Устөрөгч. Физик, химийн шинж чанар, хүлээн авалт. Химийн органик устөрөгчийн хүчилтөрөгчийн тэгшитгэл

10.1 Устөрөгч

"Устөрөгч" гэсэн нэр нь химийн элемент ба энгийн бодисыг хоёуланг нь илэрхийлдэг. Бүрэлдэхүүн устөрөгчустөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Энгийн бодис устөрөгчустөрөгчийн молекулуудаас бүрддэг.

a) Устөрөгчийн химийн элемент

Байгалийн цуврал элементүүдэд устөрөгчийн дарааллын тоо нь 1. Элементүүдийн системд устөрөгч нь IA эсвэл VIIA бүлгийн эхний үед байдаг.

Устөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь устөрөгчийн атомын молийн фракц (энэ бүгдийг 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 агуулагддаг.

Устөрөгчийн гурван изотоп байдаг:
a) хөнгөн устөрөгч - протиум,
б) хүнд устөрөгч - дейтерий(D),
в) хэт хүнд устөрөгч - тритиум(Т).

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

б) устөрөгчийн атом

Химийн хичээлийн өмнөх хэсгүүдээс та устөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг аль хэдийн мэддэг болсон.

Устөрөгчийн атомын валентын чадварыг нэг валентын тойрог замд нэг электрон байгаагаар тодорхойлно. Их хэмжээний иончлолын энерги нь устөрөгчийн атомыг электрон өгөх хандлагагүй болгодог бөгөөд электронтой харьцах тийм ч өндөр биш энерги нь түүнийг хүлээн авах бага зэрэг хандлагад хүргэдэг. Тиймээс химийн системд H катион үүсэх боломжгүй бөгөөд H анионтой нэгдлүүд тийм ч тогтвортой байдаггүй. Тиймээс устөрөгчийн атомын хувьд хамгийн онцлог нь нэг хосгүй электроны улмаас бусад атомуудтай ковалент холбоо үүсэх явдал юм. Анион үүсэх, ковалент холбоо үүсэх тохиолдолд устөрөгчийн атом нь нэг валент юм.
Энгийн бодисын хувьд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв 0, ихэнх нэгдлүүдэд устөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвийг + I харуулдаг бөгөөд зөвхөн устөрөгчийн хамгийн бага электрон сөрөг элементүүдийн гидридүүдэд исэлдэлтийн төлөв -I байна.
Устөрөгчийн атомын валентын чадварын талаарх мэдээллийг 28-р хүснэгтэд үзүүлэв. Аливаа атомтай нэг ковалент холбоогоор холбогдсон устөрөгчийн атомын валентийн төлөвийг хүснэгтэд "H-" тэмдгээр харуулав.

Хүснэгт 28.Устөрөгчийн атомын валентын чадвар

Валент төлөв		Химийн бодисын жишээ
	I 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

Хоёр атомт устөрөгчийн молекул H 2 нь устөрөгчийн атомууд нь тэдний хувьд боломжтой цорын ганц ковалент холбоогоор холбогдсон үед үүсдэг. Бонд нь солилцооны механизмаар үүсдэг. Дашрамд хэлэхэд электрон үүл давхцаж байгаа нь s-бонд юм (Зураг 10.1 а). Атомууд нь ижил тул холбоо нь туйлшралгүй байдаг.

Устөрөгчийн молекул дахь атом хоорондын зай (илүү нарийвчлалтай, атомууд чичирдэг тул тэнцвэрийн атом хоорондын зай) r(H - H) = 0.74 A (fig.10.1 v), энэ нь тойрог замын радиусуудын нийлбэрээс хамаагүй бага (1.06 А). Үүний үр дүнд холбогдсон атомуудын электрон үүл нь гүн гүнзгий давхцдаг (Зураг 10.1). б), устөрөгчийн молекул дахь холбоо хүчтэй байдаг. Үүнийг холбох энергийн нэлээд том утга (454 кЖ / моль) нотолж байна.
Хэрэв бид молекулын хэлбэрийг хилийн гадаргуугаар (электрон үүлний хилийн гадаргуутай төстэй) тодорхойлдог бол устөрөгчийн молекул нь бага зэрэг гажигтай (сунасан) бөмбөрцөг хэлбэртэй (Зураг 10.1) гэж хэлж болно. Г).

d) устөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Бага хэмжээгээр энэ нь хоргүй байдаг. Хатуу устөрөгч 14 К (–259 ° C) температурт хайлж, шингэн устөрөгч 20 К (–253 ° C) температурт буцалгана. Бага хайлах ба буцалгах цэг, шингэн устөрөгчийн орших температурын маш бага хүрээ (ердөө 6 ° C), түүнчлэн хайлуулах молийн дулаан (0.117 кЖ / моль) ба ууршилт (0.903 кЖ / моль) бага байдаг. ) устөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо маш сул байгааг харуулж байна.
Устөрөгчийн нягт r (H 2) = (2 г / моль) :( 22.4 л / моль) = 0.0893 г / л. Харьцуулбал: агаарын дундаж нягт нь 1.29 г / л байна. Өөрөөр хэлбэл, устөрөгч нь агаараас 14.5 дахин хөнгөн. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй.
Өрөөний температурт устөрөгч идэвхгүй боловч халаахад олон бодистой урвалд ордог. Эдгээр урвалд устөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө нэмэгдүүлж, бууруулж болно: Н 2 + 2 д- = 2Н -I, Н 2 - 2 д- = 2H + I.
Эхний тохиолдолд устөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис юм, жишээлбэл, натри эсвэл кальцитай урвалд ороход: 2Na + H 2 = 2NaH, ( т) Ca + H 2 = CaH 2. ( т)
Гэхдээ устөрөгчийг багасгах шинж чанар нь илүү онцлог шинж чанартай: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( т)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( т)
Халах үед устөрөгч нь зөвхөн хүчилтөрөгч төдийгүй бусад металл бус бодисууд, жишээлбэл, фтор, хлор, хүхэр, тэр ч байтугай азотоор исэлддэг.
Лабораторид урвалын үр дүнд устөрөгчийг олж авдаг

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

Цайрын оронд төмөр, хөнгөн цагаан болон бусад зарим металлыг, хүхрийн хүчлийн оронд бусад шингэрүүлсэн хүчлийг хэрэглэж болно. Үүссэн устөрөгчийг усны нүүлгэн шилжүүлэх аргаар туршилтын хоолойд цуглуулдаг (10.2-р зургийг үз). б) эсвэл зүгээр л урвуу колбонд хийнэ (зураг 10.2 а).

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг никель катализаторын оролцоотойгоор 800 ° C температурт усны ууртай харилцан үйлчилснээр байгалийн хий (ихэвчлэн метан) -аас их хэмжээгээр гаргаж авдаг.

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( т, Ni)

эсвэл нүүрсийг өндөр температурт усны уураар цэвэрлэнэ:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( т)

Цэвэр устөрөгчийг уснаас цахилгаан гүйдэлд задалж (электролизийн аргаар) гаргаж авдаг.

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

Гидрид (устөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд) нь үндсэн хоёр төрөлд хуваагддаг.
а) тогтворгүй (молекул) гидрид,
б) давстай төстэй (ионы) гидридүүд.
IVA - VIIA бүлгийн элементүүд ба бор нь молекулын гидрид үүсгэдэг. Эдгээрээс зөвхөн металл бус бодис үүсгэдэг элементийн гидридүүд тогтвортой байдаг.

B 2 H 6; CH 4; NH 3; H 2 O; HF
SiH 4, PH 3; H 2 S; HCl
Үнс 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; Сайн уу
Усыг эс тооцвол эдгээр бүх нэгдлүүд нь өрөөний температурт хийн бодис байдаг тул тэдгээрийн нэр нь "дэгдэмхий гидрид" юм.
Металл бус бодис үүсгэдэг зарим элементүүд нь илүү нарийн төвөгтэй гидридүүдэд байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ерөнхий томъёо С-тэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг n H 2 n+2, C n H 2 n, C n H 2 n-2 ба бусад, хаана nмаш том байж болно (эдгээр нэгдлүүдийг органик химийн аргаар судалдаг).
Ионы гидридүүд нь шүлт, шүлтлэг газрын элементүүд, магнийн гидридүүд орно. Эдгээр гидридийн талстууд нь хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт Me эсвэл Me 2 (элементүүдийн системийн бүлгээс хамаарч) H анион ба металлын катионуудаас бүрддэг.

LiH
NaH	MgH 2
К.Х	CaH 2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

Ионы болон бараг бүх молекулын гидрид (H 2 O ба HF-ээс бусад) хоёулаа бууруулагч бодис боловч ионы гидрид нь молекулаас хамаагүй хүчтэй бууруулагч шинж чанартай байдаг.
Гидридээс гадна устөрөгч нь гидроксид ба зарим давсны нэг хэсэг юм. Эдгээр илүү төвөгтэй устөрөгчийн нэгдлүүдийн шинж чанаруудтай та дараагийн бүлгүүдээс танилцах болно.
Үйлдвэрт үйлдвэрлэсэн устөрөгчийн гол хэрэглэгчид нь аммиак, азотын бордоо үйлдвэрлэх үйлдвэрүүд бөгөөд аммиакийг азот, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг.

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

Устөрөгчийг 2H 2 + CO = CH 3 OH урвалаар метилийн спирт (метанол) авахад их хэмжээгээр ашигладаг. т, ZnO - катализатор), түүнчлэн хлор, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг устөрөгчийн хлоридын үйлдвэрлэлд:

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

Заримдаа устөрөгчийг металлургийн салбарт цэвэр металл үйлдвэрлэхэд бууруулагч болгон ашигладаг, жишээлбэл: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. a) протиум, б) дейтерий, в) тритий ямар бөөмүүд вэ?
2.Устөрөгчийн атомын иончлох энергийг бусад элементийн атомын иончлох энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанарын дагуу аль элемент нь устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электрон ойрын энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалент холбооны туйлшралын чиглэл ба нэгдлүүд дэх устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөвийг 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 томьёог бич. Аль нь хамгийн их ашиглагддаг вэ?
6. "Устөрөгч нь агаараас хөнгөн" гэж байнга хэлдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ? Энэ илэрхийллийг хэзээ шууд утгаар нь авч болох вэ, хэзээ үгүй вэ?
7. Кали, кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, сульфид, устөрөгчийн бромидын бүтцийн томъёог гарга.
8. Устөрөгчийн хайлах, уурших молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тодорхойлно.
9. Үндсэнийг харуулсан дөрвөн урвал бүрийн хувьд Химийн шинж чанарустөрөгч нь электрон тэнцвэрийг бүрдүүлдэг. Исэлдүүлэгч болон ангижруулагч бодисуудыг тэмдэглэ.
10. Лабораторид 4,48 литр устөрөгч авахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 80%-ийн гарцтай, 1: 2 эзлэхүүний харьцаатай метан, усны уурын 30 м 3 хольцоос гаргаж авах устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойл.
12. Устөрөгч a) фтор, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэхэд үүсэх урвалын тэгшитгэлийг байгуул.
13. Дараах урвалын схемүүд нь ионы гидридын үндсэн химийн шинж чанарыг харуулсан болно.

a) MH + O 2 MOH ( т); б) MH + Cl 2 MCl + HCl ( т);
в) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl (p) MCl + H 2
Энд M нь лити, натри, кали, рубиди, цезий юм. Хэрэв M нь натри бол харгалзах урвалын тэгшитгэлийг бич. Кальцийн гидридийн химийн шинж чанарыг урвалын тэгшитгэлээр дүрслэн харуул.
14. Электрон тэнцвэрийн аргыг ашиглан зарим молекул гидридийн бууруулагч шинж чанарыг харуулахын тулд дараах урвалын тэгшитгэлийг байгуул.
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 нэр юм. Энгийн бодисоос гадна " хүчилтөрөгч"(диоксиген) химийн элемент хүчилтөрөгч нь өөр нэг энгийн бодис үүсгэдэг " озон"(гурвалсан хүчилтөрөгч). Эдгээр нь хүчилтөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд юм. Хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгч O 2 молекулуудаас, озон нь озоны O 3 молекулуудаас бүрддэг.

a) Химийн элемент хүчилтөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд хүчилтөрөгчийн дарааллын тоо 8. Элементүүдийн системд хүчилтөрөгч нь VIA бүлэгт хоёрдугаар үед байдаг.
Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент юм. Дэлхийн царцдасын хоёр дахь атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом бөгөөд өөрөөр хэлбэл дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгчийн молийн хэсэг нь ойролцоогоор 50% байдаг. Хүчилтөрөгч (бодис) - бүрэлдэхүүн хэсэгагаар. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь ус, олон эрдэс бодис, түүнчлэн ургамал, амьтны нэг хэсэг юм. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O, 18 O) тогтдог бөгөөд эдгээрээс хамгийн хөнгөн изотоп 16 O нь хамгийн элбэг байдаг.Иймээс хүчилтөрөгчийн атомын масс 16 D (15.9994 D) ойролцоо байна.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Та хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг.

Хүснэгт 29.Хүчилтөрөгчийн атомын валент

Валент төлөв		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 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

* Эдгээр ислийг мөн ионы нэгдлүүд гэж үзэж болно.
** Молекул дахь хүчилтөрөгчийн атомууд өгөгдсөн валентын төлөвт байдаггүй; Энэ бол хүчилтөрөгчийн атомуудын исэлдэлтийн төлөв нь тэгтэй тэнцэх бодисын жишээ юм
Өндөр иончлолын энерги (устөрөгч гэх мэт) нь хүчилтөрөгчийн атомаас энгийн катион үүсэхийг үгүйсгэдэг. Электрон ойрын энерги нь нэлээд өндөр (устөрөгчөөс бараг хоёр дахин их) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атомын электронуудыг хавсаргах, O 2A анион үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ хүчилтөрөгчийн атомын электронтой харьцах энерги нь галоген атомууд болон VIA бүлгийн бусад элементүүдээс бага хэвээр байна. Тиймээс хүчилтөрөгчийн анионууд ( ислийн ионууд) нь зөвхөн хүчилтөрөгчийн элементүүдтэй нэгдлүүдэд байдаг бөгөөд тэдгээрийн атомууд нь электроныг маш амархан өгдөг.
Хоёр хосгүй электроныг нийгэмшүүлснээр хүчилтөрөгчийн атом нь хоёр ковалент холбоо үүсгэж болно. Өдөөх боломжгүй тул хоёр хос электрон зөвхөн донор хүлээн авагчийн харилцан үйлчлэлд орж болно. Тиймээс, бонд ба эрлийзжилтийн олон талт байдлыг харгалзахгүйгээр хүчилтөрөгчийн атом нь таван валентийн төлөвийн аль нэгэнд байж болно (Хүснэгт 29).
Хүчилтөрөгчийн атомын хамгийн онцлог шинж чанар нь валентийн төлөв юм В k = 2, өөрөөр хэлбэл хоёр хосгүй электроны улмаас хоёр ковалент холбоо үүсэх.
Хүчилтөрөгчийн атомын цахилгаан сөрөг чанар (илүү өндөр - зөвхөн фторын хувьд) нь түүний ихэнх нэгдлүүдэд хүчилтөрөгч нь -II-ийн исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг. Хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвийн бусад утгыг харуулдаг бодисууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг Хүснэгт 29-д жишээ болгон, харьцуулсан тогтвортой байдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.3.

в) Хүчилтөрөгчийн молекул

Хоёр атомт хүчилтөрөгчийн молекул O 2 нь хосгүй хоёр электрон агуулдаг болохыг туршилтаар тогтоосон. Валентын бондын аргыг ашигласнаар энэ молекулын ийм электрон бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь коваленттай ойролцоо шинж чанартай байдаг. Хүчилтөрөгчийн молекул нь туйл биш юм. атом хоорондын зай ( r o – o = 1.21 A = 121 нм) нь энгийн холбоогоор холбогдсон атомуудын хоорондох зайнаас бага байна. Молярын холболтын энерги нь нэлээд өндөр бөгөөд 498 кЖ / моль юм.

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Хатуу хүчилтөрөгч 55 К (–218 ° C), шингэн хүчилтөрөгч 90 К (–183 ° C) температурт хайлдаг.
Хатуу болон шингэн хүчилтөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо нь устөрөгчөөс арай илүү хүчтэй байдаг нь шингэн хүчилтөрөгч (36 ° C) байх температурын хүрээ өргөн, устөрөгчөөс өндөр, хайлуулах молийн дулаан (0.446 кЖ / моль) ба ууршилт (6, 83 кЖ / моль).
Хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг: 0 ° C-д зөвхөн 5 эзлэхүүн хүчилтөрөгч (хий!) 100 боть усанд уусдаг (шингэн!).
Хүчилтөрөгчийн атомуудын электроныг холбох өндөр хандлага, өндөр цахилгаан сөрөг байдал нь хүчилтөрөгч нь зөвхөн исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь ялангуяа өндөр температурт илэрдэг.
Хүчилтөрөгч олон металлтай урвалд ордог: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( т);
металл бус: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
ба нийлмэл бодисууд: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

Ихэнхдээ ийм урвалын үр дүнд янз бүрийн исэлүүдийг олж авдаг (II § 5-ыг үзнэ үү), гэхдээ идэвхтэй шүлтлэг металлууд, жишээ нь натри нь шаталтаар хэт исэл болж хувирдаг.

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт ислийн (Na) 2 (O-O) бүтцийн томъёо.
Хүчилтөрөгчийн дотор байрлуулсан галд шатаж буй хэлтэрхий дүрэлзэнэ. Энэ нь цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэх хялбар бөгөөд тохиромжтой арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас шулуутгах (цогц нэрэх), лабораторид хүчилтөрөгч агуулсан зарим нэгдлүүдийг дулааны задралд оруулах замаар гаргаж авдаг, жишээлбэл:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
ба үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт ислийг катализаторын задралаар: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 нь катализатор).
Цэвэр хүчилтөрөгчийг үйлдвэрлэлд исэлдэх процессыг эрчимжүүлэх, өндөр температурт дөл үүсгэх зорилгоор ашигладаг. Пуужинд шингэн хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний амьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой. Хэвийн нөхцөлд хүн амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгчтэй байдаг. Гэхдээ хангалттай агааргүй эсвэл бүрмөсөн байхгүй нөхцөлд (нисэх онгоцонд, шумбах ажиллагааны үеэр, сансрын хөлөгт гэх мэт) тусгай. хийн хольцхүчилтөрөгч агуулсан. Хүчилтөрөгчийг мөн амьсгалахад хүндрэл учруулдаг өвчнийг анагаахад хэрэглэдэг.

e) Озон ба түүний молекулууд

Озон O 3 нь хүчилтөрөгчийн хоёр дахь аллотроп өөрчлөлт юм.
Гурвалсан атомын озоны молекул нь өнцгийн бүтэцтэй, хоёр бүтцийн хоорондох дунд хэсэг нь дараах томьёогоор илэрхийлэгдэнэ.

Озон нь хурц үнэртэй хар хөх өнгийн хий юм. Хүчтэй исэлдүүлэх үйл ажиллагааны улмаас энэ нь хортой байдаг. Озон нь хүчилтөрөгчөөс нэг ба хагас дахин "хүнд", хүчилтөрөгчөөс арай илүү байдаг тул бид усанд уусна.
Цахилгаан аянгын цэнэгийн үед хүчилтөрөгчөөс агаар мандалд озон үүсдэг.

3O 2 = 2O 3 ().

Хэвийн температурт озон аажмаар хүчилтөрөгч болж хувирдаг бөгөөд халах үед энэ процесс тэсрэлтээр үргэлжилдэг.
Озон нь дэлхийн агаар мандлын "озоны давхарга" гэж нэрлэгддэг давхаргад агуулагдаж, дэлхий дээрх бүх амьдралыг нарны цацрагийн хортой нөлөөллөөс хамгаалдаг.
Зарим хотод ундны усыг халдваргүйжүүлэх (халдваргүйжүүлэх) зорилгоор хлорын оронд озон хэрэглэдэг.

Дараах 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 бодисыг нэрлэ. Эдгээр нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн атомын валентын төлөвийг тодорхойлно уу.
Хүчилтөрөгчийн атом бүрийн валент ба исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлно.
2. Лити, магни, хөнгөн цагаан, цахиур, улаан фосфор, селенийн хүчилтөрөгч дэх шаталтын урвалын тэгшитгэлийг хий (селений атомууд исэлдэлтийн төлөвт + IV, бусад элементийн атомууд - исэлдэлтийн хамгийн дээд түвшинд хүртэл исэлддэг). Эдгээр урвалын бүтээгдэхүүнүүд ямар ангиллын исэлд хамаарах вэ?
3. Хэдэн литр озон авах боломжтой (хэвийн нөхцөлд) a) 9 литр хүчилтөрөгчөөс, б) 8 г хүчилтөрөгчөөс?

Ус бол дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг байдаг бодис юм. Дэлхийн усны массыг 10 18 тонн гэж тооцдог. Ус нь манай гаригийн гидросферийн үндэс суурь бөгөөд үүнээс гадна агаар мандалд агуулагддаг, мөс хэлбэрээр дэлхийн туйлын таг, уулын мөсөн голуудыг бүрдүүлдэг, мөн янз бүрийн чулуулгийн нэг хэсэг юм. Хүний бие дэх усны массын эзлэх хувь 70 орчим хувьтай байдаг.
Ус бол гурвууланд нь байдаг цорын ганц бодис юм нэгтгэсэн мужуудөөрийн гэсэн тусгай нэртэй байдаг.

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

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

Химийн хувьд диполь моментийг Дебайд хэмждэг: 1 D = 3.34. 10-30 кл. м

Усны молекулд хоёр туйлтай ковалент холбоо, өөрөөр хэлбэл хоёр цахилгаан диполь байдаг бөгөөд тус бүр нь өөрийн диполь моменттэй (ба). Молекулын нийт диполь момент нь эдгээр хоёр моментийн вектор нийлбэртэй тэнцүү байна (Зураг 10.5):

(H 2 O) = ,

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, тэгвэл

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

Хүснэгт 30.Зарим туйлт молекулуудын диполь моментууд

Молекул	Молекул	Молекул

Усны молекулын диполь шинж чанарыг харгалзан үүнийг ихэвчлэн схемийн дагуу дараах байдлаар дүрсэлсэн байдаг.
Цэвэр ус нь өнгөгүй, амт, үнэргүй шингэн юм. Усны үндсэн физик шинж чанаруудын заримыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 31.Усны зарим физик шинж чанарууд

Уусмал болон ууршилтын молийн дулааны их утга (устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хэмжээнээс өндөр дараалал) нь хатуу болон шингэн бодисын аль алинд нь усны молекулууд хоорондоо нягт холбоотой болохыг харуулж байна. Эдгээр холболтыг "гэж нэрлэдэг" устөрөгчийн холбоо ".

ЦАХИЛГААН ДИПОЛ, ДИПОЛ МОМЕНТ, ХОЛБОГДОЛЫН ТУЙЛШАЛ, МОЛЕКУЛЫН ТУЙЛАЛТ.
Усны молекул дахь холбоо үүсэхэд хүчилтөрөгчийн атомын хэдэн валент электрон оролцдог вэ?
2. Усны молекул дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд ямар орбиталууд давхцах үед холбоо үүсдэг вэ?
3. Устөрөгчийн хэт исэл H 2 O 2 молекул дахь холбоо үүсэх диаграммыг зур. Энэ молекулын орон зайн бүтцийн талаар та юу хэлж чадах вэ?
4. HF, HCl ба HBr молекул дахь атом хоорондын зай 0.92 тус тус; 1.28 ба 1.41. Диполь моментийн хүснэгтийг ашиглан эдгээр молекул дахь устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийг тооцоолж, харьцуулна уу.
5. Устөрөгчийн сульфидын молекул дахь атом хоорондын зай S - H нь 1.34-тэй тэнцүү, бондын хоорондох өнцөг нь 92 ° байна. Хүхэр ба устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийн утгыг тодорхойлно уу. Хүхрийн атомын валентын орбиталуудын эрлийзжүүлэлтийн талаар та юу хэлж чадах вэ?

10.4. Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цахилгаан сөрөг байдлын мэдэгдэхүйц ялгаа (2.10 ба 3.50) тул усны молекул дахь устөрөгчийн атом нь их хэмжээний эерэг хэсэгчилсэн цэнэгтэй байдаг ( q h = 0.33 д), хүчилтөрөгчийн атом нь бүр илүү сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h = -0.66 д). Хүчилтөрөгчийн атом нь нэг хос электронтой байдаг гэдгийг санаарай sp 3-эрлийз АО. Устөрөгчийн нэг молекулын устөрөгчийн атом нь нөгөө молекулын хүчилтөрөгчийн атом руу татагддаг бөгөөд үүнээс гадна устөрөгчийн атомын хагас хоосон 1s-AO нь хүчилтөрөгчийн атомаас хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд онцгой төрөлмолекул хоорондын холбоо - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоог дараах байдлаар бүдүүвчээр дүрсэлж болно.

Сүүлийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (цэгтэй шугам, электрон биш!) устөрөгчийн холбоог харуулав.

Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн усны молекулуудын хооронд байдаггүй. Энэ нь хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд үүсдэг.
1) молекулд хүчтэй туйлт N - E холбоо байдаг (E нь хангалттай цахилгаан сөрөг элементийн атомын тэмдэг);
2) молекулд их хэмжээний сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй, ганц хос электронтой Е атом байна.
E элемент нь фтор, хүчилтөрөгч, азот байж болно. Хэрэв E нь хлор эсвэл хүхэр байвал устөрөгчийн холбоо хамаагүй сул байна.
Молекулуудын хооронд устөрөгчийн холбоо бүхий бодисын жишээ: фтор устөрөгч, хатуу эсвэл шингэн аммиак, этилийн спирт болон бусад олон бодисууд.

Шингэн устөрөгчийн хайлуур жоншны молекулууд нь устөрөгчийн холбоогоор нэлээд урт гинжээр холбогддог бөгөөд шингэн ба хатуу аммиакийн гурван хэмжээст сүлжээнүүд үүсдэг.
Хүч чадлын хувьд устөрөгчийн холбоо нь завсрын үе юм химийн холбооболон бусад төрлийн молекул хоорондын холбоо. Устөрөгчийн бондын молийн энерги ихэвчлэн 5-50 кЖ / моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстууд) бүх устөрөгчийн атомууд нь хүчилтөрөгчийн атомуудтай устөрөгчтэй холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр хоёр устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг (хоёр дан хос электроныг ашигладаг). Энэ бүтэц нь шингэн устай харьцуулахад мөсийг "сул" болгож, зарим устөрөгчийн холбоо тасарч, молекулууд нь арай илүү нягт "савлах" чадвартай байдаг. Мөсний бүтцийн энэ онцлог нь бусад ихэнх бодисоос ялгаатай нь хатуу төлөвт байгаа ус яагаад шингэн төлөвөөс бага нягттай байдгийг тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралдаа 4 хэмд хүрдэг - энэ температурт устөрөгчийн холбоо тасарч, дулааны тэлэлтнягтралд тийм ч хүчтэй нөлөөлөөгүй байна.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал юм. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж хэсэгхэн зуур төсөөлцгөөе. Энд зарим үр дагаварууд байна:

буцалгах цэг нь -80 хэм хүртэл буурах тул өрөөний температурт ус хий болж хувирна;
мөсний нягт нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усан сангууд ёроолоос хөлдөх болно;
ДНХ-ийн давхар спираль оршин тогтнохоо болих ба бусад олон зүйл.

Энэ тохиолдолд манай гаригийн байгаль тэс өөр болно гэдгийг ойлгоход өгсөн жишээнүүд хангалттай юм.

УС төрөгчийн холбоо, ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Томъёо этилийн спирт CH 3 – CH 2 – O – H. Энэ бодисын өөр өөр молекулуудын аль атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний үүсэх байдлыг харуулахын тулд бүтцийн томъёог зур.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. a) аммиак, б) устөрөгчийн хайлуур жонш, в) этанол (этил спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсдэгийг бүтцийн томъёоны тусламжтайгаар харуул. = 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд байнга, ижил хурдтай явагддаг тул усанд тэнцвэрт байдал байдаг: 2H 2 O AH 3 O + OH.
Энэ баланс гэж нэрлэдэг автопротолизын тэнцвэрт байдалус.

Энэхүү урвуу үйл явцын шууд урвал нь эндотермик байдаг тул халаах үед автопротолиз нэмэгдэж, өрөөний температурт тэнцвэр зүүн тийш шилждэг, өөрөөр хэлбэл H 3 O ба OH ионуудын концентраци бага байдаг. Тэд юутай тэнцүү вэ?
Үйл ажиллагаа явуулж буй массын хуулийн дагуу

Гэхдээ урвалд орсон усны молекулуудын тоо нь усны молекулуудын нийт тоотой харьцуулахад ач холбогдол багатай тул автопротолизын үед усны концентраци бараг өөрчлөгддөггүй гэж үзэж болно, 2 = const Эсрэг цэнэгтэй ионуудын ийм бага концентраци цэвэр усЭнэ шингэн муу хэдий ч цахилгаан гүйдэл дамжуулж байдгийг тайлбарлав.

УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗ, УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗ (ИОН БҮТЭЭГДЭХҮҮН) БАЙНГА.
Шингэн аммиакийн ионы бүтээгдэхүүн (буцлах цэг -33 ° C) 2 · 10 -28 байна. Аммиакийн автопротолизын тэгшитгэлийг байгуул. Цэвэр шингэн аммиак дахь аммонийн ионы концентрацийг тодорхойлно. Бодисуудын аль нь хамгийн их цахилгаан дамжуулах чадвартай ус эсвэл шингэн аммиак вэ?

1. Устөрөгчийг олж авах, түүний шаталт (багасгах шинж чанар).
2. Хүчилтөрөгч авах, түүний доторх бодисыг шатаах (исэлдүүлэх шинж чанар).

Хүчилтөрөгч- Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг. Энэ нь дэлхийн царцдасын жингийн тал орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд гаригийн гаднах бүрхүүл юм. Устөрөгчтэй нийлснээр дэлхийн гадаргуугийн гуравны хоёроос илүү хувийг эзэлдэг ус үүсгэдэг.

Бид хүчилтөрөгчийг харж, амталж, үнэрлэж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь агаарын тавны нэгийг бүрдүүлдэг бөгөөд амин чухал юм. Амьдрахын тулд бид амьтан, ургамал шиг амьсгалах хэрэгтэй.

Хүчилтөрөгч бол зайлшгүй оролцогч юм химийн урвал, амьд организмын аль ч бичил эс дотор орж, үүний үр дүнд шим тэжээл задарч, амьдралд шаардлагатай энерги ялгардаг. Тийм ч учраас хүчилтөрөгч (цөөн хэдэн төрлийн микробыг эс тооцвол) бүх амьд организмд зайлшгүй шаардлагатай байдаг.

Шатаах үед бодисууд хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, дулаан, гэрэл хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг.

Устөрөгч

Орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл элемент бол устөрөгч... Энэ нь ихэнх оддын дийлэнх хувийг эзэлдэг. Дэлхий дээр устөрөгчийн ихэнх хэсэг (химийн тэмдэг H) нь хүчилтөрөгч (O) -тай холбогдож ус (H20) үүсгэдэг. Устөрөгч нь атом бүр нь зөвхөн нэг протон, нэг электроноос бүрддэг тул хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн хөнгөн химийн элемент юм.

20-р зууны эхэн үед агаарын хөлөг, том онгоцууд устөрөгчөөр дүүрсэн. Гэсэн хэдий ч устөрөгч нь маш шатамхай байдаг. Гал түймрийн улмаас хэд хэдэн гамшгийн дараа устөрөгчийг агаарын хөлөгт ашиглахаа больсон. Өнөөдөр өөр нэг хөнгөн хий нь аэронавтикт ашиглагддаг - шатдаггүй гелий.

Устөрөгч нь нүүрстөрөгчтэй нэгдэж нүүрсустөрөгч гэж нэрлэгддэг бодис үүсгэдэг. Үүнд байгалийн хий, түүхий нефтээс гаргаж авсан бүтээгдэхүүн, тухайлбал пропан, бутан хий, шингэн бензин зэрэг орно. Мөн устөрөгч нь нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчтэй нийлж нүүрс ус үүсгэдэг. Төмс, будаа дахь цардуул, манжин дахь элсэн чихэр нь нүүрс ус юм.

Нар болон бусад одод ихэвчлэн устөрөгчөөс бүрддэг. Оддын төвд аймшигт температур, даралт нь устөрөгчийн атомууд хоорондоо нэгдэж, өөр хий болох гелий болж хувирдаг. Үүний зэрэгцээ дулаан, гэрэл хэлбэрээр асар их хэмжээний энерги ялгардаг.

Энгийн бодисыг олж авах үйлдвэрлэлийн арга нь харгалзах элемент нь байгальд байгаа хэлбэр, өөрөөр хэлбэл түүнийг үйлдвэрлэх түүхий эд ямар байхаас хамаарна. Тиймээс чөлөөт төлөвт байгаа хүчилтөрөгчийг физик аргаар - шингэн агаараас салгах замаар олж авдаг. Бараг бүх устөрөгч нь нэгдлүүд хэлбэртэй байдаг тул үүнийг олж авахын тулд ашигладаг химийн аргууд... Ялангуяа задралын урвалыг ашиглаж болно. Устөрөгчийг үйлдвэрлэх аргуудын нэг бол цахилгаан гүйдлийн нөлөөгөөр усны задралын урвал юм.

Устөрөгчийг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн гол арга бол байгалийн хийн нэг хэсэг болох метаныг устай урвалд оруулах явдал юм. Энэ нь өндөр температурт хийгддэг (буцалж буй усаар ч метаныг нэвтрүүлэхэд ямар ч хариу үйлдэл үзүүлэхгүй байх нь хялбар байдаг):

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 кЖ

Лабораторид энгийн бодисыг олж авахын тулд тэд байгалийн түүхий эдийг ашиглах шаардлагагүй, харин шаардлагатай бодисыг тусгаарлахад хялбар байх эхлэлийн материалыг сонгоно. Жишээлбэл, лабораторид хүчилтөрөгчийг агаараас авдаггүй. Устөрөгчийн үйлдвэрлэлд мөн адил хамаарна. Үйлдвэрт заримдаа ашигладаг устөрөгчийг үйлдвэрлэх лабораторийн аргуудын нэг бол усыг цахилгаан гүйдлээр задлах явдал юм.

Ихэвчлэн лабораторид цайрын давсны хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх замаар устөрөгчийг гаргаж авдаг.

Аж үйлдвэрт

1.Давсны усан уусмалын электролиз:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.Усны уурыг халуун коксоор дамжуулахойролцоогоор 1000 ° C температурт:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.Байгалийн хий.

Уурын хувиргалт: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) Хүчилтөрөгчтэй каталитик исэлдэлт: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. Газрын тос боловсруулах явцад нүүрсустөрөгчийг хагалах, шинэчлэх.

Лабораторид

1.Металл дээр шингэрүүлсэн хүчлүүдийн үйлдэл.Ийм урвал явуулахын тулд цайр, давсны хүчлийг ихэвчлэн ашигладаг.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.Кальцийн устай харилцан үйлчлэх:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3.Гидридийн гидролиз:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.Цайр эсвэл хөнгөн цагаан дээр шүлтийн үйлчлэл:

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

5.Электролизийн аргаар.Шүлт эсвэл хүчлийн усан уусмалын электролизийн явцад катод дээр устөрөгч үүсдэг, жишээлбэл:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

Устөрөгч үйлдвэрлэх биореактор

Физик шинж чанарууд

Хийн устөрөгч нь хоёр хэлбэрээр (өөрчлөлт) байж болно - орто - ба пара-устөрөгчийн хэлбэрээр.

Ортогидрогенийн молекулд (mp -259.10 ° C, bp b. -252.89 ° C) - бие биенийхээ эсрэг (эсрэг параллель).

Устөрөгчийн аллотроп хэлбэрийг шингэн азотын температурт идэвхтэй нүүрстөрөгч дээр шингээх замаар салгаж болно. Маш бага температурт ортогидроген ба пара устөрөгчийн тэнцвэр бараг бүхэлдээ сүүлийнх рүү шилждэг. 80 К-т хэлбэрүүдийн харьцаа ойролцоогоор 1: 1 байна. Халаахад шингэсэн параустөрөгч нь тасалгааны температурт холимог тэнцвэрт байдал үүсэх хүртэл ортогидроген болж хувирдаг (орто-хос: 75:25). Катализаторгүй бол хувирал удаан явагддаг бөгөөд энэ нь бие даасан аллотроп хэлбэрийн шинж чанарыг судлах боломжийг олгодог. Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомт - Н₂. Хэвийн нөхцөлд энэ нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Устөрөгч бол хамгийн хөнгөн хий бөгөөд түүний нягт нь агаараас хэд дахин бага юм. Молекулуудын масс бага байх тусам ижил температурт хурд нь өндөр байх нь ойлгомжтой. Хамгийн хөнгөн тул устөрөгчийн молекулууд нь бусад хийн молекулуудаас хурдан хөдөлдөг тул дулааныг нэг биеэс нөгөөд илүү хурдан дамжуулж чаддаг. Үүнээс үзэхэд устөрөгч нь хийн бодисуудын дунд хамгийн өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Түүний дулаан дамжуулалт нь агаарын дулаан дамжуулалтаас долоо дахин их байдаг.

Химийн шинж чанар

Устөрөгчийн молекулууд H₂ нь нэлээд хүчтэй бөгөөд устөрөгчийн урвалд орохын тулд маш их энерги зарцуулах шаардлагатай: H 2 = 2H - 432 кДж Иймээс энгийн температурт устөрөгч нь зөвхөн маш идэвхтэй металлуудтай, жишээлбэл, кальцитай урвалд ордог. кальцийн гидрид үүсгэх: Ca + H 2 = CaH 2 ба цорын ганц металл бус фтор, устөрөгчийн фтор үүсгэгч: F 2 + H 2 = 2HF Ихэнх металл ба металл бус бодисуудтай устөрөгч нь өндөр температурт эсвэл өөр үйл ажиллагааны дор урвалд ордог. жишээлбэл, гэрэлтүүлгийн дор. Энэ нь зарим исэлээс хүчилтөрөгчийг "зайлж" чадна, жишээлбэл: CuO + Н 2 = Cu + Н 2 0 Бичсэн тэгшитгэл нь багасгах урвалыг тусгасан болно. Бууруулах урвалыг процесс гэж нэрлэдэг бөгөөд үүний үр дүнд хүчилтөрөгчийг нэгдлээс авдаг; Хүчилтөрөгчийг зайлуулдаг бодисыг бууруулагч бодис гэж нэрлэдэг (өөрөөр исэлддэг). Цаашид "исэлдэлт", "багасгах" гэсэн ойлголтуудын өөр нэг тодорхойлолтыг өгөх болно. Энэхүү тодорхойлолт нь түүхэн дэх анхных нь өнөө үед, ялангуяа органик химийн хувьд ач холбогдлоо хадгалсаар байна. Бууруулах урвал нь исэлдэлтийн урвалын эсрэг юм. Эдгээр хоёр урвал үргэлж нэг процесс шиг явагддаг: нэг бодисыг исэлдүүлэх (багасгах) үед нөгөөг нь багасгах (исэлдэх) нь нэгэн зэрэг явагдах ёстой.

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

Галоген агуулсан хэлбэрүүд галоген устөрөгч:

F 2 + H 2 → 2 HF, урвал нь харанхуйд, ямар ч температурт тэсрэлтээр явагддаг, Cl 2 + H 2 → 2 HCl, урвал нь зөвхөн гэрэлд тэсрэлтээр явагддаг.

Хүчтэй халаалтанд тортогтой урвалд ордог:

C + 2H 2 → CH 4

Шүлт ба шүлтлэг шороон металлуудтай харилцан үйлчлэл

Устөрөгч нь идэвхтэй металлуудтай хамт үүсдэг гидридүүд:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

Гидрид- давслаг, хатуу бодис, амархан гидролизд ордог:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + 2H 2

Металлын оксидуудтай харилцан үйлчлэл (ихэвчлэн d-элементүүд)

Оксидыг металл болгон бууруулж:

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

Органик нэгдлүүдийг устөрөгчжүүлэх

Устөрөгч нь ханаагүй нүүрсустөрөгчид никель катализатор болон өндөр температуртай үйлчилбэл урвал үүснэ. устөрөгчжүүлэх:

CH 2 = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

Устөрөгч нь альдегидийг спирт болгон бууруулдаг:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

Устөрөгчийн геохими

Устөрөгч - үндсэн барилгын материалорчлон ертөнц. Энэ бол хамгийн түгээмэл элемент бөгөөд бүх элементүүд нь термоядролын болон цөмийн урвалын үр дүнд үүсдэг.

Чөлөөт устөрөгч H 2 нь хуурай газрын хийд харьцангуй ховор байдаг боловч ус хэлбэрээр геохимийн процесст маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Устөрөгч нь аммонийн ион, гидроксил ион, болор ус хэлбэрээр ашигт малтмалын нэг хэсэг байж болно.

Агаар мандалд нарны цацраг туяагаар ус задрах замаар устөрөгч тасралтгүй үүсдэг. Агаар мандлын дээд давхарга руу нүүж, сансар огторгуй руу зугтдаг.

Өргөдөл

Устөрөгчийн энерги

Атомын устөрөгчийг атомын устөрөгчийн гагнуурын ажилд ашигладаг.

Хүнсний үйлдвэрт устөрөгч гэж бүртгэгдсэн хүнсний нэмэлт E949савлах хий шиг.

Эмчилгээний онцлог

Агаартай холилдох үед устөрөгч нь тэсрэх бодис гэж нэрлэгддэг тэсрэх хольц үүсгэдэг. Энэ хий нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний харьцаа 2: 1, устөрөгч ба агаар нь ойролцоогоор 2: 5 байх үед хамгийн их тэсрэх аюултай, учир нь агаар нь хүчилтөрөгчийн 21 орчим хувийг агуулдаг. Устөрөгч нь бас галын аюултай. Шингэн устөрөгч нь арьсанд хүрвэл хүчтэй хөлдөлт үүсгэдэг.

Хүчилтөрөгчтэй устөрөгчийн тэсрэх агууламж нь эзлэхүүний 4% -иас 96% хүртэл үүсдэг. Агаартай холилдох үед эзлэхүүний 4% -иас 75 (74)% хүртэл.

Устөрөгчийн хэрэглээ

Химийн үйлдвэрт устөрөгчийг аммиак, саван, хуванцар үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хүнсний үйлдвэрт устөрөгчийг шингэнээс ургамлын тосмаргарин хийх. Устөрөгч нь маш хөнгөн бөгөөд агаарт үргэлж дээшилдэг. Нэг удаа агаарын хөлөг, бөмбөлөг устөрөгчөөр дүүрсэн. Гэхдээ 30-аад онд. XX зуун Агаарын хөлгүүд дэлбэрч, шатаж байхад хэд хэдэн аймшигт гамшиг тохиолдсон. Өнөө үед агаарын хөлгүүд гелий хийгээр дүүрдэг. Устөрөгчийг мөн пуужингийн түлш болгон ашигладаг. Устөрөгчийг хэзээ нэгэн цагт автомашин, ачааны машинд түлш болгон өргөнөөр ашиглаж магадгүй. Устөрөгчийн хөдөлгүүр нь хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаггүй бөгөөд зөвхөн усны уурыг ялгаруулдаг (хэдийгээр устөрөгчийн үйлдвэрлэл нь өөрөө хүрээлэн буй орчны бохирдолд хүргэдэг). Манай нар ихэвчлэн устөрөгчөөс бүрддэг. Нарны дулаан, гэрэл нь устөрөгчийн цөмийн нэгдлээс цөмийн энерги ялгарсны үр дүн юм.

Устөрөгчийг түлш болгон ашиглах (эдийн засгийн үр ашиг)

Түлш болгон ашигладаг бодисын хамгийн чухал шинж чанар нь тэдгээрийн илчлэг чанар юм. Курсээс ерөнхий химиустөрөгчийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэх урвал нь дулаан ялгарах үед явагддаг гэдгийг мэддэг. Хэрэв бид стандарт нөхцөлд 1 моль H 2 (2 г) ба 0.5 моль O 2 (16 г) авч урвалыг эхлүүлбэл тэгшитгэлийн дагуу.

H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O

урвал дууссаны дараа 1 моль H 2 O (18 г) 285.8 кЖ / моль энерги ялгаруулж үүсдэг (харьцуулбал: ацетиленийн шаталтын дулаан 1300 кЖ / моль, пропан - 2200 кЖ / моль) ). 1 м³ устөрөгч нь 89.8 г (44.9 моль) жинтэй. Тиймээс 1 м³ устөрөгч авахын тулд 12832.4 кЖ энерги зарцуулагдана. 1 кВт.ц = 3600 кЖ гэдгийг тооцвол 3.56 кВт.ц цахилгаан авдаг. 1 кВт.ц цахилгаан эрчим хүчний үнэ, 1 м³ хийн өртөгийг мэдэж байгаа тул устөрөгчийн түлш рүү шилжих нь зүйтэй гэж дүгнэж болно.

Жишээлбэл, 156 литр устөрөгчийн савтай (25 МПа даралтын дор 3.12 кг устөрөгч агуулдаг) 3-р үеийн туршилтын загвар Honda FCX 355 км замыг туулдаг. Үүний дагуу 3.12 кг H2-аас 123.8 кВт.ц авдаг. 100 км-т эрчим хүчний зарцуулалт 36.97 кВт.ц болно. Цахилгаан эрчим хүчний өртөг, хий эсвэл бензиний өртөг, 100 км тутамд машинд зарцуулдаг хэрэглээ зэргийг мэдэхийн тулд машиныг устөрөгчийн түлш рүү шилжүүлэхэд үзүүлэх эдийн засгийн сөрөг үр дагаврыг тооцоолоход хялбар байдаг. (Орос 2008), нэг кВт.ц цахилгаан эрчим хүч 10 цент нь 1 м³ устөрөгч нь 35.6 центийн үнэд хүргэдэг бөгөөд усны задралын үр ашгийг харгалзан 40-45 цент, ижил хэмжээний кВт.ц гэж үзье. Бензин шатаах зардал нь жижиглэнгийн үнээр 12832.4кЖ / 42000кЖ / 0.7кг / л * 80 цент / л = 34 цент байхад устөрөгчийн хувьд тээврийн хэрэгсэл, тоног төхөөрөмжийн элэгдэл гэх мэт хамгийн тохиромжтой хувилбарыг тооцоолсон. Ойролцоогоор шаталтын энергитэй метаны хувьд Нэг м³ тутамд 39 MJ үр дүн нь үнийн зөрүүгээс болж 2-4 дахин бага байх болно (Украинд 1 м³ нь 179 доллар, Европт 350 доллар). Өөрөөр хэлбэл, түүнтэй тэнцэх хэмжээний метан 10-20 цент болно.

Гэсэн хэдий ч устөрөгчийг шатаах үед бид түүнийг гаргаж авсан цэвэр ус авдаг гэдгийг мартаж болохгүй. Энэ нь манайд сэргээгдэх эрчим хүч байгаа гэсэн үг агуулахэрчим хүчний үндсэн эх үүсвэр болох хий, бензинээс ялгаатай нь байгаль орчинд хор хөнөөлгүй эрчим хүч.

Php on line 377 Анхааруулга: шаардах (http: //www..php): урсгалыг нээж чадсангүй: 377-р мөрөнд /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php-д тохирох боодол олдсонгүй. алдаа: шаардлагатай (): Амжилтгүй нээх шаардлагатай "http: //www..php" (include_path = ".. php 377 мөрөнд"

Д манай Өдөр тутмын амьдралбараг хүн бүр мэддэг тийм нийтлэг зүйлүүд байдаг. Жишээлбэл, ус бол шингэн, амархан олддог, шатдаггүй тул галыг унтрааж чаддаг гэдгийг хүн бүр мэддэг. Гэхдээ яагаад ийм юм болсныг та бодож үзсэн үү?

Зургийн эх сурвалж: pixabay.com

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

Шаталт хэзээ тохиолддог вэ?

Шатах гэдэг нь молекул, атомууд нэгдэж дулаан, гэрэл хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг химийн процесс юм. Аливаа зүйлийг шатаахын тулд танд хоёр зүйл хэрэгтэй - шаталтын эх үүсвэр болох түлш (жишээлбэл, цаас, мод гэх мэт) ба исэлдүүлэгч бодис (дэлхийн агаар мандалд хүчилтөрөгчийн гол исэлдүүлэгч бодис). Мөн шаталтын процессыг эхлүүлэхийн тулд бодисын гал асаах температурт хүрэхэд шаардлагатай дулаан хэрэгтэй.

Зургийн эх сурвалж auclip.ru

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

Усны химийн найрлагын бүтэц

Зургийн эх сурвалж: water-service.com.ua

Ус нь хоёр устөрөгчийн атом, нэг хүчилтөрөгчийн атомаас тогтдог. Түүний химийн томъёо нь H2O юм. Усны хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг нь үнэхээр шатамхай гэдгийг тэмдэглэх нь сонирхолтой юм.

Устөрөгч яагаад шатамхай бодис вэ?

Устөрөгчийн атомууд нь зөвхөн нэг электронтой байдаг тул бусад элементүүдтэй амархан холбогддог. Дүрмээр бол устөрөгч нь байгалийн хий хэлбэрээр үүсдэг бөгөөд молекулууд нь хоёр атомаас бүрддэг. Энэ хий нь маш идэвхтэй бөгөөд исэлдүүлэгч бодисын дэргэд хурдан исэлдэж, шатамхай болгодог.

Зургийн эх сурвалж: myshared.ru

Устөрөгчийг шатаах үед их хэмжээний энерги ялгардаг тул сансрын хөлгийг сансарт хөөргөхөд ихэвчлэн шингэрүүлсэн хэлбэрээр ашигладаг.

Хүчилтөрөгч нь шаталтыг дэмждэг

Өмнө дурьдсанчлан аливаа шаталтанд исэлдүүлэгч бодис шаардлагатай байдаг. Хүчилтөрөгч, озон, устөрөгчийн хэт исэл, фтор гэх мэт олон химийн исэлдүүлэгч бодисууд байдаг. Хүчилтөрөгч нь дэлхийн агаар мандалд илүүдэлтэй байдаг гол исэлдүүлэгч юм. Энэ нь ерөнхийдөө ихэнх галын гол исэлдүүлэгч бодис юм. Тийм ч учраас галыг унтраахад байнгын хүчилтөрөгч хэрэгтэй байдаг.

Ус галыг унтраадаг

Ус нь хэд хэдэн шалтгааны улмаас галыг унтрааж чаддаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь галт тамыг тус тусад нь үүсгэж чадах хоёр элементээс бүрддэг ч шатдаггүй шингэн байдаг.

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

Өмнө дурьдсанчлан устөрөгч нь маш шатамхай бөгөөд урвалыг эхлүүлэхийн тулд исэлдүүлэгч бодис, гал асаах температур шаардлагатай. Хүчилтөрөгч нь дэлхий дээрх хамгийн их исэлдүүлэгч бодис тул устөрөгчийн атомуудтай хурдан нэгдэж, их хэмжээний гэрэл, дулаан ялгаруулж, улмаар усны молекулуудыг үүсгэдэг. Энэ нь ингэж ажилладаг:

Устөрөгчийн бага хэмжээний хүчилтөрөгч эсвэл агаартай холимог нь тэсрэх аюултай бөгөөд хүчилтөрөгчийн хий гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь тэсрэлт гэж ойлгогддог чанга дуугаар маш хурдан шатдаг болохыг анхаарна уу. 1937 онд Нью Жерсид болсон Хинденбургийн агаарын хөлгийн сүйрлийн улмаас агаарын хөлгийн бүрхүүлийг дүүргэсэн устөрөгч шатсаны улмаас олон арван хүн амь үрэгджээ. Устөрөгчийн шатамхай, хүчилтөрөгчтэй хослуулан тэсрэх чадвар нь бид усыг лабораторид химийн аргаар олж авдаггүй гол шалтгаан юм.

10.1 Устөрөгч

a) Устөрөгчийн химийн элемент

б) устөрөгчийн атом

Химийн хичээлийн өмнөх хэсгүүдээс та устөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг аль хэдийн мэддэг болсон.

Хүснэгт 28.Устөрөгчийн атомын валентын чадвар

Валент төлөв		Химийн бодисын жишээ
	I 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

d) устөрөгч (бодис)

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( т, Ni)

эсвэл нүүрсийг өндөр температурт усны уураар цэвэрлэнэ:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( т)

Цэвэр устөрөгчийг уснаас цахилгаан гүйдэлд задалж (электролизийн аргаар) гаргаж авдаг.

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

LiH
NaH	MgH 2
К.Х	CaH 2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

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

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

1. a) протиум, б) дейтерий, в) тритий ямар бөөмүүд вэ?
2.Устөрөгчийн атомын иончлох энергийг бусад элементийн атомын иончлох энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанарын дагуу аль элемент нь устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электрон ойрын энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалент холбооны туйлшралын чиглэл ба нэгдлүүд дэх устөрөгчийн исэлдэлтийн төлөвийг 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 томьёог бич. Аль нь хамгийн их ашиглагддаг вэ?
6. "Устөрөгч нь агаараас хөнгөн" гэж байнга хэлдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ? Энэ илэрхийллийг хэзээ шууд утгаар нь авч болох вэ, хэзээ үгүй вэ?
7. Кали, кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, сульфид, устөрөгчийн бромидын бүтцийн томъёог гарга.
8. Устөрөгчийн хайлах, уурших молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тодорхойлно.
9. Устөрөгчийн үндсэн химийн шинж чанарыг харуулсан дөрвөн урвал тус бүрийн хувьд электрон балансыг зур. Исэлдүүлэгч болон ангижруулагч бодисуудыг тэмдэглэ.
10. Лабораторид 4,48 литр устөрөгч авахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 80%-ийн гарцтай, 1: 2 эзлэхүүний харьцаатай метан, усны уурын 30 м 3 хольцоос гаргаж авах устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойл.
12. Устөрөгч a) фтор, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэхэд үүсэх урвалын тэгшитгэлийг байгуул.
13. Дараах урвалын схемүүд нь ионы гидридын үндсэн химийн шинж чанарыг харуулсан болно.

10.2 Хүчилтөрөгч

a) Химийн элемент хүчилтөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд хүчилтөрөгчийн дарааллын тоо 8. Элементүүдийн системд хүчилтөрөгч нь VIA бүлэгт хоёрдугаар үед байдаг.
Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент юм. Дэлхийн царцдасын хоёр дахь атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом бөгөөд өөрөөр хэлбэл дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгчийн молийн хэсэг нь ойролцоогоор 50% байдаг. Хүчилтөрөгч (бодис) нь агаарын салшгүй хэсэг юм. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь ус, олон эрдэс бодис, түүнчлэн ургамал, амьтны нэг хэсэг юм. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O, 18 O) тогтдог бөгөөд эдгээрээс хамгийн хөнгөн изотоп 16 O нь хамгийн элбэг байдаг.Иймээс хүчилтөрөгчийн атомын масс 16 D (15.9994 D) ойролцоо байна.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Та хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг мэддэг.

Хүснэгт 29.Хүчилтөрөгчийн атомын валент

Валент төлөв		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 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

в) Хүчилтөрөгчийн молекул

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт ислийн (Na) 2 (O-O) бүтцийн томъёо.
Хүчилтөрөгчийн дотор байрлуулсан галд шатаж буй хэлтэрхий дүрэлзэнэ. Энэ нь цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэх хялбар бөгөөд тохиромжтой арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас шулуутгах (цогц нэрэх), лабораторид хүчилтөрөгч агуулсан зарим нэгдлүүдийг дулааны задралд оруулах замаар гаргаж авдаг, жишээлбэл:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
ба үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт ислийг катализаторын задралаар: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 нь катализатор).
Цэвэр хүчилтөрөгчийг үйлдвэрлэлд исэлдэх процессыг эрчимжүүлэх, өндөр температурт дөл үүсгэх зорилгоор ашигладаг. Пуужинд шингэн хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний амьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой. Хэвийн нөхцөлд хүн амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгчтэй байдаг. Гэхдээ хангалттай агааргүй эсвэл бүрмөсөн байхгүй нөхцөлд (нисэх онгоцонд, шумбах үед, сансрын хөлөгт гэх мэт) хүчилтөрөгч агуулсан тусгай хийн хольцыг амьсгалахад бэлтгэдэг. Хүчилтөрөгчийг мөн амьсгалахад хүндрэл учруулдаг өвчнийг анагаахад хэрэглэдэг.

e) Озон ба түүний молекулууд

3O 2 = 2O 3 ().

Ус бол дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг байдаг бодис юм. Дэлхийн усны массыг 10 18 тонн гэж тооцдог. Ус нь манай гаригийн гидросферийн үндэс суурь бөгөөд үүнээс гадна агаар мандалд агуулагддаг, мөс хэлбэрээр дэлхийн туйлын таг, уулын мөсөн голуудыг бүрдүүлдэг, мөн янз бүрийн чулуулгийн нэг хэсэг юм. Хүний бие дэх усны массын эзлэх хувь 70 орчим хувьтай байдаг.
Гурван нийлмэл төлөвт өөрийн гэсэн тусгай нэртэй цорын ганц бодис бол ус юм.

Химийн хувьд диполь моментийг Дебайд хэмждэг: 1 D = 3.34. 10-30 кл. м

(H 2 O) = ,

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

Хүснэгт 30.Зарим туйлт молекулуудын диполь моментууд

Молекул	Молекул	Молекул

Хүснэгт 31.Усны зарим физик шинж чанарууд

10.4. Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цахилгаан сөрөг байдлын мэдэгдэхүйц ялгаа (2.10 ба 3.50) тул усны молекул дахь устөрөгчийн атом нь их хэмжээний эерэг хэсэгчилсэн цэнэгтэй байдаг ( q h = 0.33 д), хүчилтөрөгчийн атом нь бүр илүү сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h = -0.66 д). Хүчилтөрөгчийн атом нь нэг хос электронтой байдаг гэдгийг санаарай sp 3-эрлийз АО. Устөрөгчийн нэг молекулын устөрөгчийн атом нь нөгөө молекулын хүчилтөрөгчийн атом руу татагддаг бөгөөд үүнээс гадна устөрөгчийн атомын хагас хоосон 1s-AO нь хүчилтөрөгчийн атомаас хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондын эдгээр харилцан үйлчлэлийн үр дүнд молекул хоорондын тусгай төрлийн холбоо үүсдэг - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоог дараах байдлаар бүдүүвчээр дүрсэлж болно.

Сүүлийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (цэгтэй шугам, электрон биш!) устөрөгчийн холбоог харуулав.

Шингэн устөрөгчийн хайлуур жоншны молекулууд нь устөрөгчийн холбоогоор нэлээд урт гинжээр холбогддог бөгөөд шингэн ба хатуу аммиакийн гурван хэмжээст сүлжээнүүд үүсдэг.
Хүч чадлын хувьд устөрөгчийн холбоо нь химийн холбоо болон бусад төрлийн молекул хоорондын холбоог хооронд нь холбодог. Устөрөгчийн бондын молийн энерги ихэвчлэн 5-50 кЖ / моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстууд) бүх устөрөгчийн атомууд нь хүчилтөрөгчийн атомуудтай устөрөгчтэй холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр хоёр устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг (хоёр дан хос электроныг ашигладаг). Энэ бүтэц нь шингэн устай харьцуулахад мөсийг "сул" болгож, зарим устөрөгчийн холбоо тасарч, молекулууд нь арай илүү нягт "савлах" чадвартай байдаг. Мөсний бүтцийн энэ онцлог нь бусад ихэнх бодисоос ялгаатай нь хатуу төлөвт байгаа ус яагаад шингэн төлөвөөс бага нягттай байдгийг тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралдаа 4 хэмд хүрдэг - энэ температурт маш их устөрөгчийн холбоо тасарч, дулааны тэлэлт нь нягтралд тийм ч хүчтэй нөлөө үзүүлэхгүй хэвээр байна.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал юм. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж хэсэгхэн зуур төсөөлцгөөе. Энд зарим үр дагаварууд байна:

буцалгах цэг нь -80 хэм хүртэл буурах тул өрөөний температурт ус хий болж хувирна;
мөсний нягт нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усан сангууд ёроолоос хөлдөх болно;
ДНХ-ийн давхар спираль оршин тогтнохоо болих ба бусад олон зүйл.

Энэ тохиолдолд манай гаригийн байгаль тэс өөр болно гэдгийг ойлгоход өгсөн жишээнүүд хангалттай юм.

УС төрөгчийн холбоо, ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Этилийн спиртийн томъёо нь CH 3 - CH 2 - O - H юм. Энэ бодисын өөр өөр молекулуудын аль атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний үүсэх байдлыг харуулахын тулд бүтцийн томъёог зур.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. a) аммиак, б) устөрөгчийн хайлуур жонш, в) этанол (этил спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсдэгийг бүтцийн томъёоны тусламжтайгаар харуул. = 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд байнга, ижил хурдтай явагддаг тул усанд тэнцвэрт байдал байдаг: 2H 2 O AH 3 O + OH.
Энэ баланс гэж нэрлэдэг автопротолизын тэнцвэрт байдалус.

Гэхдээ урвалд орсон усны молекулуудын тоо нь усны молекулуудын нийт тоотой харьцуулахад ач холбогдол багатай тул автопротолизын үед усны концентраци бараг өөрчлөгддөггүй гэж үзэж болно, 2 = const Цэвэр ус дахь эсрэг цэнэгтэй ионуудын ийм бага концентраци нь энэ шингэн муу хэдий ч цахилгаан гүйдэл дамжуулж байдгийг тайлбарлаж байна.