй тул хоёр ганц хос электронууд зөвхөн донор-акцепторын харилцан үйлчлэлд ордог. Ийнхүү бонд ба эрлийзжүүлэлтийн олон ургалтыг үл тоомсорлож хүчилтөрөгчийн атом нь таван валентын төлөвийн аль нэгэнд байж болно (Хүснэгт 29).
Хүчилтөрөгчийн атомын хамгийн онцлог шинж чанар нь валентын төлөв юм В k \u003d 2, өөрөөр хэлбэл хосгүй хоёр электроноос болж хоёр ковалент холбоо үүсдэг.
Хүчилтөрөгчийн атомын цахилгаан сөрөг чанар маш өндөр (зөвхөн фторын хувьд илүү өндөр байдаг) нь түүний ихэнх нэгдлүүд хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн түвшинг -II-тэй болгодог. Хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөв байдлын бусад утгыг харуулдаг бодисууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг Хүснэгт 29-т жишээ болгон харуулсан бөгөөд харьцуулсан тогтвортой байдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.3.

в) Хүчилтөрөгчийн молекул

Диатомын хүчилтөрөгчийн молекул O 2 нь хосгүй хоёр электрон агуулдаг болохыг туршилтаар тогтоожээ. Валентийн бондын аргыг ашиглан энэ молекулын ийм электрон бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь ковалент шинж чанартай ойролцоо байдаг. Хүчилтөрөгчийн молекул нь туйлшралгүй байдаг. Атом хоорондын зай ( r o - o \u003d 1.21 A \u003d 121 nm) нь энгийн холбоогоор холбогдсон атомуудын хоорондын зайгаас бага байна. Молийн холбох энерги нь нэлээд өндөр бөгөөд 498 кДж / моль байна.

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Хатуу хүчилтөрөгч 55 К (-218 ° С) -т хайлж, шингэн хүчилтөрөгч 90 К (-183 ° С) -т буцалгана.
Хатуу ба шингэн хүчилтөрөгчийн молекул хоорондын холбоо нь устөрөгчийнхээс арай илүү хүчтэй байдаг нь шингэн хүчилтөрөгч (36 ° C), уурших (0.446 кДж / моль) ба молийн өндөр температур (6, 83) кДж / моль).
Хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг: 0 0С-т зөвхөн 5 боть хүчилтөрөгч (хий!) 100 боть усанд уусна (шингэн!).
Хүчилтөрөгчийн атомууд электроныг хавсаргах өндөр хандлага, өндөр цахилгаан сөрөг чанар нь хүчилтөрөгч нь зөвхөн исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь ялангуяа өндөр температурт илэрдэг.
Хүчилтөрөгч нь олон металуудтай урвалд ордог: 2Ca + O 2 \u003d 2CaO, 3Fe + 2O 2 \u003d Fe 3 O 4 ( т);
металл бус: C + O 2 \u003d CO 2, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
ба нарийн төвөгтэй бодисууд: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2SO 2.

Ихэнх тохиолдолд ийм урвалын үр дүнд янз бүрийн оксидыг олж авдаг (II бүлэг § 5-ийг үзнэ үү), гэхдээ идэвхитэй шүлтлэг металлууд, жишээлбэл натри нь шатаах замаар хэт исэл болж хувирдаг.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт исэл (Na) 2 (O-O) -ийн бүтцийн томъёо.
Хүчилтөрөгч дотор байрлуулсан шатаж буй хэлтэрхий дүрэлзэнэ. Энэ бол цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэхэд тохиромжтой, хялбар арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас шулуутгах замаар (нарийн төвөгтэй нэрэлт), мөн хүчилтөрөгч агуулсан зарим нэгдлийг дулааны задралд оруулах замаар лабораторид гаргаж авдаг.
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
мөн үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт исэлийг каталитик задралаар: 2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2 (MnO 2 бол катализатор).
Цэвэр хүчилтөрөгчийг исэлдэлт явагдах процессыг эрчимжүүлж, өндөр температурт дөл үүсгэх зорилгоор аж үйлдвэрт ашигладаг. Пуужингийн үйлдвэрлэлд шингэн хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний \u200b\u200bамьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой. Хэвийн нөхцөлд хүн амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгчтэй байдаг. Гэхдээ агаар хангалтгүй эсвэл огт байхгүй нөхцөлд (онгоцонд, шумбах ажил хийх, сансрын хөлөг гэх мэт) амьсгалахад хүчилтөрөгч агуулсан тусгай хийн хольц бэлтгэдэг. Хүчилтөрөгчийг анагаах ухаанд амьсгалахад бэрхшээлтэй өвчинд хэрэглэдэг.

e) озон ба түүний молекулууд

Озон O 3 бол хүчилтөрөгчийн хоёр дахь аллотроп өөрчлөлт юм.
Гурван атомын озоны молекул нь хоёр бүтцийн хоорондох өнцгийн бүтэцтэй бөгөөд дараахь томъёогоор илэрхийлэгдэнэ.

Озон бол хурц үнэртэй хар хөх хий юм. Хүчтэй исэлдүүлэх үйлчилгээтэй тул энэ нь хортой байдаг. Озон нь хүчилтөрөгчөөс нэг дахин хагас "хүнд" бөгөөд хүчилтөрөгчөөс ялимгүй илүү байдаг тул бид усанд уусах болно.
Аянга цахилгаан урсах үед хүчилтөрөгчөөр агаар мандалд озон үүсдэг.

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Хэвийн температурт озон аажмаар хүчилтөрөгч болж хувирдаг бөгөөд халах үед энэ процесс дэлбэрэлт дагалдана.
Озон нь дэлхийн агаар мандлын "озоны давхарга" гэж нэрлэгддэг бөгөөд дэлхийн бүх амьдралыг нарны цацрагийн хортой нөлөөнөөс хамгаалдаг.
Зарим хотуудад ундны усыг ариутгах (ариутгах) зорилгоор хлорын оронд озон ашигладаг.

Дараахь бодисуудын бүтцийн томъёог зур: 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. Эдгээр бодисуудыг нэрлэ. Эдгээр нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн атомын валентын төлөв байдлыг тодорхойл.
Хүчилтөрөгчийн атом тус бүрийн валентын болон исэлдэлтийн түвшинг тодорхойл.
2. Литий, магни, хөнгөн цагаан, цахиур, улаан фосфор, селений хүчилтөрөгчийн шаталтын урвалын тэгшитгэлийг хий (селений атомууд исэлдэлтийн төлөв хүртэл исэлддэг + IV, бусад элементүүдийн атомууд хамгийн өндөр исэлдэлт хүртэл). Эдгээр урвалын үр дүнд ямар оксидууд ордог вэ?
3. 9 литр хүчилтөрөгчөөс, б) 8 г хүчилтөрөгчөөс (ердийн нөхцөлд) хэдэн литр озон авах боломжтой вэ?

Ус бол дэлхийн царцдасын хамгийн их агууламжтай бодис юм. Дэлхийн усны массыг 10 18 тонн гэж тооцдог. Ус бол манай гаригийн гидросферийн үндэс суурь бөгөөд үүнээс гадна агаар мандалд агуулагддаг бөгөөд мөс хэлбэрээр дэлхийн туйлын бүрхүүл, өндөрлөг мөсөн голыг бүрдүүлдэг бөгөөд мөн янз бүрийн чулуулгийн нэг хэсэг юм. Хүний бие дэх усны массын хэмжээ 70 орчим хувьтай байдаг.
Ус нь бүх гурван төлөв байдалд өөрийн гэсэн нэртэй байдаг цорын ганц бодис юм.

Усны молекулын электрон бүтэц (Зураг 10.4.) болон) бид өмнө нь нарийвчлан судалж үзсэн (§ 7.10-ыг үзнэ үү).
O - H бондын туйлшрал ба өнцгийн хэлбэрээс шалтгаалан усны молекул нь цахилгаан диполь.

Цахилгаан диполын туйлшралыг тодорхойлохын тулд физик хэмжигдэхүүнийг " цахилгаан диполын цахилгаан момент "эсвэл зүгээр л " диполийн мөч ".

Химийн хувьд диполын моментийг Дебисээр хэмждэг: 1 D \u003d 3.34. 10-30 Cl. м

Усны молекулд хоёр туйлт ковалент холбоо, өөрөөр хэлбэл тус бүр өөрийн гэсэн диполын момент (ба) гэсэн хоёр цахилгаан дипол байдаг. Молекулын диполын нийт момент нь эдгээр хоёр моментийн векторын нийлбэртэй тэнцүү байна (Зураг 10.5):

(H 2 O) \u003d ,

хаана q 1 ба q 2 - устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэг (+) ба молекул дахь атом хоорондын O - H зай. Учир нь q 1 = q 2 = q, а, дараа нь

Усны молекул болон бусад зарим молекулуудын туршилтаар тодорхойлсон диполын моментуудыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 30.Зарим туйлт молекулуудын диполын моментууд

Молекул		Молекул		Молекул

Усны молекулын диполийн шинж чанарыг харгалзан дараахь байдлаар бүдүүвчилсэн байдлаар дүрсэлдэг.
Цэвэр ус нь өнгөгүй шингэн, амтгүй, үнэргүй байдаг. Усны физик шинж чанаруудын заримыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 31.Усны зарим физик шинж чанарууд

Ууршилт ба ууршилтын молийн халалтын том хэмжээ (устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хэмжээнээс их байх дараалал) нь усны молекулууд хатуу ба шингэн бодисын хооронд нягт нягт холбоотой болохыг харуулж байна. Эдгээр холболтыг " устөрөгчийн бонд ".

ЦАХИЛГААН ДИПОЛ, ДИПОЛИЙН МОМЕНТ, БАРИЛГЫН УЛС, МОЛЕКУЛИЙН УЛС ТӨР.
Усны молекул дахь холбоо үүсэхэд хүчилтөрөгчийн атомын хэдэн валентын электронууд оролцдог вэ?
2. Усны молекул дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд ямар орбиталь давхцдаг вэ?
3. Устөрөгчийн хэт ислийн молекул дахь H 2 O 2 дахь холбоо үүсэх диаграммыг гарга. Энэ молекулын орон зайн бүтцийн талаар та юу хэлж чадах вэ?
4. HF, HCl ба HBr молекулуудын атом хоорондын зай тус тус 0.92; 1.28 ба 1.41. Диполын моментын хүснэгтийг ашиглан эдгээр молекул дахь устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийг тооцоолж харьцуул.
5. Устөрөгчийн сульфидын молекул дахь атом хоорондын зай S - H нь 1.34, бондын хоорондох өнцөг нь 92 ° байна. Хүхэр ба устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийн утгыг тодорхойл. Хүхрийн атомын валентын орбиталыг эрлийзжүүлэх талаар та юу хэлж чадах вэ?

10.4. Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цахилгаан хамаарлын ялгаа (2.10 ба 3.50) -аас ихээхэн ялгаатай тул усны молекул дахь устөрөгчийн атом нь эерэг эерэг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h \u003d 0.33 д) ба хүчилтөрөгчийн атом нь бүр ч илүү сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h \u003d -0.66 д). Хүчилтөрөгчийн атом нь тус бүрдээ хоёр ганц хос электрон байдаг гэдгийг санаарай sp 3-эрлийз AO. Нэг усны молекулын устөрөгчийн атом нь өөр молекулын хүчилтөрөгчийн атомд татагддаг бөгөөд үүнээс гадна устөрөгчийн атомын хагас хоосон 1s-AO нь хүчилтөрөгчийн атомын хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондох эдгээр харилцан үйлчлэлийн үр дүнд молекулын тусгай холболт үүсдэг - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоог дараахь байдлаар бүдүүвчлэн илэрхийлж болно.

Сүүлийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (электрон биш, тасархай шугам!) Устөрөгчийн холбоог харуулав.

Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн усны молекулуудын хооронд байдаггүй. Хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд үүсдэг.
1) молекул нь хүчтэй туйлын N - E холболттой (E нь хангалттай цахилгаан сөрөг элементийн атомын тэмдэг юм),
2) молекул нь том сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй Е атом ба ганц электрон хос агуулдаг.
Е элемент нь фтор, хүчилтөрөгч, азот байж болно. Хэрэв Е нь хлор эсвэл хүхэр байвал устөрөгчийн холбоо хамаагүй сул байдаг.
Молекулуудын хооронд устөрөгчийн холбоо бүхий бодисын жишээ: фторт устөрөгч, хатуу эсвэл шингэн аммиак, этилийн спирт болон бусад олон зүйл.

Шингэн устөрөгчийн фторид түүний молекулууд нэлээд урт гинжээр устөрөгчийн холбоогоор холбогддог бөгөөд гурван хэмжээст сүлжээ нь шингэн ба хатуу аммиакаар үүсдэг.
Хүч чадлын хувьд устөрөгчийн холбоо нь химийн холбоо ба бусад төрлийн молекул хоорондын холбооны хооронд завсрын холбоо юм. Устөрөгчийн бондын молийн энерги нь ихэвчлэн 5-50 кДж / моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстуудад) бүх устөрөгчийн атомууд хүчилтөрөгчийн атомуудтай холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр устөрөгчийн хоёр холбоо үүсгэдэг (хоёулаа ганц электрон хосыг ашигладаг). Энэхүү бүтэц нь мөсийг устөрөгчийн зарим холбоо тасарч, молекулууд арай илүү нягтралтай "савлах" чадвартай шингэн устай харьцуулахад "сул" болдог. Мөсний бүтцийн энэ онцлог шинж чанар нь бусад ихэнх бодисоос ялгаатай нь хатуу төлөвт байгаа ус шингэн төлөвөөс бага нягтралтай байдгийг тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралд 4 0С-т хүрдэг - ийм температурт устөрөгчийн олон холбоо тасарч, дулааны тэлэлт нягтралд төдийлөн нөлөөлдөггүй.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж нэг хором төсөөлье. Зарим үр дагаврыг энд оруулав.

• өрөөний температурт ус хий үүсэх болно, учир нь буцалгах цэг нь -80 ° C хүртэл буурах болно;
• мөсний нягтрал нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усан сангууд ёроолоос хөлдөх болно;
• дНХ-ийн давхар спираль оршин тогтнохоо болих болно.

Энэ тохиолдолд манай гаригийн байгаль огт өөр болно гэдгийг ойлгоход хангалттай жишээнүүд хангалттай.

ГИДРОГЕНИЙ БОНД, ТҮҮНИЙ ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Этилийн спиртийн томъёо нь CH 3 –CH 2 –O - H. Энэ бодисын янз бүрийн молекулуудын ямар атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний бүтцийг харуулахын тулд бүтцийн томъёог зур.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. Бүтцийн томъёоны тусламжтайгаар а) аммиак, б) фторын устөрөгч, в) этанол (этилийн спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсэхийг харуул. \u003d 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд байнга, тэнцүү хурдтай явагддаг тул усны тэнцвэрт байдал байдаг: 2H 2 O AH 3 O + OH.
Энэ тэнцвэрийг нэрлэдэг автопротолизийн тэнцвэрус.

Энэхүү буцаах процессын шууд урвал нь эндотермик шинжтэй тул халах үед автопротолиз эрчимжиж, харин өрөөний температурт тэнцвэрийг зүүн тийш шилжүүлдэг, өөрөөр хэлбэл H 3 O ба OH ионуудын концентраци нь ач холбогдолгүй юм. Тэд юутай тэнцүү вэ?
Жүжигчин массын хуулийн дагуу

Гэхдээ урвалд орсон усны молекулын тоо нь нийт усны молекулын тоотой харьцуулахад ач холбогдолгүй байдаг тул автопротолизийн үед усны концентраци бараг өөрчлөгддөггүй гэж үзэж болох ба 2 \u003d const Цэвэр усан дахь эсрэг цэнэгтэй ионуудын ийм бага концентраци нь яагаад энэ шингэн муу боловч цахилгаан гүйдэл дамжуулдаг болохыг тайлбарладаг.

УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗ, УСЫН АВТОПРОТОЛИЗИС (ИОНИК БҮТЭЭГДЭХҮҮН)
Шингэн аммиакийн ионы бүтээгдэхүүн (буцалгах цэг -33 ° C) нь 2 · 10-28 байна. Аммиакийн автопротолизийн тэгшитгэл хий. Цэвэр шингэн аммиак дахь аммонийн ионы концентрацийг тодорхойлно. Бодисын аль нь ус, шингэн аммиак илүү дамжуулдаг вэ?

1. Устөрөгч ба түүний шаталтыг олж авах (шинж чанарыг бууруулах).
2. Хүчилтөрөгч ба түүний доторх бодисын шаталтыг олж авах (исэлдүүлэх шинж чанар).

Бидний өдөр тутмын амьдралд нийтлэг байдаг зүйл бараг байдаггүй. Жишээлбэл, ус бол шингэн гэдгийг амархан мэддэг, шатдаггүй тул хүн бүр мэддэг тул галыг унтрааж чаддаг. Гэхдээ яагаад ийм байгааг та хэзээ нэгэн цагт бодож үзсэн үү?

Зургийн эх сурвалж: pixabay.com

Ус нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомаас тогтдог. Эдгээр хоёр элемент нь шаталтыг дэмждэг. Тэгэхээр ерөнхий логик (шинжлэх ухааны биш) дээр үндэслээд ус бас шатах ёстой гэсэн үг үү? Гэсэн хэдий ч энэ нь тохиолддоггүй.

Шаталт хэзээ үүсдэг вэ?

Шаталт нь молекулууд ба атомууд нэгдэж энерги дулаан, гэрлийн хэлбэрээр ялгардаг химийн процесс юм. Аливаа зүйлийг шатаахын тулд шаталтын эх үүсвэр болох түлш (жишээлбэл, цаас, мод гэх мэт) ба исэлдүүлэгч (дэлхийн агаар мандлын хүчилтөрөгч гол исэлдүүлэгч) гэсэн хоёр зүйл хэрэгтэй. Мөн шаталтын процесс эхлэхийн тулд бодисын гал асаах температурт хүрэхэд шаардлагатай дулаан хэрэгтэй болно.

Зургийн эх сурвалж auclip.ru

Жишээлбэл, шүдэнз ашиглан цаас шатаах үйл явцыг авч үзье. Энэ тохиолдолд цаас нь түлш байх болно, агаарт агуулагдах хийн хүчилтөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис болж, гал асаах шүдний улмаас гал асаах температурт хүрнэ.

Усны химийн найрлагын бүтэц

Зургийн эх сурвалж: water-service.com.ua

Ус нь устөрөгчийн хоёр ба хүчилтөрөгчийн нэг атомаас тогтдог. Түүний химийн томъёо нь H2O юм. Одоо усны хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг нь маш их шатамхай байдаг нь сонирхолтой юм.

Устөрөгч яагаад шатамхай бодис вэ?

Устөрөгчийн атомууд зөвхөн нэг л электронтой тул бусад элементүүдтэй амархан холбогддог. Дүрмээр бол устөрөгч нь байгалийн хий хэлбэрээр үүсдэг бөгөөд молекулууд нь хоёр атомаас тогтдог. Энэ хий нь өндөр реактив бөгөөд исэлдүүлэгч бодисын дэргэд хурдан исэлддэг тул шатамхай болгодог.

Зургийн эх сурвалж: myshared.ru

Устөрөгч шатаахад их хэмжээний энерги ялгардаг тул сансрын хөлгийг сансарт хөөргөхөд ихэвчлэн шингэрүүлсэн хэлбэрээр ашигладаг.

Хүчилтөрөгч нь шаталтыг дэмждэг

Өмнө дурьдсанчлан аливаа шаталтад исэлдүүлэгч бодис шаардлагатай байдаг. Хүчилтөрөгч, озон, устөрөгчийн хэт исэл, фтор гэх мэт олон химийн исэлдүүлэгчид байдаг. Хүчилтөрөгч нь дэлхийн агаар мандалд илүүдэл хэмжээгээр агуулагддаг гол исэлдүүлэгч юм. Энэ нь ерөнхийдөө ихэнх гал түймрийн гол исэлдүүлэгч бодис юм. Тиймээс галыг хадгалахын тулд хүчилтөрөгчийн байнгын хангамж шаардагддаг.

Ус галыг унтраана

Ус нь хэд хэдэн шалтгаанаар галыг унтрааж чаддаг бөгөөд үүний нэг нь галын тамыг тусад нь бий болгож чадах хоёр элементээс бүрдсэн хэдий ч энэ нь шатамхай бус шингэн юм.

Ус бол гал унтраах хамгийн түгээмэл бодис юм. Зургийн эх сурвалж: pixabay.com

Өмнө нь хэлсэнчлэн устөрөгч нь маш амархан шатдаг тул урвалыг эхлүүлэхийн тулд исэлдүүлэгч бодис, гал асаах температур л хангалттай. Хүчилтөрөгч нь дэлхий дээрх хамгийн их исэлдүүлэгч бодис тул устөрөгчийн атомуудтай хурдан нийлж, их хэмжээний гэрэл, дулааныг ялгаруулж улмаар усны молекулууд үүсгэдэг. Энэ нь хэрхэн ажилладаг вэ?

Устөрөгчийн бага хэмжээний хүчилтөрөгч эсвэл агаартай холилдсон нь тэсрэх аюултай тул оксигидрогений хий гэж нэрлэдэг тул энэ нь тэсрэлт гэж ойлгогдох чанга попоор маш хурдан шатдаг болохыг анхаарна уу. 1937 онд Нью Жерсид болсон Хинденбургийн дирижабль сүйрсэн нь дирижабль бүрхүүлийг дүүргэсэн устөрөгчийн шаталтаас болж олон арван хүний \u200b\u200bамийг авч одсон юм. Устөрөгчийн шатамхай чанар, түүний тэсрэх чадвар нь хүчилтөрөгчтэй хослуулдаг нь лабораторид усыг химийн аргаар авч чадахгүй байгаагийн гол шалтгаан юм.