हायड्रोजन. भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म, पावती. रसायनशास्त्र ऑर्गेनिक्स हायड्रोजन ऑक्सिजन समीकरण

10.1 हायड्रोजन

"हायड्रोजन" हे नाव रासायनिक घटक आणि साधे पदार्थ या दोघांनाही सूचित करते. घटक हायड्रोजनहायड्रोजन अणूंचा समावेश आहे. साधा पदार्थ हायड्रोजनहायड्रोजन रेणूंचा समावेश होतो.

a) रासायनिक घटक हायड्रोजन

मूलद्रव्यांच्या नैसर्गिक मालिकेत, हायड्रोजनची क्रमिक संख्या 1 आहे. मूलद्रव्यांच्या प्रणालीमध्ये, हायड्रोजन हा IA किंवा VIIA गटातील पहिल्या कालावधीत असतो.

हायड्रोजन हा पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक घटकांपैकी एक आहे. वातावरणातील हायड्रोजन अणूंचा मोलर अंश, हायड्रोस्फियर आणि पृथ्वीच्या लिथोस्फियरमध्ये (सर्व एकत्र याला पृथ्वीचे कवच म्हणतात) 0.17 आहे. हे पाणी, अनेक खनिजे, पेट्रोलियम, नैसर्गिक वायू, वनस्पती आणि प्राणी यामध्ये आढळते. मानवी शरीरात सरासरी 7 किलोग्रॅम हायड्रोजन असते.

हायड्रोजनचे तीन समस्थानिक आहेत:
अ) हलका हायड्रोजन - प्रोटियम,
ब) जड हायड्रोजन - ड्युटेरिअम(डी),
c) सुपर हेवी हायड्रोजन - ट्रिटियम(ट).

ट्रिटियम एक अस्थिर (किरणोत्सर्गी) समस्थानिक आहे; म्हणून, ते व्यावहारिकरित्या निसर्गात आढळत नाही. ड्युटेरियम स्थिर आहे, परंतु ते फारच कमी आहे: w D = 0.015% (सर्व स्थलीय हायड्रोजनच्या वस्तुमानावर आधारित). म्हणून, हायड्रोजनचे अणू वस्तुमान 1 D (1.00794 D) पेक्षा फारच कमी आहे.

b) हायड्रोजन अणू

रसायनशास्त्र अभ्यासक्रमाच्या मागील विभागांमधून, तुम्हाला हायड्रोजन अणूची खालील वैशिष्ट्ये आधीच माहित आहेत:

हायड्रोजन अणूची व्हॅलेन्स क्षमता एकाच व्हॅलेन्स ऑर्बिटलमध्ये एका इलेक्ट्रॉनच्या उपस्थितीद्वारे निर्धारित केली जाते. उच्च आयनीकरण उर्जेमुळे हायड्रोजन अणू इलेक्ट्रॉन सोडण्यास प्रवृत्त होत नाही आणि इलेक्ट्रॉनशी जास्त आत्मीयता नसल्यामुळे ते स्वीकारण्याची थोडीशी प्रवृत्ती निर्माण होते. परिणामी, रासायनिक प्रणालींमध्ये एच केशनची निर्मिती अशक्य आहे आणि एच आयनसह संयुगे फारशी स्थिर नाहीत. अशाप्रकारे, हायड्रोजन अणूसाठी, सर्वात वैशिष्ट्यपूर्ण म्हणजे त्याच्या एका अनपेअर इलेक्ट्रॉनमुळे इतर अणूंसोबत सहसंयोजक बंध तयार होणे. आणि आयनच्या निर्मितीच्या बाबतीत आणि सहसंयोजक बंध तयार होण्याच्या बाबतीत, हायड्रोजन अणू मोनोव्हॅलेंट आहे.
एका साध्या पदार्थात, हायड्रोजन अणूंची ऑक्सिडेशन अवस्था शून्य असते, बहुतेक संयुगांमध्ये, हायड्रोजन + I ची ऑक्सीकरण स्थिती दर्शवते आणि केवळ हायड्रोजनच्या सर्वात कमी इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह घटकांच्या हायड्राइड्समध्ये –I ची ऑक्सीकरण स्थिती असते.
हायड्रोजन अणूच्या व्हॅलेन्स क्षमतेची माहिती तक्ता 28 मध्ये दिली आहे. कोणत्याही अणूला एका सहसंयोजक बंधाने बांधलेल्या हायड्रोजन अणूची व्हॅलेन्स स्थिती टेबलमध्ये "H-" या चिन्हाने दर्शविली आहे.

तक्ता 28.हायड्रोजन अणूची व्हॅलेन्स क्षमता

व्हॅलेन्स स्थिती		रसायनांची उदाहरणे
	आय 0 -आय	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 एच 2 B 2 H 6, SiH 4, GeH 4
		NaH, KH, CaH 2, BaH 2

c) हायड्रोजन रेणू

डायटॉमिक हायड्रोजन रेणू H 2 तयार होतो जेव्हा हायड्रोजन अणू त्यांच्यासाठी शक्य असलेल्या एकमेव सहसंयोजक बंधाने बांधलेले असतात. एक्सचेंज मेकॅनिझमद्वारे बाँड तयार होतो. इलेक्ट्रॉन ढग ज्या प्रकारे ओव्हरलॅप होतात, हे एस-बॉन्ड आहे (Fig.10.1 a). अणू सारखेच असल्याने बंध ध्रुवीय नसतात.

हायड्रोजन रेणूमध्ये आंतरपरमाणू अंतर (अधिक तंतोतंत, समतोल आंतरपरमाणू अंतर, कारण अणू कंप पावतात) आर(H – H) = 0.74 A (अंजीर 10.1 वि), जे ऑर्बिटल त्रिज्या (1.06 A) च्या बेरीजपेक्षा खूपच कमी आहे. परिणामी, बंधित अणूंचे इलेक्ट्रॉन ढग खोलवर आच्छादित होतात (चित्र 10.1 b), आणि हायड्रोजन रेणूमधील बंध मजबूत आहे. हे बंधनकारक उर्जेच्या (454 kJ / mol) ऐवजी मोठ्या मूल्याद्वारे देखील सिद्ध होते.
जर आपण रेणूचा आकार सीमावर्ती पृष्ठभागाद्वारे (इलेक्ट्रॉन क्लाउडच्या सीमावर्ती पृष्ठभागाप्रमाणे) दर्शविला, तर आपण असे म्हणू शकतो की हायड्रोजन रेणूचा आकार किंचित विकृत (वाढवलेला) गोल आहे (Fig.10.1). जी).

ड) हायड्रोजन (पदार्थ)

सामान्य परिस्थितीत, हायड्रोजन हा रंगहीन आणि गंधहीन वायू आहे. कमी प्रमाणात, ते गैर-विषारी आहे. घन हायड्रोजन 14 K (-259 ° C) वर वितळतो आणि द्रव हायड्रोजन 20 K (-253 ° C) वर उकळतो. कमी वितळणे आणि उकळणारे बिंदू, द्रव हायड्रोजन (फक्त 6 ° से) च्या अस्तित्वासाठी एक अतिशय लहान तापमान श्रेणी, तसेच फ्यूजन (0.117 kJ / mol) आणि बाष्पीकरण (0.903 kJ / mol) च्या मोलर हीटची लहान मूल्ये ) हायड्रोजनमधील आंतरआण्विक बंध खूपच कमकुवत असल्याचे दर्शवितात.
हायड्रोजनची घनता r (H 2) = (2 g/mol) :( 22.4 l/mol) = 0.0893 g/l. तुलनेसाठी: हवेची सरासरी घनता 1.29 g/l आहे. म्हणजेच, हायड्रोजन हवेपेक्षा 14.5 पट हलका आहे. हे पाण्यात व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील आहे.
खोलीच्या तपमानावर, हायड्रोजन निष्क्रिय आहे, परंतु गरम झाल्यावर ते अनेक पदार्थांसह प्रतिक्रिया देते. या प्रतिक्रियांमध्ये, हायड्रोजन अणू त्यांची ऑक्सिडेशन स्थिती वाढवू आणि कमी करू शकतात: Н 2 + 2 ई- = 2Н -I, Н 2 - 2 ई- = 2H + I.
पहिल्या प्रकरणात, हायड्रोजन एक ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे, उदाहरणार्थ, सोडियम किंवा कॅल्शियमसह प्रतिक्रियांमध्ये: 2Na + H 2 = 2NaH, ( ट) Ca + H 2 = CaH 2. ( ट)
परंतु हायड्रोजनचे कमी करणारे गुणधर्म अधिक वैशिष्ट्यपूर्ण आहेत: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( ट)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( ट)
गरम केल्यावर, हायड्रोजन केवळ ऑक्सिजनद्वारेच नव्हे तर इतर काही गैर-धातूंद्वारे देखील ऑक्सिडाइझ केले जाते, उदाहरणार्थ, फ्लोरिन, क्लोरीन, सल्फर आणि अगदी नायट्रोजन.
प्रयोगशाळेत, प्रतिक्रियेच्या परिणामी हायड्रोजन प्राप्त होतो

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

जस्तऐवजी लोह, अॅल्युमिनियम आणि इतर काही धातू वापरता येतात आणि सल्फ्यूरिक ऍसिडऐवजी इतर काही पातळ ऍसिड वापरता येतात. परिणामी हायड्रोजन पाण्याच्या विस्थापनाच्या पद्धतीने चाचणी ट्यूबमध्ये गोळा केले जाते (चित्र 10.2 पहा. b) किंवा फक्त एका उलट्या फ्लास्कमध्ये (अंजीर 10.2 a).

उद्योगात, नैसर्गिक वायू (प्रामुख्याने मिथेन) पासून हायड्रोजन मोठ्या प्रमाणात निकेल उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत 800 डिग्री सेल्सिअस तापमानात पाण्याच्या वाफेशी संवाद साधून प्राप्त होतो:

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( ट, Ni)

किंवा कोळशावर पाण्याच्या वाफेने उच्च तापमानावर प्रक्रिया केली जाते:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( ट)

शुद्ध हायड्रोजन पाण्यापासून विद्युत प्रवाहाने विघटित करून मिळवला जातो (त्याला इलेक्ट्रोलिसिसच्या अधीन करून):

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (इलेक्ट्रोलिसिस).

e) हायड्रोजन संयुगे

हायड्राइड्स (हायड्रोजन असलेले बायनरी संयुगे) दोन मुख्य प्रकारांमध्ये विभागलेले आहेत:
अ) अस्थिर (आण्विक) हायड्राइड्स,
ब) मीठासारखे (आयनिक) हायड्राइड्स.
घटक IVA - VIIA गट आणि बोरॉन आण्विक हायड्राइड तयार करतात. यापैकी, केवळ धातू नसलेल्या घटकांचे हायड्राइड स्थिर आहेत:

बी 2 एच 6; सीएच 4; NH 3; एच 2 ओ; एचएफ
SiH 4; PH 3; एच 2 एस; एचसीएल
एएसएच 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; हाय
पाण्याचा अपवाद वगळता, ही सर्व संयुगे खोलीच्या तपमानावर वायूयुक्त पदार्थ आहेत, म्हणून त्यांचे नाव - "अस्थिर हायड्राइड्स".
धातू नसलेले काही घटक अधिक जटिल हायड्राइड्समध्ये देखील आढळतात. उदाहरणार्थ, कार्बन सामान्य सूत्र C सह संयुगे तयार करतो nएच 2 n+2, सी nएच 2 n, सी nएच 2 n-2 आणि इतर, कुठे nखूप मोठे असू शकते (ही संयुगे सेंद्रिय रसायनशास्त्राद्वारे अभ्यासली जातात).
आयनिक हायड्राइड्समध्ये अल्कली, क्षारीय पृथ्वी घटक आणि मॅग्नेशियमचे हायड्राइड समाविष्ट आहेत. या हायड्राइड्सच्या क्रिस्टल्समध्ये H anions आणि मेटल कॅशन असतात ज्यामध्ये उच्च ऑक्सिडेशन स्थिती मी किंवा मी 2 (घटकांच्या प्रणालीच्या गटावर अवलंबून असते).

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

दोन्ही आयनिक आणि जवळजवळ सर्व आण्विक हायड्राइड्स (H 2 O आणि HF वगळता) कमी करणारे घटक आहेत, परंतु आयनिक हायड्राइड्स आण्विक हायड्राइड्सपेक्षा कमी करणारे गुणधर्म प्रदर्शित करतात.
हायड्राइड्स व्यतिरिक्त, हायड्रोजन हा हायड्रॉक्साईड्स आणि काही क्षारांचा भाग आहे. या अधिक जटिल हायड्रोजन यौगिकांच्या गुणधर्मांशी तुम्हाला पुढील अध्यायांमध्ये परिचित होईल.
उद्योगात उत्पादित हायड्रोजनचे मुख्य ग्राहक अमोनिया आणि नायट्रोजन खतांच्या उत्पादनासाठी वनस्पती आहेत, जेथे अमोनिया थेट नायट्रोजन आणि हायड्रोजनपासून मिळवला जातो:

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( आर, ट, Pt - उत्प्रेरक).

मोठ्या प्रमाणात, हायड्रोजनचा वापर मिथाइल अल्कोहोल (मिथेनॉल) प्राप्त करण्यासाठी 2H 2 + CO = CH 3 OH ( ट, ZnO - उत्प्रेरक), तसेच हायड्रोजन क्लोराईडच्या निर्मितीमध्ये, जे थेट क्लोरीन आणि हायड्रोजनपासून प्राप्त होते:

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

कधीकधी हायड्रोजन शुद्ध धातूंच्या उत्पादनात कमी करणारे एजंट म्हणून धातूशास्त्रात वापरले जाते, उदाहरणार्थ: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. अ) प्रोटियम, ब) ड्युटेरियम, क) ट्रिटियमचे केंद्रक कोणते कण आहेत?
2. हायड्रोजन अणूच्या आयनीकरण उर्जेची इतर घटकांच्या अणूंच्या आयनीकरण उर्जेशी तुलना करा. या वैशिष्ट्यानुसार, कोणता घटक हायड्रोजनच्या सर्वात जवळ आहे?
3. इलेक्ट्रॉन आत्मीयता उर्जेसाठी असेच करा
4. सहसंयोजक बंधाच्या ध्रुवीकरणाची दिशा आणि संयुगेमधील हायड्रोजनच्या ऑक्सीकरण स्थितीची तुलना करा: अ) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. हायड्रोजनचे सर्वात सोपे, आण्विक, संरचनात्मक आणि अवकाशीय सूत्र लिहा. कोणता सर्वात सामान्यपणे वापरला जातो?
6. बहुतेकदा असे म्हटले जाते: "हायड्रोजन हवेपेक्षा हलका आहे." याचा अर्थ काय? ही अभिव्यक्ती शब्दशः कधी घेतली जाऊ शकते आणि कधी नाही?
7. पोटॅशियम आणि कॅल्शियम हायड्राइड्स, तसेच अमोनिया, हायड्रोजन सल्फाइड आणि हायड्रोजन ब्रोमाइडची संरचनात्मक सूत्रे बनवा.
8. हायड्रोजनचे फ्यूजन आणि बाष्पीभवनाची मोलर हीट जाणून घेऊन, संबंधित विशिष्ट प्रमाणांची मूल्ये निश्चित करा.
9. मुख्य स्पष्ट करणाऱ्या चार प्रतिक्रियांपैकी प्रत्येकासाठी रासायनिक गुणधर्महायड्रोजन, इलेक्ट्रॉनिक शिल्लक तयार करा. ऑक्सिडंट्स आणि कमी करणारे एजंट लक्षात घ्या.
10. प्रयोगशाळेत 4.48 लीटर हायड्रोजन मिळविण्यासाठी आवश्यक असलेल्या झिंकचे वस्तुमान निश्चित करा.
11. मिथेन आणि पाण्याची वाफ यांच्या 30 मीटर 3 मिश्रणातून मिळू शकणारे हायड्रोजनचे वस्तुमान आणि खंड निश्चित करा, 1: 2 च्या व्हॉल्यूम गुणोत्तरामध्ये 80% उत्पादनासह घेतले.
12. हायड्रोजन अ) फ्लोरिनसह, ब) सल्फरच्या परस्परसंवादात होणार्‍या प्रतिक्रियांचे समीकरण बनवा.
13. खालील प्रतिक्रिया योजना आयनिक हायड्राइड्सचे मुख्य रासायनिक गुणधर्म स्पष्ट करतात:

अ) MH + O 2 MOH ( ट); b) MH + Cl 2 MCl + HCl ( ट);
c) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl (p) MCl + H 2
येथे M म्हणजे लिथियम, सोडियम, पोटॅशियम, रुबिडियम किंवा सीझियम. M सोडियम असल्यास संबंधित प्रतिक्रियांची समीकरणे लिहा. प्रतिक्रिया समीकरणांसह कॅल्शियम हायड्राइडचे रासायनिक गुणधर्म स्पष्ट करा.
14. इलेक्ट्रॉनिक शिल्लक पद्धतीचा वापर करून, काही आण्विक हायड्राइड्सचे कमी करणारे गुणधर्म स्पष्ट करण्यासाठी खालील प्रतिक्रियांसाठी समीकरणे तयार करा:
अ) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( ट); b) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( ट); c) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( ट).

10.2 ऑक्सिजन

हायड्रोजन प्रमाणे, "ऑक्सिजन" हा शब्द रासायनिक घटक आणि एक साधा पदार्थ दोन्हीचे नाव आहे. साध्या पदार्थाव्यतिरिक्त " ऑक्सिजन"(डायऑक्सिजन) रासायनिक घटक ऑक्सिजन हा आणखी एक साधा पदार्थ तयार करतो ज्याला " ओझोन"(ट्रायऑक्सिजन). हे ऑक्सिजनचे ऍलोट्रॉपिक बदल आहेत. ऑक्सिजन या पदार्थामध्ये ऑक्सिजन O 2 चे रेणू असतात आणि पदार्थ ओझोनमध्ये ओझोन O 3 चे रेणू असतात.

a) रासायनिक घटक ऑक्सिजन

मूलद्रव्यांच्या नैसर्गिक मालिकेत, ऑक्सिजनची क्रमिक संख्या 8 आहे. घटकांच्या प्रणालीमध्ये, ऑक्सिजन VIA गटातील दुसऱ्या कालावधीत आहे.
ऑक्सिजन हा पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक घटक आहे. पृथ्वीच्या कवचामध्ये, प्रत्येक दुसरा अणू एक ऑक्सिजन अणू आहे, म्हणजेच, पृथ्वीच्या वातावरणात, हायड्रोस्फियर आणि लिथोस्फियरमध्ये ऑक्सिजनचा मोलर अंश सुमारे 50% आहे. ऑक्सिजन (पदार्थ) - घटकहवा हवेतील ऑक्सिजनचे प्रमाण 21% आहे. ऑक्सिजन (एक घटक) हा पाण्याचा एक भाग, अनेक खनिजे, तसेच वनस्पती आणि प्राणी आहे. मानवी शरीरात सरासरी 43 किलो ऑक्सिजन असते.
नैसर्गिक ऑक्सिजनमध्ये तीन समस्थानिक (16 O, 17 O आणि 18 O) असतात, त्यापैकी सर्वात हलका समस्थानिक 16 O हा सर्वात जास्त प्रमाणात असतो. त्यामुळे, ऑक्सिजनचे अणू वस्तुमान 16 D (15.9994 D) च्या जवळ असते.

b) ऑक्सिजन अणू

आपण ऑक्सिजन अणूच्या खालील वैशिष्ट्यांशी परिचित आहात.

तक्ता 29.ऑक्सिजन अणू व्हॅलेन्स

व्हॅलेन्स स्थिती		रसायनांची उदाहरणे
		Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 *

	-II -आय 0 + मी + 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 च्या
		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

* हे ऑक्साइड आयनिक संयुगे देखील मानले जाऊ शकतात.
** रेणूमधील ऑक्सिजनचे अणू दिलेल्या व्हॅलेन्स स्थितीत नसतात; ऑक्सिजन अणूंची ऑक्सिडेशन स्थिती शून्याच्या बरोबरीने असलेल्या पदार्थाचे हे फक्त एक उदाहरण आहे
उच्च आयनीकरण ऊर्जा (हायड्रोजन सारखी) ऑक्सिजन अणू पासून एक साधी केशन निर्मिती वगळते. इलेक्ट्रॉन आत्मीयता ऊर्जा खूप जास्त आहे (हायड्रोजनच्या जवळजवळ दुप्पट), जी ऑक्सिजन अणूला इलेक्ट्रॉन जोडण्यासाठी अधिक प्रवृत्ती आणि O 2A anions तयार करण्याची क्षमता प्रदान करते. परंतु ऑक्सिजन अणूच्या इलेक्ट्रॉनसाठी आत्मीयतेची उर्जा अद्याप हॅलोजन अणू आणि VIA गटातील इतर घटकांपेक्षा कमी आहे. म्हणून, ऑक्सिजन anions ( ऑक्साईड आयन) केवळ ऑक्सिजनच्या घटकांसह संयुगांमध्ये अस्तित्वात आहे, ज्याचे अणू इलेक्ट्रॉन अगदी सहजपणे दान करतात.
दोन न जोडलेल्या इलेक्ट्रॉनचे सामाजिकीकरण करून, ऑक्सिजन अणू दोन सहसंयोजक बंध तयार करू शकतो. उत्तेजित होण्याच्या अशक्यतेमुळे, इलेक्ट्रॉनच्या दोन एकट्या जोड्या केवळ दाता-स्वीकारकर्त्याच्या परस्परसंवादात प्रवेश करू शकतात. अशाप्रकारे, बंध आणि संकरीकरणाची गुणाकारता विचारात न घेता, ऑक्सिजन अणू पाच व्हॅलेन्स स्थितींपैकी एका स्थितीत असू शकतो (तक्ता 29).
ऑक्सिजन अणूचे सर्वात वैशिष्ट्य म्हणजे व्हॅलेन्स स्थिती प k = 2, म्हणजे, दोन न जोडलेल्या इलेक्ट्रॉन्समुळे दोन सहसंयोजक बंधांची निर्मिती.
ऑक्सिजन अणूची अत्यंत उच्च विद्युत ऋणात्मकता (उच्च - फक्त फ्लोरिनसाठी) ही वस्तुस्थिती दर्शवते की त्याच्या बहुतेक संयुगे ऑक्सिजनमध्ये –II ची ऑक्सीकरण स्थिती असते. असे पदार्थ आहेत ज्यामध्ये ऑक्सिजन ऑक्सिडेशन अवस्थेची इतर मूल्ये प्रदर्शित करतात, त्यापैकी काही उदाहरणे म्हणून तक्ता 29 मध्ये दर्शविल्या आहेत आणि तुलनात्मक स्थिरता अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. १०.३.

c) ऑक्सिजन रेणू

हे प्रायोगिकरित्या स्थापित केले गेले आहे की डायटॉमिक ऑक्सिजन रेणू O 2 मध्ये दोन न जोडलेले इलेक्ट्रॉन आहेत. व्हॅलेन्स बॉण्ड्सच्या पद्धतीचा वापर करून, या रेणूची अशी इलेक्ट्रॉनिक रचना स्पष्ट केली जाऊ शकत नाही. तरीसुद्धा, ऑक्सिजन रेणूमधील बंध सहसंयोजक गुणधर्मांमध्ये जवळ असतो. ऑक्सिजन रेणू गैर-ध्रुवीय आहे. आंतरअणु अंतर ( आर o – o = 1.21 A = 121 nm) साध्या बंधाने जोडलेल्या अणूंमधील अंतरापेक्षा कमी आहे. मोलर बाइंडिंग एनर्जी खूप जास्त आहे आणि तिचे प्रमाण 498 kJ/mol आहे.

ड) ऑक्सिजन (पदार्थ)

सामान्य परिस्थितीत ऑक्सिजन हा रंगहीन आणि गंधहीन वायू असतो. घन ऑक्सिजन 55 K (-218 ° C) वर वितळतो आणि द्रव ऑक्सिजन 90 K (-183 ° C) वर उकळतो.
घन आणि द्रव ऑक्सिजनमधील आंतरआण्विक बंध हायड्रोजनच्या तुलनेत काहीसे मजबूत असतात, कारण द्रव ऑक्सिजन (36 ° से) च्या अस्तित्वासाठी विस्तृत तापमान श्रेणी आणि हायड्रोजनपेक्षा जास्त, फ्यूजनची मोलर हीट (0.446 kJ/mol) आणि वाष्पीकरण (6, 83 kJ / mol).
ऑक्सिजन पाण्यात किंचित विरघळतो: ० डिग्री सेल्सिअस तापमानात, ऑक्सिजनचे फक्त ५ खंड (वायू!) १०० खंड पाण्यात (द्रव!) विरघळतात.
ऑक्सिजन अणूंची इलेक्ट्रॉन जोडण्याची उच्च प्रवृत्ती आणि उच्च विद्युत ऋणात्मकता यामुळे ऑक्सिजन केवळ ऑक्सिडायझिंग गुणधर्म प्रदर्शित करते. हे गुणधर्म विशेषतः उच्च तापमानात उच्चारले जातात.
ऑक्सिजन अनेक धातूंवर प्रतिक्रिया देतो: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( ट);
धातू नसलेले: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
आणि जटिल पदार्थ: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

बहुतेकदा, अशा प्रतिक्रियांच्या परिणामी, विविध ऑक्साईड्स प्राप्त होतात (धडा II § 5 पहा), परंतु सक्रिय अल्कली धातू, उदाहरणार्थ सोडियम, ज्वलनाने पेरोक्साइडमध्ये रूपांतरित होतात:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

परिणामी सोडियम पेरोक्साइड (Na) 2 (O-O) चे संरचनात्मक सूत्र.
ऑक्सिजनमध्ये ठेवलेला स्मोल्डरिंग स्प्लिंटर, भडकतो. शुद्ध ऑक्सिजन शोधण्याचा हा एक सोयीस्कर आणि सोपा मार्ग आहे.
उद्योगात, ऑक्सिजन हवेतून शुद्धीकरणाद्वारे (जटिल ऊर्धपातन) आणि प्रयोगशाळेत काही ऑक्सिजनयुक्त संयुगे थर्मल विघटन करून प्राप्त केला जातो, उदाहरणार्थ:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° से);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - उत्प्रेरक);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
आणि, याव्यतिरिक्त, खोलीच्या तपमानावर हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे उत्प्रेरक विघटन करून: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 एक उत्प्रेरक आहे).
शुद्ध ऑक्सिजनचा वापर उद्योगात ऑक्सिडेशन प्रक्रिया तीव्र करण्यासाठी आणि उच्च-तापमानाची ज्योत निर्माण करण्यासाठी केला जातो. रॉकेटमध्ये द्रव ऑक्सिजनचा वापर ऑक्सिडायझर म्हणून केला जातो.
वनस्पती, प्राणी आणि मानव यांचे जीवन टिकवण्यासाठी ऑक्सिजनला खूप महत्त्व आहे. सामान्य परिस्थितीत, एखाद्या व्यक्तीला श्वास घेण्यासाठी पुरेसा ऑक्सिजन असतो. परंतु अशा परिस्थितीत जेव्हा पुरेशी हवा नसते किंवा ती पूर्णपणे अनुपस्थित असते (विमानात, डायव्हिंगच्या कामात, स्पेसशिपमध्ये इ.), विशेष गॅस मिश्रणेऑक्सिजन असलेले. ऑक्सिजनचा वापर श्वास घेण्यास त्रास होणा-या रोगांवर औषधात केला जातो.

e) ओझोन आणि त्याचे रेणू

ओझोन O 3 हे ऑक्सिजनचे दुसरे ऍलोट्रॉपिक बदल आहे.
ट्रायटॉमिक ओझोन रेणूमध्ये कोनीय रचना असते, दोन संरचनांमधील मध्यभागी, खालील सूत्रांद्वारे प्रदर्शित केले जाते:

ओझोन हा तिखट गंध असलेला गडद निळा वायू आहे. त्याच्या मजबूत ऑक्सिडेटिव्ह क्रियाकलापांमुळे, ते विषारी आहे. ओझोन ऑक्सिजनपेक्षा दीडपट "जड" आहे आणि ऑक्सिजनपेक्षा किंचित जास्त आहे, आपण पाण्यात विरघळू.
विद्युत विजा पडताना ऑक्सिजनपासून वातावरणात ओझोन तयार होतो:

3O 2 = 2O 3 ().

सामान्य तापमानात, ओझोन हळूहळू ऑक्सिजनमध्ये रूपांतरित होते आणि जेव्हा गरम होते तेव्हा ही प्रक्रिया स्फोटासह पुढे जाते.
ओझोन पृथ्वीच्या वातावरणाच्या तथाकथित "ओझोन थर" मध्ये समाविष्ट आहे, जे सौर किरणोत्सर्गाच्या हानिकारक प्रभावांपासून पृथ्वीवरील सर्व जीवांचे संरक्षण करते.
काही शहरांमध्ये पिण्याच्या पाण्याचे निर्जंतुकीकरण (निर्जंतुकीकरण) करण्यासाठी क्लोरीनऐवजी ओझोनचा वापर केला जातो.

खालील पदार्थांची संरचनात्मक सूत्रे काढा: 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. या पदार्थांची नावे सांगा. या संयुगांमधील ऑक्सिजन अणूंच्या व्हॅलेन्स अवस्थांचे वर्णन करा.
ऑक्सिजनच्या प्रत्येक अणूची व्हॅलेन्स आणि ऑक्सीकरण स्थिती निश्चित करा.
2. लिथियम, मॅग्नेशियम, अॅल्युमिनियम, सिलिकॉन, लाल फॉस्फरस आणि सेलेनियमच्या ऑक्सिजनमध्ये ज्वलन प्रतिक्रियांचे समीकरण बनवा (सेलेनियमचे अणू ऑक्सिडेशन स्थिती + IV, इतर घटकांचे अणू - सर्वोच्च ऑक्सिडेशन अवस्थेत ऑक्सीकरण केले जातात). या अभिक्रियांची उत्पादने ऑक्साईडच्या कोणत्या वर्गाशी संबंधित आहेत?
3. किती लिटर ओझोन मिळू शकतो (सामान्य परिस्थितीत) अ) 9 लिटर ऑक्सिजनपासून, ब) 8 ग्रॅम ऑक्सिजनपासून?

पृथ्वीच्या कवचामध्ये पाणी हा सर्वात मुबलक पदार्थ आहे. पृथ्वीच्या पाण्याचे वस्तुमान अंदाजे 10 18 टन आहे. पाणी हा आपल्या ग्रहाच्या हायड्रोस्फियरचा आधार आहे, त्याव्यतिरिक्त, ते वातावरणात समाविष्ट आहे, बर्फाच्या स्वरूपात पृथ्वीच्या ध्रुवीय टोप्या आणि अल्पाइन हिमनद्या बनतात आणि विविध खडकांचा भाग देखील आहेत. मानवी शरीरात पाण्याचा वस्तुमान अंश सुमारे 70% आहे.
या तिन्हींमध्ये पाणी हा एकमेव पदार्थ आहे एकूण राज्येत्यांची स्वतःची खास नावे आहेत.

पाण्याच्या रेणूची इलेक्ट्रॉनिक रचना (Fig.10.4 a) आम्ही यापूर्वी तपशीलवार अभ्यास केला आहे (§ 7.10 पहा).
O – H बंधांच्या ध्रुवीयतेमुळे आणि कोनीय आकारामुळे, पाण्याचे रेणू विद्युत द्विध्रुव.

विद्युत द्विध्रुवाची ध्रुवीयता वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी, एक भौतिक प्रमाण " विद्युत द्विध्रुवाचा विद्युत क्षण "किंवा फक्त " द्विध्रुवीय क्षण".

रसायनशास्त्रात, द्विध्रुवीय क्षण डेबीजमध्ये मोजला जातो: 1 डी = 3.34. 10-30 क्ल. मी

पाण्याच्या रेणूमध्ये दोन ध्रुवीय सहसंयोजक बंध असतात, म्हणजेच दोन विद्युत द्विध्रुव असतात, ज्यापैकी प्रत्येकाचा स्वतःचा द्विध्रुवीय क्षण असतो (आणि). रेणूचा एकूण द्विध्रुवीय क्षण या दोन क्षणांच्या वेक्टर बेरजेएवढा असतो (चित्र 10.5):

(H 2 O) = ,

कुठे q 1 आणि q 2 - हायड्रोजन अणूंवर आंशिक शुल्क (+) आणि आणि - रेणूमधील आंतरपरमाण्विक O - H अंतर. कारण q 1 = q 2 = q, a, नंतर

पाण्याच्या रेणूचे प्रायोगिकरित्या निर्धारित द्विध्रुवीय क्षण आणि इतर काही रेणू तक्त्यामध्ये दिले आहेत.

तक्ता 30.काही ध्रुवीय रेणूंचे द्विध्रुवीय क्षण

रेणू	रेणू	रेणू

पाण्याच्या रेणूचे द्विध्रुवीय स्वरूप पाहता, ते सहसा खालीलप्रमाणे योजनाबद्धपणे चित्रित केले जाते:
शुद्ध पाणी हे रंगहीन द्रव, चवहीन आणि गंधहीन आहे. पाण्याची काही मुख्य भौतिक वैशिष्ट्ये तक्त्यामध्ये दिली आहेत.

तक्ता 31.पाण्याची काही भौतिक वैशिष्ट्ये

फ्यूजन आणि बाष्पीभवन (हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनपेक्षा जास्त परिमाणाचा क्रम) मोलर उष्णतेची मोठी मूल्ये दर्शवतात की घन आणि द्रव पदार्थ दोन्हीमध्ये पाण्याचे रेणू एकमेकांशी घट्ट बांधलेले असतात. या जोडण्यांना " हायड्रोजन बंध ".

विद्युत द्विध्रुव, द्विध्रुवीय क्षण, बाँडिंग पोलॅरिटी, रेणू ध्रुवता.
ऑक्सिजन अणूचे किती व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन पाण्याच्या रेणूमध्ये बंध तयार करण्यात भाग घेतात?
2. पाण्याच्या रेणूमध्ये हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनमध्ये कोणत्या ऑर्बिटल्सच्या ओव्हरलॅपिंगमुळे बंध तयार होतात?
3. हायड्रोजन पेरोक्साइड रेणू H 2 O 2 मध्ये बंधांच्या निर्मितीचे आकृती बनवा. या रेणूच्या अवकाशीय संरचनेबद्दल तुम्ही काय म्हणू शकता?
4. HF, HCl आणि HBr रेणूंमधील अंतरपरमाण्विक अंतर अनुक्रमे 0.92 आहेत; 1.28 आणि 1.41. द्विध्रुवीय क्षण सारणी वापरून, या रेणूंमधील हायड्रोजन अणूंवरील आंशिक शुल्काची गणना करा आणि त्यांची तुलना करा.
5. हायड्रोजन सल्फाइड रेणूमधील आंतरपरमाण्विक अंतर S - H 1.34 च्या बरोबरीचे आहेत आणि बंधांमधील कोन 92 ° आहे. सल्फर आणि हायड्रोजन अणूंवरील आंशिक शुल्काची मूल्ये निश्चित करा. सल्फर अणूच्या व्हॅलेन्स ऑर्बिटल्सच्या संकरीकरणाबद्दल तुम्ही काय म्हणू शकता?

१०.४. हायड्रोजन बाँड

आपल्याला आधीच माहित आहे की, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन (2.10 आणि 3.50) च्या इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटीमधील महत्त्वपूर्ण फरकामुळे, पाण्याच्या रेणूमधील हायड्रोजन अणूमध्ये मोठ्या प्रमाणात सकारात्मक आंशिक चार्ज असतो ( q h = 0.33 ई), आणि ऑक्सिजन अणूमध्ये आणखी जास्त नकारात्मक आंशिक चार्ज असतो ( q h = -0.66 ई). हे देखील लक्षात ठेवा की ऑक्सिजन अणूमध्ये प्रति इलेक्ट्रॉनच्या दोन एकट्या जोड्या असतात sp 3-संकरित AO. एका पाण्याच्या रेणूचा हायड्रोजन अणू दुसर्‍या रेणूच्या ऑक्सिजन अणूकडे आकर्षित होतो आणि त्याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन अणूचा अर्धा-रिक्त 1s-AO अंशतः ऑक्सिजन अणूमधून इलेक्ट्रॉनची जोडी स्वीकारतो. रेणूंमधील या परस्परसंवादाचा परिणाम म्हणून, विशेष प्रकारआंतरआण्विक बंध - हायड्रोजन बंध.
पाण्याच्या बाबतीत, हायड्रोजन बाँडिंग खालीलप्रमाणे योजनाबद्धपणे दर्शविले जाऊ शकते:

शेवटच्या स्ट्रक्चरल फॉर्म्युलामध्ये, तीन ठिपके (डॉटेड रेषा, इलेक्ट्रॉन नाही!) हायड्रोजन बंध दर्शवतात.

हायड्रोजन बाँड केवळ पाण्याच्या रेणूंमध्येच अस्तित्वात नाही. दोन अटी पूर्ण झाल्यास ते तयार होते:
1) रेणूमध्ये एक मजबूत ध्रुवीय N – E बंध आहे (E हे पुरेसे इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह घटकाच्या अणूचे प्रतीक आहे),
2) रेणूमध्ये मोठ्या प्रमाणात नकारात्मक आंशिक चार्ज आणि इलेक्ट्रॉनची एकमात्र जोडी असलेला E अणू आहे.
E घटक फ्लोरिन, ऑक्सिजन आणि नायट्रोजन असू शकतात. ई क्लोरीन किंवा सल्फर असल्यास हायड्रोजन बंध खूपच कमकुवत असतात.
रेणूंमधील हायड्रोजन बंध असलेल्या पदार्थांची उदाहरणे: हायड्रोजन फ्लोराइड, घन किंवा द्रव अमोनिया, इथाइल अल्कोहोल आणि इतर अनेक.

द्रव हायड्रोजन फ्लोराईडमध्ये, त्याचे रेणू हायड्रोजन बाँड्सने लांब साखळ्यांमध्ये जोडलेले असतात आणि द्रव आणि घन अमोनियामध्ये त्रिमितीय नेटवर्क तयार होतात.
ताकदीच्या बाबतीत, हायड्रोजन बाँड दरम्यानचे आहे रासायनिक बंधनआणि इतर प्रकारचे इंटरमॉलिक्युलर बॉन्ड्स. हायड्रोजन बाँडची मोलर एनर्जी सामान्यतः 5 ते 50 kJ/mol पर्यंत असते.
घन पाण्यात (म्हणजे बर्फ क्रिस्टल्स), सर्व हायड्रोजन अणू ऑक्सिजन अणूंशी हायड्रोजन बंधलेले असतात, प्रत्येक ऑक्सिजन अणू दोन हायड्रोजन बंध तयार करतात (दोन्ही इलेक्ट्रॉनच्या एकाकी जोड्या वापरून). ही रचना द्रव पाण्याच्या तुलनेत बर्फाला "सैल" बनवते, जेथे काही हायड्रोजन बंध तुटलेले असतात आणि रेणू काहीसे अधिक घनतेने "पॅक" करण्यास सक्षम असतात. बर्फाच्या संरचनेचे हे वैशिष्ट्य स्पष्ट करते की, इतर पदार्थांप्रमाणे, घन अवस्थेतील पाण्याची घनता द्रव स्थितीपेक्षा कमी का असते. पाणी त्याची जास्तीत जास्त घनता 4 डिग्री सेल्सियस पर्यंत पोहोचते - या तापमानात, बरेच हायड्रोजन बंध तुटतात आणि थर्मल विस्तारघनतेवर अद्याप फार मजबूत प्रभाव पडत नाही.
हायड्रोजन बंध आपल्या जीवनात खूप महत्वाचे आहेत. क्षणभर कल्पना करूया की हायड्रोजन बंध तयार होणे थांबले आहे. येथे काही परिणाम आहेत:

खोलीच्या तपमानावर पाणी वायूमय होईल, कारण त्याचा उकळण्याचा बिंदू सुमारे -80 डिग्री सेल्सियस पर्यंत खाली येईल;
सर्व जलाशय तळापासून गोठतील, कारण बर्फाची घनता द्रव पाण्याच्या घनतेपेक्षा जास्त असेल;
डीएनएचे दुहेरी हेलिक्स अस्तित्वात नाहीसे होईल आणि बरेच काही.

दिलेली उदाहरणे हे समजून घेण्यासाठी पुरेसे आहेत की या प्रकरणात, आपल्या ग्रहावरील निसर्ग पूर्णपणे भिन्न होईल.

हायड्रोजन बाँडिंग, त्याच्या निर्मितीच्या अटी.
सुत्र इथिल अल्कोहोलसीएच ३ –सीएच २ –ओ – एच. या पदार्थाच्या विविध रेणूंच्या कोणत्या अणूंमध्ये हायड्रोजन बंध तयार होतात? त्यांची रचना स्पष्ट करण्यासाठी संरचनात्मक सूत्रे काढा.
2. हायड्रोजन बंध केवळ वैयक्तिक पदार्थांमध्येच नाही तर सोल्युशनमध्ये देखील अस्तित्वात आहेत. अ) अमोनिया, ब) हायड्रोजन फ्लोराइड, क) इथेनॉल (इथिल अल्कोहोल) च्या जलीय द्रावणात हायड्रोजन बंध कसे तयार होतात हे संरचनात्मक सूत्रांच्या मदतीने दाखवा. = 2H 2 O.
या दोन्ही प्रतिक्रिया पाण्यात सतत आणि समान दराने होतात, म्हणून, पाण्यामध्ये समतोल आहे: 2H 2 O AH 3 O + OH.
या शिल्लक म्हणतात ऑटोप्रोटोलिसिसचे संतुलनपाणी.

या उलट करता येण्याजोग्या प्रक्रियेची थेट प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक आहे, म्हणून, गरम केल्यावर, ऑटोप्रोटोलिसिस वाढते, तर खोलीच्या तपमानावर समतोल डावीकडे हलविला जातो, म्हणजेच एच 3 ओ आणि ओएच आयनची एकाग्रता नगण्य असते. ते काय समान आहेत?
अभिनय जनतेच्या कायद्यानुसार

परंतु पाण्याच्या एकूण रेणूंच्या तुलनेत अभिक्रिया केलेल्या पाण्याच्या रेणूंची संख्या नगण्य आहे या वस्तुस्थितीमुळे, असे गृहित धरले जाऊ शकते की ऑटोप्रोटोलिसिस दरम्यान पाण्याची एकाग्रता व्यावहारिकरित्या बदलत नाही आणि 2 = const मध्ये विरुद्ध चार्ज केलेल्या आयनांची इतकी कमी एकाग्रता स्वच्छ पाणीहे द्रव खराब असले तरी विद्युत प्रवाह का चालवते हे स्पष्ट करते.

पाण्याचे ऑटोप्रोटोलिसिस, कॉन्स्टंट ऑफ ऑटोप्रोटोलिसिस (आयओनिक उत्पादन) पाण्याचे.
द्रव अमोनियाचे आयनिक उत्पादन (उत्कलन बिंदू -33 डिग्री सेल्सियस) 2 · 10 -28 आहे. अमोनियाच्या ऑटोप्रोटोलिसिसचे समीकरण बनवा. शुद्ध द्रव अमोनियामध्ये अमोनियम आयनची एकाग्रता निश्चित करा. कोणत्या पदार्थात सर्वाधिक विद्युत चालकता आहे, पाणी किंवा द्रव अमोनिया?

1. हायड्रोजन आणि त्याचे ज्वलन (गुणधर्म कमी करणे) मिळवणे.
2. ऑक्सिजन मिळवणे आणि त्यातील पदार्थांचे ज्वलन (ऑक्सिडायझिंग गुणधर्म).

ऑक्सिजन- पृथ्वीवरील सर्वात सामान्य घटकांपैकी एक. हे पृथ्वीच्या कवचाच्या, ग्रहाच्या बाह्य कवचाच्या सुमारे अर्धे वजन बनवते. हायड्रोजनसह एकत्रित केल्यावर, ते पाणी तयार करते, जे पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या दोन तृतीयांशपेक्षा जास्त व्यापते.

आपण ऑक्सिजन पाहू शकत नाही, त्याची चव किंवा वास घेऊ शकत नाही. तथापि, ते हवेचा पाचवा भाग बनवते आणि ते महत्त्वपूर्ण आहे. जगण्यासाठी, प्राणी आणि वनस्पतींप्रमाणे आपल्याला श्वास घेणे आवश्यक आहे.

ऑक्सिजन एक अपरिहार्य सहभागी आहे रासायनिक प्रतिक्रियासजीवांच्या कोणत्याही सूक्ष्म पेशीच्या आत जाणे, परिणामी पोषक तत्वे तुटतात आणि जीवनासाठी आवश्यक ऊर्जा सोडली जाते. म्हणूनच ऑक्सिजन प्रत्येक सजीवासाठी (काही प्रकारच्या सूक्ष्मजंतूंचा अपवाद वगळता) खूप आवश्यक आहे.

जळताना, पदार्थ ऑक्सिजनसह एकत्र होतात, उष्णता आणि प्रकाशाच्या स्वरूपात ऊर्जा सोडतात.

हायड्रोजन

विश्वातील सर्वात सामान्य घटक आहे हायड्रोजन... हे बहुतेक तार्‍यांसाठी खाते आहे. पृथ्वीवर, बहुतेक हायड्रोजन (रासायनिक चिन्ह H) ऑक्सिजन (O) सह बांधलेले असते आणि पाणी (H20) बनते. हायड्रोजन हा सर्वात सोपा आणि हलका रासायनिक घटक आहे, कारण त्याच्या प्रत्येक अणूमध्ये फक्त एक प्रोटॉन आणि एक इलेक्ट्रॉन असतो.

20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस, एअरशिप आणि मोठी विमाने हायड्रोजनने भरलेली होती. तथापि, हायड्रोजन अत्यंत ज्वलनशील आहे. आगीमुळे झालेल्या अनेक आपत्तींनंतर, हायड्रोजनचा वापर एअरशिपमध्ये केला जात नव्हता. आज आणखी एक हलका वायू एरोनॉटिक्समध्ये वापरला जातो - नॉन-दहनशील हेलियम.

हायड्रोजन कार्बनशी संयोग होऊन हायड्रोकार्बन्स नावाचे पदार्थ तयार करतात. यामध्ये नैसर्गिक वायू आणि कच्चे तेल, जसे की प्रोपेन आणि ब्युटेन वायू किंवा द्रव गॅसोलीन यापासून मिळवलेल्या उत्पादनांचा समावेश होतो. हायड्रोजन देखील कार्बन आणि ऑक्सिजनच्या संयोगाने कर्बोदकांमधे तयार होतो. बटाटे आणि तांदूळमधील स्टार्च आणि बीट्समधील साखर कार्बोहायड्रेट असतात.

सूर्य आणि इतर तारे बहुतेक हायड्रोजनचे बनलेले आहेत. ताऱ्याच्या मध्यभागी, राक्षसी तापमान आणि दाबांमुळे हायड्रोजन अणू एकमेकांमध्ये विलीन होतात आणि दुसर्या वायूमध्ये बदलतात - हेलियम. त्याच वेळी, उष्णता आणि प्रकाशाच्या स्वरूपात प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा सोडली जाते.

साधे पदार्थ मिळविण्याच्या औद्योगिक पद्धती निसर्गात संबंधित घटक कोणत्या स्वरूपात आढळतात यावर अवलंबून असतात, म्हणजेच त्याच्या उत्पादनासाठी कच्चा माल काय असू शकतो. तर, ऑक्सिजन, जो मुक्त स्थितीत उपलब्ध आहे, भौतिक पद्धतीने - द्रव हवेपासून वेगळे करून प्राप्त केला जातो. जवळजवळ सर्व हायड्रोजन संयुगेच्या स्वरूपात असते, म्हणून ते मिळविण्यासाठी ते वापरतात रासायनिक पद्धती... विशेषतः, विघटन प्रतिक्रियांचा वापर केला जाऊ शकतो. हायड्रोजन तयार करण्याच्या पद्धतींपैकी एक म्हणजे विद्युत प्रवाहाद्वारे पाण्याच्या विघटनाची प्रतिक्रिया.

हायड्रोजन तयार करण्याची मुख्य औद्योगिक पद्धत म्हणजे पाण्यासह मिथेनची प्रतिक्रिया, जी नैसर्गिक वायूचा भाग आहे. हे उच्च तापमानात चालते (उकळत्या पाण्यातून मिथेन जात असताना कोणतीही प्रतिक्रिया होत नाही याची खात्री करणे सोपे आहे):

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

प्रयोगशाळेत, साधे पदार्थ मिळविण्यासाठी, ते नैसर्गिक कच्चा माल वापरत नाहीत, परंतु ते प्रारंभिक साहित्य निवडा ज्यातून आवश्यक पदार्थ वेगळे करणे सोपे आहे. उदाहरणार्थ, प्रयोगशाळेत हवेतून ऑक्सिजन मिळत नाही. हायड्रोजनच्या उत्पादनावरही हेच लागू होते. हायड्रोजन तयार करण्यासाठी प्रयोगशाळा पद्धतींपैकी एक, जी कधीकधी उद्योगात वापरली जाते, ती म्हणजे विद्युत प्रवाहाद्वारे पाण्याचे विघटन.

सामान्यतः प्रयोगशाळेत, हायड्रोक्लोरिक ऍसिडसह जस्तच्या परस्परसंवादाने हायड्रोजन तयार केले जाते.

उद्योगात

1.क्षारांच्या जलीय द्रावणांचे इलेक्ट्रोलिसिस:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.गरम कोकवर पाण्याची वाफ पार करणेसुमारे 1000 डिग्री सेल्सियस तापमानात:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.नैसर्गिक वायू.

वाफेचे रूपांतरण: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) ऑक्सिजनसह उत्प्रेरक ऑक्सीकरण: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. तेल शुद्धीकरणाच्या प्रक्रियेत हायड्रोकार्बन्सचे क्रॅकिंग आणि सुधारणा.

प्रयोगशाळेत

1.धातूंवर सौम्य ऍसिडची क्रिया.अशी प्रतिक्रिया पार पाडण्यासाठी, जस्त आणि हायड्रोक्लोरिक ऍसिड बहुतेकदा वापरले जातात:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.पाण्याशी कॅल्शियमचा संवाद:

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3.हायड्राइड्सचे हायड्रोलिसिस:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.जस्त किंवा अॅल्युमिनियमवर अल्कलीची क्रिया:

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

5.इलेक्ट्रोलिसिस करून.अल्कली किंवा ऍसिडच्या जलीय द्रावणाच्या इलेक्ट्रोलिसिस दरम्यान, हायड्रोजन कॅथोडमध्ये विकसित होतो, उदाहरणार्थ:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

हायड्रोजन उत्पादनासाठी बायोरिएक्टर

भौतिक गुणधर्म

वायूयुक्त हायड्रोजन दोन स्वरूपात (बदल) अस्तित्वात असू शकतो - ऑर्थो - आणि पॅरा-हायड्रोजन.

ऑर्थोहायड्रोजनच्या रेणूमध्ये (mp -259.10 ° C, bp b. -252.89 ° C) - एकमेकांच्या विरुद्ध (विरोधी समांतर).

द्रव नायट्रोजनच्या तपमानावर सक्रिय कार्बनवर शोषून हायड्रोजनचे अॅलोट्रॉपिक रूप वेगळे केले जाऊ शकतात. अत्यंत कमी तापमानात, ऑर्थोहायड्रोजन आणि पॅराहायड्रोजनमधील समतोल जवळजवळ संपूर्णपणे नंतरच्या दिशेने सरकतो. 80 K वर, फॉर्मचे प्रमाण अंदाजे 1: 1 आहे. खोलीच्या तपमानावर मिश्रणाचा समतोल तयार होईपर्यंत तापविलेल्या पॅराहायड्रोजनचे ऑर्थोहायड्रोजनमध्ये रूपांतर होते (ऑर्थो-पेअर: 75:25). उत्प्रेरकाशिवाय, परिवर्तन मंद आहे, ज्यामुळे वैयक्तिक ऍलोट्रॉपिक फॉर्मच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करणे शक्य होते. हायड्रोजन रेणू डायटॉमिक आहे - Н₂. सामान्य परिस्थितीत, हा रंगहीन, गंधहीन आणि चवहीन वायू आहे. हायड्रोजन हा सर्वात हलका वायू आहे, त्याची घनता हवेपेक्षा कितीतरी पट कमी आहे. साहजिकच, रेणूंचे वस्तुमान जितके लहान असेल तितकाच तपमानावर त्यांचा वेग जास्त. सर्वात हलके म्हणून, हायड्रोजनचे रेणू इतर कोणत्याही वायूच्या रेणूंपेक्षा वेगाने फिरतात आणि अशा प्रकारे उष्णता एका शरीरातून दुसऱ्या शरीरात वेगाने हस्तांतरित करू शकतात. हे खालीलप्रमाणे आहे की वायू पदार्थांमध्ये हायड्रोजनची थर्मल चालकता सर्वात जास्त आहे. त्याची थर्मल चालकता हवेच्या थर्मल चालकतेपेक्षा सुमारे सात पट जास्त आहे.

रासायनिक गुणधर्म

हायड्रोजनचे रेणू H₂ खूप मजबूत आहेत आणि हायड्रोजनची प्रतिक्रिया होण्यासाठी भरपूर ऊर्जा खर्च करावी लागेल: H 2 = 2H - 432 kJ म्हणून, सामान्य तापमानात, हायड्रोजन केवळ अतिशय सक्रिय धातूंवर प्रतिक्रिया देते, उदाहरणार्थ, कॅल्शियमसह, कॅल्शियम हायड्राइड तयार करणे: Ca + H 2 = CaH 2 आणि केवळ नॉन-मेटल - फ्लोरिनसह, हायड्रोजन फ्लोराईड तयार करणे: F 2 + H 2 = 2HF बहुतेक धातू आणि नॉन-मेटल्ससह, हायड्रोजन भारदस्त तापमानावर किंवा दुसर्या क्रियेत प्रतिक्रिया देतो, उदाहरणार्थ, प्रकाशाखाली. हे काही ऑक्साईड्समधून ऑक्सिजन "हरण" करू शकते, उदाहरणार्थ: CuO + Н 2 = Cu + Н 2 0 लिखित समीकरण घट प्रतिक्रिया प्रतिबिंबित करते. घट प्रतिक्रियांना प्रक्रिया म्हणतात ज्याच्या परिणामी ऑक्सिजन कंपाऊंडमधून काढून टाकला जातो; जे पदार्थ ऑक्सिजन काढून घेतात त्यांना रिड्युसिंग एजंट म्हणतात (जेव्हा ते स्वतः ऑक्सिडाइज्ड असतात). पुढे, "ऑक्सिडेशन" आणि "रिडक्शन" या संकल्पनांची दुसरी व्याख्या दिली जाईल. आणि ही व्याख्या, ऐतिहासिकदृष्ट्या पहिली, सध्याच्या काळात, विशेषत: सेंद्रिय रसायनशास्त्रात त्याचे महत्त्व टिकवून ठेवते. कपात प्रतिक्रिया ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियेच्या विरुद्ध आहे. या दोन्ही प्रतिक्रिया नेहमी एक प्रक्रिया म्हणून एकाच वेळी पुढे जातात: एका पदार्थाच्या ऑक्सिडेशन (कपात) दरम्यान, दुसर्याचे घट (ऑक्सीकरण) एकाच वेळी होणे आवश्यक आहे.

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

हॅलोजनसह फॉर्म हायड्रोजन halides:

F 2 + H 2 → 2 HF, प्रतिक्रिया अंधारात आणि कोणत्याही तापमानात स्फोटाने पुढे जाते, Cl 2 + H 2 → 2 HCl, प्रतिक्रिया स्फोटाने पुढे जाते, फक्त प्रकाशात.

मजबूत गरम अंतर्गत काजळीसह प्रतिक्रिया देते:

C + 2H 2 → CH 4

अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वीच्या धातूंशी संवाद

सक्रिय धातूंसह हायड्रोजन तयार होतो हायड्राइड्स:

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

हायड्राइड्स- खारट, घन पदार्थ, सहज हायड्रोलायझ्ड:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + 2H 2

मेटल ऑक्साईड्सशी संवाद (सामान्यतः डी-एलिमेंट्स)

ऑक्साइड धातूंमध्ये कमी केले जातात:

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

सेंद्रिय यौगिकांचे हायड्रोजनेशन

जेव्हा हायड्रोजन निकेल उत्प्रेरक आणि भारदस्त तपमानाच्या उपस्थितीत असंतृप्त हायड्रोकार्बन्सवर कार्य करतो तेव्हा एक प्रतिक्रिया उद्भवते हायड्रोजनेशन:

CH 2 = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

हायड्रोजन अल्डीहाइड्स अल्कोहोलमध्ये कमी करते:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

हायड्रोजन जिओकेमिस्ट्री

हायड्रोजन - मूलभूत बांधकाम साहित्यविश्व. हा सर्वात सामान्य घटक आहे आणि थर्मोन्यूक्लियर आणि विभक्त प्रतिक्रियांच्या परिणामी सर्व घटक त्यातून तयार होतात.

मुक्त हायड्रोजन H 2 हे स्थलीय वायूंमध्ये तुलनेने दुर्मिळ आहे, परंतु पाण्याच्या स्वरूपात ते भू-रासायनिक प्रक्रियेत अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावते.

हायड्रोजन अमोनियम आयन, हायड्रॉक्सिल आयन आणि क्रिस्टल वॉटरच्या स्वरूपात खनिजांचा भाग असू शकतो.

वातावरणात, सौर किरणोत्सर्गाद्वारे पाण्याचे विघटन होऊन हायड्रोजन सतत तयार होत असतो. ते वरच्या वातावरणात स्थलांतर करते आणि अवकाशात पळून जाते.

अर्ज

हायड्रोजन ऊर्जा

अणू हायड्रोजनचा वापर अणू हायड्रोजन वेल्डिंगसाठी केला जातो.

अन्न उद्योगात, हायड्रोजन म्हणून नोंदणीकृत आहे अन्न मिश्रित E949पॅकिंग गॅस सारखे.

उपचारांची वैशिष्ट्ये

हवेत मिसळल्यावर, हायड्रोजन एक स्फोटक मिश्रण तयार करतो - तथाकथित विस्फोटक वायू. जेव्हा हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे व्हॉल्यूमेट्रिक गुणोत्तर 2: 1 किंवा हायड्रोजन आणि हवा अंदाजे 2: 5 असते तेव्हा हा वायू सर्वात स्फोटक असतो, कारण हवेमध्ये 21% ऑक्सिजन असते. हायड्रोजन देखील आग घातक आहे. द्रव हायड्रोजन त्वचेच्या संपर्कात आल्यास गंभीर हिमबाधा होऊ शकते.

ऑक्सिजनसह हायड्रोजनची स्फोटक सांद्रता व्हॉल्यूमनुसार 4% ते 96% पर्यंत उद्भवते. व्हॉल्यूमनुसार 4% ते 75 (74)% पर्यंत हवेत मिसळल्यास.

हायड्रोजनचा वापर

रासायनिक उद्योगात, हायड्रोजनचा वापर अमोनिया, साबण आणि प्लास्टिकच्या उत्पादनात केला जातो. अन्न उद्योगात, द्रव पासून हायड्रोजन वापरून वनस्पती तेलेमार्जरीन बनवा. हायड्रोजन खूप हलका आहे आणि नेहमी हवेत वर येतो. एकदा एअरशिप आणि फुगे हायड्रोजनने भरले होते. पण 30 च्या दशकात. XX शतक हवाई जहाजांचा स्फोट होऊन जळून खाक झाल्यामुळे अनेक भयानक आपत्ती घडल्या आहेत. आजकाल, हवाई जहाज हेलियम वायूने भरलेले आहेत. हायड्रोजनचा वापर रॉकेट इंधन म्हणूनही केला जातो. हायड्रोजन एखाद्या दिवशी कार आणि ट्रकसाठी इंधन म्हणून मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाऊ शकते. हायड्रोजन इंजिन पर्यावरणाला प्रदूषित करत नाहीत आणि फक्त पाण्याची वाफ उत्सर्जित करतात (जरी हायड्रोजनच्या निर्मितीमुळे काही पर्यावरणीय प्रदूषण होते). आपला सूर्य हा मुख्यतः हायड्रोजनपासून बनलेला आहे. सौर उष्णता आणि प्रकाश हे हायड्रोजन न्यूक्लीच्या संलयनातून आण्विक ऊर्जा सोडण्याचे परिणाम आहेत.

हायड्रोजनचा इंधन म्हणून वापर करणे (आर्थिक कार्यक्षमता)

इंधन म्हणून वापरल्या जाणार्‍या पदार्थांचे सर्वात महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांचे उष्मांक मूल्य. अभ्यासक्रमातून सामान्य रसायनशास्त्रहे ज्ञात आहे की ऑक्सिजनसह हायड्रोजनच्या परस्परसंवादाची प्रतिक्रिया उष्णता सोडल्यानंतर उद्भवते. जर आपण मानक परिस्थितीत H 2 (2 g) चा 1 mol आणि O 2 (16 g) चे 0.5 mol घेतले आणि प्रतिक्रिया सुरू केली, तर समीकरणानुसार

H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O

अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, H 2 O (18 g) चा 1 mol 285.8 kJ/mol च्या उर्जेसह तयार होतो (तुलनेसाठी: ऍसिटिलीनच्या ज्वलनाची उष्णता 1300 kJ/mol आहे, प्रोपेन 2200 kJ/mol आहे. ). 1 m³ हायड्रोजनचे वजन 89.8 g (44.9 mol) असते. म्हणून, 1 m³ हायड्रोजन मिळविण्यासाठी, 12832.4 kJ ऊर्जा खर्च करावी लागेल. 1 kWh = 3600 kJ लक्षात घेता, आम्हाला 3.56 kWh वीज मिळते. 1 kWh विजेचे दर आणि 1 m³ वायूची किंमत जाणून घेतल्यास, असा निष्कर्ष काढला जाऊ शकतो की हायड्रोजन इंधनावर स्विच करणे उचित आहे.

उदाहरणार्थ, 156 लीटर हायड्रोजन टाकी (25 MPa च्या दाबाखाली 3.12 किलो हायड्रोजन असते) असलेली 3 री पिढीची Honda FCX प्रायोगिक मॉडेल 355 किमी प्रवास करते. त्यानुसार, H2 च्या 3.12 किलोपासून, 123.8 kWh मिळते. प्रति 100 किमी ऊर्जेचा वापर 36.97 kWh असेल. विजेची किंमत, गॅस किंवा गॅसोलीनची किंमत, प्रति 100 किमी कारसाठी त्यांचा वापर जाणून घेतल्यास, कार हायड्रोजन इंधनावर स्विच करण्याच्या नकारात्मक आर्थिक परिणामाची गणना करणे सोपे आहे. समजा (रशिया 2008), 10 सेंट प्रति kWh वीज या वस्तुस्थितीला कारणीभूत ठरते की 1 m³ हायड्रोजनची किंमत 35.6 सेंट होते आणि 40-45 सेंट्सच्या पाण्याच्या विघटनाची कार्यक्षमता लक्षात घेता, त्याच प्रमाणात kWh गॅसोलीनच्या बर्निंगपासून 12832.4kJ / 42000kJ / 0.7kg / l * 80 सेंट / l = 34 सेंट किरकोळ किमतीत, तर हायड्रोजनसाठी आम्ही आदर्श पर्यायाची गणना केली, वाहतूक, उपकरणांचे घसारा इत्यादी वगळता. 39 MJ प्रति m³ किंमतीतील फरकामुळे परिणाम दोन ते चार पट कमी असेल (युक्रेनसाठी 1m³ किंमत $ 179, आणि युरोपसाठी $ 350). म्हणजेच, मिथेनच्या समतुल्य रकमेची किंमत 10-20 सेंट असेल.

तथापि, आपण हे विसरू नये की जेव्हा हायड्रोजन जाळला जातो तेव्हा आपल्याला शुद्ध पाणी मिळते, ज्यापासून ते काढले गेले होते. म्हणजेच आपल्याकडे अक्षय आहे गोदामपर्यावरणाला हानी न पोहोचवता ऊर्जा, वायू किंवा गॅसोलीनच्या विपरीत, जे ऊर्जेचे प्राथमिक स्रोत आहेत.

377 ओळीवर Php चेतावणी: आवश्यक आहे (http://www..php): प्रवाह उघडण्यात अयशस्वी: /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php लाइन 377 वर कोणतेही योग्य रॅपर सापडले नाही त्रुटी: आवश्यक (): अयशस्वी उघडणे आवश्यक आहे "http://www..php" (include_path = ".. php ओळ 377 वर

आमच्यामध्ये रोजचे जीवनअशा काही गोष्टी आहेत ज्या इतक्या सामान्य आहेत की त्यांच्याबद्दल जवळजवळ प्रत्येकाला माहिती आहे. उदाहरणार्थ, प्रत्येकाला माहित आहे की पाणी एक द्रव आहे, ते सहज उपलब्ध आहे आणि जळत नाही, म्हणून, ते आग विझवू शकते. पण असे का होते याचा कधी विचार केला आहे का?

प्रतिमा स्रोत: pixabay.com

पाणी हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन अणूंनी बनलेले आहे. हे दोन्ही घटक ज्वलनास समर्थन देतात. तर, सामान्य तर्काच्या आधारे (वैज्ञानिक नाही) असे दिसते की पाणी देखील जळले पाहिजे, बरोबर? मात्र, असे होत नाही.

ज्वलन कधी होते?

ज्वलन ही एक रासायनिक प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये रेणू आणि अणू उष्णता आणि प्रकाशाच्या स्वरूपात ऊर्जा सोडण्यासाठी एकत्र होतात. काहीतरी जाळण्यासाठी, आपल्याला दोन गोष्टींची आवश्यकता आहे - ज्वलन स्त्रोत म्हणून इंधन (उदाहरणार्थ, कागदाचा एक तुकडा, लाकडाचा तुकडा इ.) आणि ऑक्सिडायझिंग एजंट (पृथ्वीच्या वातावरणातील ऑक्सिजन हा मुख्य ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे). ज्वलन प्रक्रिया सुरू होण्यासाठी आपल्याला पदार्थाच्या प्रज्वलन तापमानापर्यंत पोहोचण्यासाठी आवश्यक उष्णता देखील आवश्यक आहे.

प्रतिमा स्रोत auclip.ru

उदाहरणार्थ, मॅच वापरून पेपर जाळण्याच्या प्रक्रियेचा विचार करा. या प्रकरणात, कागद हे इंधन असेल, हवेतील वायू ऑक्सिजन ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करेल आणि प्रज्वलन तापमान बर्निंग मॅचमुळे पोहोचेल.

पाण्याच्या रासायनिक रचनेची रचना

प्रतिमा स्त्रोत: water-service.com.ua

पाणी दोन हायड्रोजन अणू आणि एक ऑक्सिजन अणू बनलेले आहे. त्याचे रासायनिक सूत्र H2O आहे. आता हे लक्षात घेणे मनोरंजक आहे की पाण्याचे दोन घटक खरोखरच अत्यंत ज्वलनशील आहेत.

हायड्रोजन हा ज्वलनशील पदार्थ का आहे?

हायड्रोजन अणूंमध्ये फक्त एक इलेक्ट्रॉन असतो आणि त्यामुळे ते इतर घटकांशी सहजपणे बांधले जातात. नियमानुसार, हायड्रोजन नैसर्गिकरित्या वायूच्या स्वरूपात उद्भवते, ज्याच्या रेणूंमध्ये दोन अणू असतात. हा वायू अत्यंत प्रतिक्रियाशील आहे आणि ऑक्सिडायझिंग एजंटच्या उपस्थितीत झपाट्याने ऑक्सिडाइझ होतो, ज्यामुळे तो ज्वलनशील बनतो.

प्रतिमा स्रोत: myshared.ru

जेव्हा हायड्रोजन जळतो तेव्हा मोठ्या प्रमाणात उर्जा सोडली जाते, म्हणून ती अनेकदा अंतराळात अंतराळ यान प्रक्षेपित करण्यासाठी द्रव स्वरूपात वापरली जाते.

ऑक्सिजन ज्वलन समर्थन करते

आधी सांगितल्याप्रमाणे, कोणत्याही ज्वलनासाठी ऑक्सिडायझिंग एजंट आवश्यक आहे. ऑक्सिजन, ओझोन, हायड्रोजन पेरोक्साइड, फ्लोरिन इत्यादींसह अनेक रासायनिक ऑक्सिडंट्स आहेत. ऑक्सिजन हा मुख्य ऑक्सिडंट आहे जो पृथ्वीच्या वातावरणात जास्त प्रमाणात आढळतो. बहुतेक आगींमध्ये हे मुख्य ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे. त्यामुळे आग विझवत राहण्यासाठी ऑक्सिजनचा सतत पुरवठा आवश्यक असतो.

पाणी आग विझवते

पाणी अनेक कारणांमुळे आग विझवू शकते, त्यापैकी एक म्हणजे ते एक ज्वलनशील द्रव नसले तरी त्यात दोन घटक असतात जे वैयक्तिकरित्या अग्निमय नरक निर्माण करू शकतात.

पाणी हे सर्वात सामान्य अग्निशामक एजंट आहे. प्रतिमा स्रोत: pixabay.com

आम्ही आधी म्हटल्याप्रमाणे, हायड्रोजन अत्यंत ज्वलनशील आहे, प्रतिक्रिया सुरू करण्यासाठी फक्त ऑक्सिडायझिंग एजंट आणि प्रज्वलन तापमान लागते. ऑक्सिजन हा पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक ऑक्सिडायझिंग एजंट असल्याने, ते द्रुतगतीने हायड्रोजन अणूंसह एकत्र होते, मोठ्या प्रमाणात प्रकाश आणि उष्णता सोडते, त्यामुळे पाण्याचे रेणू तयार होतात. हे कसे कार्य करते:

लक्षात घ्या की कमी प्रमाणात ऑक्सिजन किंवा हवेसह हायड्रोजनचे मिश्रण स्फोटक असते आणि त्याला ऑक्सिहायड्रोजन वायू म्हणतात, ते मोठ्या आवाजाने अत्यंत जलद जळते, ज्याला स्फोट समजले जाते. 1937 मध्ये न्यू जर्सीमध्ये हिंडेनबर्ग एअरशिप आपत्तीने एअरशिप शेल भरलेल्या हायड्रोजनच्या ज्वलनामुळे डझनभर लोकांचा मृत्यू झाला. हायड्रोजनची ज्वलनशीलता आणि ऑक्सिजनच्या संयोगाने त्याची स्फोटकता हे मुख्य कारण आहे की आपण प्रयोगशाळांमध्ये रासायनिकरित्या पाणी मिळवत नाही.

10.1 हायड्रोजन

a) रासायनिक घटक हायड्रोजन

b) हायड्रोजन अणू

तक्ता 28.हायड्रोजन अणूची व्हॅलेन्स क्षमता

व्हॅलेन्स स्थिती		रसायनांची उदाहरणे
	आय 0 -आय	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 एच 2 B 2 H 6, SiH 4, GeH 4
		NaH, KH, CaH 2, BaH 2

c) हायड्रोजन रेणू

ड) हायड्रोजन (पदार्थ)

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

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( ट, Ni)

किंवा कोळशावर पाण्याच्या वाफेने उच्च तापमानावर प्रक्रिया केली जाते:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( ट)

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (इलेक्ट्रोलिसिस).

e) हायड्रोजन संयुगे

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

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( आर, ट, Pt - उत्प्रेरक).

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

1. अ) प्रोटियम, ब) ड्युटेरियम, क) ट्रिटियमचे केंद्रक कोणते कण आहेत?
2. हायड्रोजन अणूच्या आयनीकरण उर्जेची इतर घटकांच्या अणूंच्या आयनीकरण उर्जेशी तुलना करा. या वैशिष्ट्यानुसार, कोणता घटक हायड्रोजनच्या सर्वात जवळ आहे?
3. इलेक्ट्रॉन आत्मीयता उर्जेसाठी असेच करा
4. सहसंयोजक बंधाच्या ध्रुवीकरणाची दिशा आणि संयुगेमधील हायड्रोजनच्या ऑक्सीकरण स्थितीची तुलना करा: अ) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. हायड्रोजनचे सर्वात सोपे, आण्विक, संरचनात्मक आणि अवकाशीय सूत्र लिहा. कोणता सर्वात सामान्यपणे वापरला जातो?
6. बहुतेकदा असे म्हटले जाते: "हायड्रोजन हवेपेक्षा हलका आहे." याचा अर्थ काय? ही अभिव्यक्ती शब्दशः कधी घेतली जाऊ शकते आणि कधी नाही?
7. पोटॅशियम आणि कॅल्शियम हायड्राइड्स, तसेच अमोनिया, हायड्रोजन सल्फाइड आणि हायड्रोजन ब्रोमाइडची संरचनात्मक सूत्रे बनवा.
8. हायड्रोजनचे फ्यूजन आणि बाष्पीभवनाची मोलर हीट जाणून घेऊन, संबंधित विशिष्ट प्रमाणांची मूल्ये निश्चित करा.
9. हायड्रोजनचे मूलभूत रासायनिक गुणधर्म स्पष्ट करणार्‍या चार प्रतिक्रियांपैकी प्रत्येकासाठी, इलेक्ट्रॉनिक शिल्लक काढा. ऑक्सिडंट्स आणि कमी करणारे एजंट लक्षात घ्या.
10. प्रयोगशाळेत 4.48 लीटर हायड्रोजन मिळविण्यासाठी आवश्यक असलेल्या झिंकचे वस्तुमान निश्चित करा.
11. मिथेन आणि पाण्याची वाफ यांच्या 30 मीटर 3 मिश्रणातून मिळू शकणारे हायड्रोजनचे वस्तुमान आणि खंड निश्चित करा, 1: 2 च्या व्हॉल्यूम गुणोत्तरामध्ये 80% उत्पादनासह घेतले.
12. हायड्रोजन अ) फ्लोरिनसह, ब) सल्फरच्या परस्परसंवादात होणार्‍या प्रतिक्रियांचे समीकरण बनवा.
13. खालील प्रतिक्रिया योजना आयनिक हायड्राइड्सचे मुख्य रासायनिक गुणधर्म स्पष्ट करतात:

10.2 ऑक्सिजन

a) रासायनिक घटक ऑक्सिजन

मूलद्रव्यांच्या नैसर्गिक मालिकेत, ऑक्सिजनची क्रमिक संख्या 8 आहे. घटकांच्या प्रणालीमध्ये, ऑक्सिजन VIA गटातील दुसऱ्या कालावधीत आहे.
ऑक्सिजन हा पृथ्वीवरील सर्वात मुबलक घटक आहे. पृथ्वीच्या कवचामध्ये, प्रत्येक दुसरा अणू एक ऑक्सिजन अणू आहे, म्हणजेच, पृथ्वीच्या वातावरणात, हायड्रोस्फियर आणि लिथोस्फियरमध्ये ऑक्सिजनचा मोलर अंश सुमारे 50% आहे. ऑक्सिजन (पदार्थ) हा हवेचा अविभाज्य भाग आहे. हवेतील ऑक्सिजनचे प्रमाण 21% आहे. ऑक्सिजन (एक घटक) हा पाण्याचा एक भाग, अनेक खनिजे, तसेच वनस्पती आणि प्राणी आहे. मानवी शरीरात सरासरी 43 किलो ऑक्सिजन असते.
नैसर्गिक ऑक्सिजनमध्ये तीन समस्थानिक (16 O, 17 O आणि 18 O) असतात, त्यापैकी सर्वात हलका समस्थानिक 16 O हा सर्वात जास्त प्रमाणात असतो. त्यामुळे, ऑक्सिजनचे अणू वस्तुमान 16 D (15.9994 D) च्या जवळ असते.

b) ऑक्सिजन अणू

आपण ऑक्सिजन अणूच्या खालील वैशिष्ट्यांशी परिचित आहात.

तक्ता 29.ऑक्सिजन अणू व्हॅलेन्स

व्हॅलेन्स स्थिती		रसायनांची उदाहरणे
		Al 2 O 3, Fe 2 O 3, Cr 2 O 3 *

	-II -आय 0 + मी + 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 च्या
		NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2 Na 2 O 2, K 2 O 2, CaO 2, BaO 2
		Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3

c) ऑक्सिजन रेणू

ड) ऑक्सिजन (पदार्थ)

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

परिणामी सोडियम पेरोक्साइड (Na) 2 (O-O) चे संरचनात्मक सूत्र.
ऑक्सिजनमध्ये ठेवलेला स्मोल्डरिंग स्प्लिंटर, भडकतो. शुद्ध ऑक्सिजन शोधण्याचा हा एक सोयीस्कर आणि सोपा मार्ग आहे.
उद्योगात, ऑक्सिजन हवेतून शुद्धीकरणाद्वारे (जटिल ऊर्धपातन) आणि प्रयोगशाळेत काही ऑक्सिजनयुक्त संयुगे थर्मल विघटन करून प्राप्त केला जातो, उदाहरणार्थ:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° से);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - उत्प्रेरक);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
आणि, याव्यतिरिक्त, खोलीच्या तपमानावर हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे उत्प्रेरक विघटन करून: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 एक उत्प्रेरक आहे).
शुद्ध ऑक्सिजनचा वापर उद्योगात ऑक्सिडेशन प्रक्रिया तीव्र करण्यासाठी आणि उच्च-तापमानाची ज्योत निर्माण करण्यासाठी केला जातो. रॉकेटमध्ये द्रव ऑक्सिजनचा वापर ऑक्सिडायझर म्हणून केला जातो.
वनस्पती, प्राणी आणि मानव यांचे जीवन टिकवण्यासाठी ऑक्सिजनला खूप महत्त्व आहे. सामान्य परिस्थितीत, एखाद्या व्यक्तीला श्वास घेण्यासाठी पुरेसा ऑक्सिजन असतो. परंतु अशा परिस्थितीत जेव्हा पुरेशी हवा नसते किंवा ती पूर्णपणे अनुपस्थित असते (विमानात, डायव्हिंग ऑपरेशन दरम्यान, स्पेसशिपमध्ये इत्यादी), श्वासोच्छवासासाठी ऑक्सिजन असलेले विशेष वायू मिश्रण तयार केले जाते. ऑक्सिजनचा वापर श्वास घेण्यास त्रास होणा-या रोगांवर औषधात केला जातो.

e) ओझोन आणि त्याचे रेणू

3O 2 = 2O 3 ().

पृथ्वीच्या कवचामध्ये पाणी हा सर्वात मुबलक पदार्थ आहे. पृथ्वीच्या पाण्याचे वस्तुमान अंदाजे 10 18 टन आहे. पाणी हा आपल्या ग्रहाच्या हायड्रोस्फियरचा आधार आहे, त्याव्यतिरिक्त, ते वातावरणात समाविष्ट आहे, बर्फाच्या स्वरूपात पृथ्वीच्या ध्रुवीय टोप्या आणि अल्पाइन हिमनद्या बनतात आणि विविध खडकांचा भाग देखील आहेत. मानवी शरीरात पाण्याचा वस्तुमान अंश सुमारे 70% आहे.
एकत्रीकरणाच्या तिन्ही अवस्थांमध्ये पाणी हा एकमेव पदार्थ आहे ज्याची स्वतःची खास नावे आहेत.

रसायनशास्त्रात, द्विध्रुवीय क्षण डेबीजमध्ये मोजला जातो: 1 डी = 3.34. 10-30 क्ल. मी

(H 2 O) = ,

तक्ता 30.काही ध्रुवीय रेणूंचे द्विध्रुवीय क्षण

रेणू	रेणू	रेणू

तक्ता 31.पाण्याची काही भौतिक वैशिष्ट्ये

१०.४. हायड्रोजन बाँड

आपल्याला आधीच माहित आहे की, हायड्रोजन आणि ऑक्सिजन (2.10 आणि 3.50) च्या इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटीमधील महत्त्वपूर्ण फरकामुळे, पाण्याच्या रेणूमधील हायड्रोजन अणूमध्ये मोठ्या प्रमाणात सकारात्मक आंशिक चार्ज असतो ( q h = 0.33 ई), आणि ऑक्सिजन अणूमध्ये आणखी जास्त नकारात्मक आंशिक चार्ज असतो ( q h = -0.66 ई). हे देखील लक्षात ठेवा की ऑक्सिजन अणूमध्ये प्रति इलेक्ट्रॉनच्या दोन एकट्या जोड्या असतात sp 3-संकरित AO. एका पाण्याच्या रेणूचा हायड्रोजन अणू दुसर्‍या रेणूच्या ऑक्सिजन अणूकडे आकर्षित होतो आणि त्याव्यतिरिक्त, हायड्रोजन अणूचा अर्धा-रिक्त 1s-AO अंशतः ऑक्सिजन अणूमधून इलेक्ट्रॉनची जोडी स्वीकारतो. रेणूंमधील या परस्परसंवादाच्या परिणामी, एक विशेष प्रकारचे आंतरआण्विक बंध निर्माण होतात - एक हायड्रोजन बंध.
पाण्याच्या बाबतीत, हायड्रोजन बाँडिंग खालीलप्रमाणे योजनाबद्धपणे दर्शविले जाऊ शकते:

द्रव हायड्रोजन फ्लोराईडमध्ये, त्याचे रेणू हायड्रोजन बाँड्सने लांब साखळ्यांमध्ये जोडलेले असतात आणि द्रव आणि घन अमोनियामध्ये त्रिमितीय नेटवर्क तयार होतात.
सामर्थ्याच्या दृष्टीने, हायड्रोजन बाँड हे रासायनिक बंध आणि इतर प्रकारच्या आंतरआण्विक बंधांमध्ये मध्यवर्ती असते. हायड्रोजन बाँडची मोलर एनर्जी सामान्यतः 5 ते 50 kJ/mol पर्यंत असते.
घन पाण्यात (म्हणजे बर्फ क्रिस्टल्स), सर्व हायड्रोजन अणू ऑक्सिजन अणूंशी हायड्रोजन बंधलेले असतात, प्रत्येक ऑक्सिजन अणू दोन हायड्रोजन बंध तयार करतात (दोन्ही इलेक्ट्रॉनच्या एकाकी जोड्या वापरून). ही रचना द्रव पाण्याच्या तुलनेत बर्फाला "सैल" बनवते, जेथे काही हायड्रोजन बंध तुटलेले असतात आणि रेणू काहीसे अधिक घनतेने "पॅक" करण्यास सक्षम असतात. बर्फाच्या संरचनेचे हे वैशिष्ट्य स्पष्ट करते की, इतर पदार्थांप्रमाणे, घन अवस्थेतील पाण्याची घनता द्रव स्थितीपेक्षा कमी का असते. पाणी 4 डिग्री सेल्सिअस तापमानात त्याच्या जास्तीत जास्त घनतेपर्यंत पोहोचते - या तापमानात, बरेच हायड्रोजन बंध तुटतात आणि थर्मल विस्ताराचा घनतेवर अजूनही फारसा प्रभाव पडत नाही.
हायड्रोजन बंध आपल्या जीवनात खूप महत्वाचे आहेत. क्षणभर कल्पना करूया की हायड्रोजन बंध तयार होणे थांबले आहे. येथे काही परिणाम आहेत:

खोलीच्या तपमानावर पाणी वायूमय होईल, कारण त्याचा उकळण्याचा बिंदू सुमारे -80 डिग्री सेल्सियस पर्यंत खाली येईल;
सर्व जलाशय तळापासून गोठतील, कारण बर्फाची घनता द्रव पाण्याच्या घनतेपेक्षा जास्त असेल;
डीएनएचे दुहेरी हेलिक्स अस्तित्वात नाहीसे होईल आणि बरेच काही.

हायड्रोजन बाँडिंग, त्याच्या निर्मितीच्या अटी.
इथाइल अल्कोहोलचे सूत्र CH 3 –CH 2 –O – H आहे. या पदार्थाच्या विविध रेणूंच्या कोणत्या अणूंमध्ये हायड्रोजन बंध तयार होतात? त्यांची रचना स्पष्ट करण्यासाठी संरचनात्मक सूत्रे काढा.
2. हायड्रोजन बंध केवळ वैयक्तिक पदार्थांमध्येच नाही तर सोल्युशनमध्ये देखील अस्तित्वात आहेत. अ) अमोनिया, ब) हायड्रोजन फ्लोराइड, क) इथेनॉल (इथिल अल्कोहोल) च्या जलीय द्रावणात हायड्रोजन बंध कसे तयार होतात हे संरचनात्मक सूत्रांच्या मदतीने दाखवा. = 2H 2 O.
या दोन्ही प्रतिक्रिया पाण्यात सतत आणि समान दराने होतात, म्हणून, पाण्यामध्ये समतोल आहे: 2H 2 O AH 3 O + OH.
या शिल्लक म्हणतात ऑटोप्रोटोलिसिसचे संतुलनपाणी.

परंतु पाण्याच्या एकूण रेणूंच्या तुलनेत अभिक्रिया केलेल्या पाण्याच्या रेणूंची संख्या नगण्य आहे या वस्तुस्थितीमुळे, असे गृहित धरले जाऊ शकते की ऑटोप्रोटोलिसिस दरम्यान पाण्याची एकाग्रता व्यावहारिकरित्या बदलत नाही आणि 2 = const शुद्ध पाण्यात विरुद्ध चार्ज केलेल्या आयनांची इतकी कमी सांद्रता हे स्पष्ट करते की हा द्रव जरी खराब असला तरीही विद्युत प्रवाह का चालवतो.