Kemija organska. Vodik. Fizikalne in kemijske lastnosti, pridobivanje enačbe reakcije vodikovega reakcije s kisikom

Splošna in anorganska kemija

Predavanje 6. Vodik in kisik. Voda. Vodikov peroksid.

Vodik

Atom vodika je najpreprostejši predmet kemije. Strogo gledano, njegov ion je proton - še lažji. Najprej je leta 1766 opisal Cavendis. Ime iz grščine. "Hydro geni" - plemenska voda.

Polmer atoma vodika je približno 0,5 * 10-10 m, njegov ion (proton) pa je 1,2 * 10-15 m. Ali od 50:00 do 1,2 * 10-3 PM ali od 50 metrov (diagonala SHA) do 1 mm.

Naslednji element 1S - litijev se spremeni le od 155 do 68.00 na Li +. Ta razlika v velikostih atoma in kation (5 naročil) je edinstvena.

Zahvaljujoč majhnosti protona, izmenjave vodikovi KomunikacijePrvič, med kisikom, dušikom in atomi fluora. Moč vodikovih vezi je 10-40 kJ / mol, ki je bistveno manjša od energije prelomnosti najbolj navadnih povezav (100-150 kJ / mol v organskih molekulah), vendar večja od povprečne kinetične energije toplotnega gibanja na 370 ° C (4 kJ / mol). Kot rezultat, v živem organizmu, vodikove vezi so reverzibilni, zagotavljajo pretok vitalnih procesov.

Vodik se topi na 14 K, kuha ob 20,3 K (Tlak 1 ATM), gostota tekočega vodika je le 71 g / l (14-krat lažja od vode).

V redkih medzvezdnih medijev, so navdušeni vodikovi atomi s prehodi zaznani do N 733 → 732 z valovno dolžino 18 m, kar ustreza polmeru borov (R \u003d N2 * 0,5 * 10-10 m) okoli 0,1 mm (! ).

Najpogostejši element v prostoru (88,6% atomov, 11,3% atomov pade na helij, in le 0,1% - atomov vseh drugih elementov).

4 H → 4 HE + 26,7 MEV 1 EV \u003d 96,48 KJ / MOL

Ker imajo protoni spin 1/2, obstajajo tri različice vodikovih molekul:

ortodoksni vrt O-H2 z vzporednimi jedrskimi vrtljaji, parachodreat P-H2 z proti vzporednjuhrbete in normalne H-H2 je mešanica 75% ortoked-vodika in 25% para-vodika. Pri preoblikovanju O-H2 → P-H2, 1418 J / MOL izstopa.

Lastnosti orto- in parazodorod

Ker je atomska masa vodika najnižja možna, se njegovi izotopi - deuterium D (2 h) in tritij T (3 h) bistveno razlikujejo od razdalje 1N v fizikalnih in kemijskih lastnostih. Na primer, zamenjava enega od vodika v organski spojini na devterij se opazno odraža na oscilacijskem (infrardečem) spektru, ki omogoča vzpostavitev strukture kompleksnih molekul. Takšne zamenjave ("metoda označenih atomov") se uporabljajo tudi za vzpostavitev mehanizmov kompleksa

kemični in biokemični procesi. Metoda označenih atomov je še posebej občutljiva, kadar se uporablja namesto prehoda radioaktivnega tritija (β-predstavnik, razpolovni čas 12,5 let).

Nepremičnine strasti in deteterije

		Gosta, g / l (20 k)



Glavna metoda proizvodnja vodikav industriji - pretvorba metana
ali hidracija premoga na 800-11000 s (katalizator):
CH4 + H2 O \u003d CO + 3 H2	nad 10000 C.
"Vodni plin": C + H2 O \u003d CO + H2	nad 10000 C.
Potem Conversion CO: CO + H2 O \u003d CO2 + H2			4000 C, Kobaltovi oksidi

Skupaj: C + 2 H2 O \u003d CO2 + 2 H2

Drugi viri vodika.

COCKeum plin: približno 55% vodik, 25% metana, do 2% težkih ogljikovodikov, 4-6% CO, 2% CO2, 10-12% dušika.

Vodik, kot produkt izgorevanja:

SI + CA (OH) 2 + 2 NAOH \u003d NA2 SIO3 + Cao + 2 H2

Za 1 kg pirotehnične zmesi, do 370 litrov vodika sprosti.

Vodik v obliki preproste snovi se uporablja za proizvodnjo amoniaka in hidrogeniranja (strjevanje) rastlinskih maščob za obnovitev nekaterih kovin (molibdena, volframa), da dobimo hidride (Lih, CAH2,

Lialh4).

Enthalpy reakcija: H. + H. \u003d H2 je -436 KJ / MOL, tako da se atomski vodik uporablja za pridobitev visoke temperature redukcijske "plamen" ("langmyura gorilnik"). Jet vodika v električnem loku je razpršen na 35.000 ° C za 30%, nato pa z rekombinacijo atomov je mogoče doseči 50.000 C.

Utekočinjeni vodik se uporablja kot gorivo v raketah (glej kisik). Obljubno okolju prijazno gorivo za kopenski promet; Prihajajo eksperimentiranje uporabe baterij za metalne kamere vodika. Na primer, LANI5 zlitina lahko absorbirajo 1,5-2-krat več vodika, kot je vsebovana v enaki količini (kot količina zlitine) tekočega vodika.

Kisik

Po splošno sprejetih podatkih je kisik odprt leta 1774. J. Priestley in neodvisno do .shelele. Zgodovina odpiranja kisika je dober primer vpliva paradigm na razvoj znanosti (glej dodatek 1).

Očitno je bil v resnici, je bil kisik odkrit veliko prej kot uradnik. Leta 1620 bi lahko kdorkoli vozil čez Thames (v teh) na podmornicah zasnove Corneliusa Van Drebel. Čoln se je premaknil pod vodo zaradi prizadevanj ducat veslačega. Po mnenju pričevanja številnih očividcev je izumitelj podmornice uspešno rešil problem dihanja, "osvežujoč" zrak v njem s kemičnim načinom. Robert Boyle je napisal leta 1661: »Poleg mehanskega oblikovanja čolna je izumitelj imel kemično raztopino (liker), ki je on

šteje glavno skrivnost potapljanja. In ko je bil občasno prepričan, da je bil primeren del zraka že porabljen in je težko dihati ljudi v čolnu, bi lahko, pokvaril plovilo, napolnjeno s to rešitev, hitro napolnite zrak s takšno Vsebina življenjskih delov, ki bi bila na novo primerna za dihanje že dolgo časa. "

Zdrava oseba v mirnem stanju na dan črpalke skozi pljuča okoli 7.200 l zraka, ki jema nepopravljivo 720 litrov kisika. V zaprtem prostoru 6 m3 lahko oseba zadrži brez prezračevanja do 12 ur, med fizičnim delom pa 3-4 ure. Glavni razlog za težave z dihanjem ni pomanjkanje kisika, ampak kopičenje ogljikovega dioksidaod 0,3 do 2,5%.

Glavna metoda pridobivanja kisika je bila že dolgo, je bil cikel "Barium" (pridobivanje kisika z obliko slanice):

BASO4 -T- → BAO + SO3;

5000 C -\u003e

BAO + 0,5 O2 \u003d\u003d\u003d\u003d\u003d\u003d Bao2<- 7000 C

DeBriel Secret Solution bi lahko bila rešitev vodikovega peroksida: BAO2 + H2 SO4 \u003d BASO4 ↓ + H2 O2

Priprava kisika pri kurjenje pirosames: Naclo3 \u003d Nacl + 1.5 O2 + 50,5 kJ

V mešanici do 80% Naclo3, do 10% železnega prahu, 4% barijevega in steklenega igranja.

Paramagnetna kisika molekula (praktično - neradična), zato je njegova dejavnost visoka. Organske snovi v zraku se oksidirajo skozi stopnjo nastanka peroksidov.

Kisik se topi na 54,8 K, vre pri 90,2 K.

Alotropna modifikacija kisikovega elementa - ozon snov O3. Biološka zaščita ozona zemlje je izjemno pomembna. Na nadmorski višini 20-25 km je vzpostavljen ravnovesje:

Uv.<280 нм		UV 280-320NM.
O2 ----\u003e 2 O *	O * + O2 + M -\u003e O3	O3 -------	\u003e O2 + O
	(M - N2, Ar)

Leta 1974 je bilo ugotovljeno, da je atomski klor, ki se oblikuje iz freonov na nadmorski višini več kot 25 km, katalizira razpadanje ozona, kot da nadomešča "ozon" ultravijolične ultraviolet. Ta UV lahko povzroči kožni rak (v Združenih državah na leto do 600 tisoč primerov). Prepoved freonov v aerosolnih valjih je veljavna v ZDA od leta 1978

Od leta 1990 seznam prepovedanih snovi (v 92 državah) vključuje CH3 CCL3, CCL4, kloroboromski organi - njihova proizvodnja se zruši do leta 2000.

Zažgano vodik v kisiku

Reakcija je zelo zapletena (shema v predavanju 3), zato je pred začetkom praktične uporabe trajala dolgo študijo.

21. julija 1969, prvi zemljo - N. Armstrong je hodil skozi luno. Rocket Saturn-5 (oblikovalec - Werner von Brown) je sestavljen iz treh korakov. V prvem kerozinu in kisiku, v drugem in tretjega tekočega vodika in kisika. Skupaj 468 ton tekočine O2 in H2. Proizvedenih 13 uspešnih lansiranja.

Od aprila 1981, v Združenih državah izvede lete "Space Shuttle": 713 ton tekočine O2 in H2, kot tudi dva trdna goriva pospeševalnika 590 ton (skupna teža trdnega goriva 987 ton). Prvi 40 km se je dvignil na TTU, 40 do 113 km na vodik in kisik.

15. maja 1987, prvi začetek "energije", 15. novembra 1988, prvi in \u200b\u200bedini let "Burans". Začetek mase 2400 ton, masa goriva (kerozin v

stranski predelki, tekoči O2 in H2) 2000 ton. Moč motorja 125000 MW, koristna obremenitev 105 ton.

Ne vedno goring je bil upravljan in uspešen.

Leta 1936 je bila zgrajena največja svetovna hidrogenska zračna ladja LZ-129 "Hindenburg". Volumen 200000 m3, dolžina približno 250 m, premer 41.2 m. Hitrost 135 km / uro zaradi 4 motorjev motorjev 1100 KM, koristni tovor 88 t. Airship je izdelal 37 letov v Atlantiku in prevažal več kot 3 tisoč potnikov.

6. maja 1937, na križišču v Združenih državah Amerike, je Dirigabl eksplodiral in zažgal. Eden od možnih vzrokov je sabotaža.

28. januarja 1986, na 74. sekundi leta, je "Challenger" eksplodiral z družino astronavtov - 25. poleta Schartin System. Razlog je napaka pospeševalnika trdnega goriva.

Predstavitev:

eksplozija razbilnega plina (zmes vodika s kisikom)

Elementi goriva

Tehnično pomembna različica te reakcije zgorevanja - ločevanje procesa na dva:

elektrika vodika (anode): 2 H2 + 4 OH- - 4 E- \u003d 4H2 O

električna instalacija kisika (katode): O2 + 2 H2 O + 4 E- \u003d 4 OH-

Sistem, v katerem se izvede taka gorenja - gorivni element. Učinkovitost je veliko višja od toplotne elektrarne, saj ni

posebna stopnja proizvodnje toplote. Največja učinkovitost \u003d Δ g / Δ h; Za sežiganje vodika se doseže 94%.

Učinek je znan od leta 1839, vendar prvi praktično delal

ob koncu 20. stoletja v vesolju ("Gemini", "Apollo", "Shuttle" - ZDA, Buran - ZSSR).

Obeti za gorivne celice [17]

Predstavnik balarskih energetskih sistemov, ki govori na znanstveni konferenci v Washingtonu, je poudaril, da bo motor na gorivnih celicah komercialno utemeljen, ko se bo odzval na štiri glavna merila: Zmanjšajte stroške proizvedene energije, povečanje trajnosti, zmanjšanje velikosti, zmanjšanje velikosti namestitve in možnost hitrega zagona v hladnem vremenu. Stroški ene kilovatne energije, proizvedene z namestitvijo na gorivne celice, bi se morali zmanjšati na 30 ameriških dolarjev. Za primerjavo, v letu 2004 je bil podoben kazalnik 103 $, leta 2005 pa se pričakuje, da bo 80 $. Da bi dosegli to ceno, je treba proizvesti vsaj 500 tisoč motorjev na leto. Evropski znanstveniki so bolj previdni v napovedih in verjamejo, da se bo komercialna uporaba elementov vodika goriva v avtomobilski industriji začela ne prej kot leta 2020.

10.1. Kirurgija

Ime "vodik" se nanaša na kemijski element in na preprosto snov. Element vodik je sestavljen iz atomov vodika. Enostavna snov vodiksestoji iz vodikovih molekul.

a) Kemični element vodik

V naravni vrstici elementov je zaporedna številka vodika - 1. V sistemu elementov je vodik v prvem obdobju v skupini IA ali VIIIA.

Vodik je eden najpogostejših elementov na zemlji. Molarni delež vodikovih atomov v atmosferi, hidrosferi in delosferi zemlje (vse skupaj se imenuje zemeljska skorja) je 0,17. Je del vode, veliko mineralov, nafte, zemeljskega plina, rastlin in živali. V človeškem telesu je v povprečju približno 7 kilogramov vodika.

Obstajajo trije vodik Isotop:
a) lahek vodik - podrobnosti,
b) težki vodik - deuterium. (D),
c) Super težka vodik - tritij (T).

Tritia je nestabilen (radioaktivni) izotop, zato je v naravi praktično ni mogoče najti. Deuterij je stabilen, vendar je zelo majhen: w. D \u003d 0,015% (od mase vseh zemeljskega vodika). Zato se atomska masa vodika zelo malo razlikuje od 1 dne (1.00794 dni).

b) atom vodika

Iz prejšnjih oddelkov kemije, ki ga že poznate naslednje značilnosti atoma vodika:

Možnosti valence atoma vodika so določene s prisotnostjo enega elektrona na edini valenty Orbital. Velika ionizacijska energija naredi atom vodika, ki ni nagnjena k vračanju elektrona in ne previsoka energetska afiniteta, da elektron vodi do manjše težnje, da ga vzame. Posledično v kemijskih sistemih je nastajanje kation H nemogoče, spojine z anion N pa niso zelo odporne. Tako je za atom vodika, tvorba z drugimi kovalentnimi atomi zaradi njegovega enega neparnega elektrona je najbolj značilen. In v primeru nastajanja aniona in v primeru nastajanja kovalentne vezi, je atom vodika monevalenten.
V preprosti snovi, stopnja oksidacije vodikovih atomov je nič, v večini spojin, vodik kaže stopnjo oksidacije + I, in samo v hidridih najmanj elektronegativni elementi v vodik, stopnja oksidacije -I.
Informacije o valenci Atom vodika so prikazane v tabeli 28. Valence Stanje vodikovega atoma, povezanega z enim kovalentnim vezjo s katerim koli atomom, tabela označuje simbol "H-".

Tabela 28.Valence zmogljivosti atoma vodika

Valenny State.		Primeri kemikalij
	JAZ. 0 -JAZ.	HCl, H 2 O, H 2 S, NH3, CH4, C2H6, NH 4 Cl, H2 SO 4, NaHCO 3, KOH H 2. B 2 H 6, SIH 4, Geh 4
		Nah, Kh, CAH 2, BAH 2

c) vodikovo molekulo

Dvojna vodikov molekula H 2 se oblikuje, ko vezavi vodikov atomira edina možna kovalentna vez za njih. Komunikacija se oblikuje z mehanizmom za izmenjavo. Z metodo prekrivanja elektronskih oblakov je S-komunikacija (Sl. 10.1 zvezek). Ker so atomi enaki, je povezava neobdelana.

Interatomska razdalja (natančneje ravnotežna interatomska razdalja, ker atomi oscilat) v vodikovi molekuli r.(H-H) \u003d 0,74 A (Sl.10.1 v), ki je bistveno manj kot količina orbitalnega radij (1.06 A). Posledično se elektronski oblaki vezavnih atomov globoko prekrivajo (sl. 10.1 b.) in povezava v vodikovi molekuli je trajna. To kaže tudi zelo velik pomen komunikacijske energije (454 kJ / mol).
Če označite obliko molekule z mejno površino (podobno mejne površine elektronskega oblaka), lahko rečemo, da ima vodikovo molekulo nekoliko deformirano (podolgovato) kroglo (sl. 10.1 g.).

d) vodik (snov)

V normalnih pogojih, vodik - plin brez barve in vonja. V majhnih količinah je nestrupena. Trdni vodik se topi na 14 K (-259 ° C), tekoči vodik pa privaža pri 20 K (-253 ° C). Nizka temperatura taljenja in vrelišča, zelo majhno temperaturno območje obstoja tekočega vodika (samo 6 ° C), kot tudi majhne vrednosti molarne toplote taljenja (0,117 kJ / mol) in uparjanja (0,903 kJ / mol) Predlagajte, da so notralekularne vezi v vodiku zelo šibki.
Gostota vodika R (H 2) \u003d (2 g / mol): (22,4 l / mol) \u003d 0,0893 g / l. Za primerjavo: povprečna gostota zraka je 1,29 g / l. To je, vodik je 14,5-kratnik zraka "lažje". V vodi je praktično netopen.
Pri sobni temperaturi je vodik z nizko učinkovit, pri segrevanju pa reagira s številnimi snovmi. V teh reakcijah lahko vodikovi atomi povečajo in zmanjšajo stopnjo oksidacije: H 2 + 2 e. - \u003d 2N -I, H 2 - 2 e. - \u003d 2N + I.
V prvem primeru je vodik oksidacijsko sredstvo, na primer v natrijevih reakcijah ali s kalcijem: 2NA + H 2 \u003d 2NAH, ( t.) CA + H 2 \u003d CAH 2. ( t.)
Vendar bolj značilna za lastnosti za zmanjšanje vodika: O 2 + 2H2 \u003d 2H20, ( t.)
CUO + H 2 \u003d CU + H 2 O. ( t.)
Ko se ogrevanje, vodik oksidira ne le s kisikom, temveč tudi nekatere druge ne-kovine, kot so fluor, klor, siv in celo dušik.
V laboratoriju se vodik pridobljen kot posledica reakcije

Zn + H2 SO 4 \u003d ZNSO 4 + H 2.

Namesto cinka je možno uporabiti železo, aluminij in nekatere druge kovine, in namesto žveplove kisline - nekatere druge razredčene kisline. Nastali vodik se zbira v cevi z metodo premestitve vode (glej sliko 10.2 b.) ali samo v obrnjeni bučki (sl. 10.2 zvezek).

V industriji v velikih količinah se vodik pridobljen iz zemeljskega plina (večinoma metana), ko komunicira z vodno paro pri 800 ° C v prisotnosti katalizatorja niklja:

CH 4 + 2H20 \u003d 4H2 + CO 2 ( t., NI)

ali se zdravijo pri visokih temperaturah s premog vodnega para:

2h 2 O + C \u003d 2H2 + CO 2. ( t.)

Čisti vodik se pridobljen iz vode, razgradi z električnim udarom (razlaga elektroliza):

2h 2 O \u003d 2H2 + O2 (elektroliza).

d) vodikove spojine

Hidridi (binarne spojine, ki vsebujejo vodik), so razdeljeni na dve glavni vrsti:
a) nestanovitno (molekularne) hidride,
b) slane (ionske) hidride.
Elementi IVa - VIIIA Skupine in borova oblika molekularne hidride. Od teh, samodidididi elementov, ki tvorijo nekovine, stabilne:

B 2 H 6; CH 4; NH 3; H 2 O; HF.
SIH 4; pH 3; H 2 S; HCl.
Pepel 3; H 2 SE; HBR.
H 2 TE; Hi.
Z izjemo vode so vse te spojine pri sobni temperaturi plinaste snovi, od tu njihovega imena - "hlapne hidride."
Nekateri elementi, ki tvorijo ne-kovine, so vključeni v sestavo in bolj zapletene hidride. Na primer, ogljik oblikuje spojine z gredi z n. H 2. n.+2, C. n. H 2. n. , C. n. H 2. n.-2 in drugi, kjer n. Lahko je zelo velika (te spojine študirajo organsko kemijo).
Iondididi vključujejo alkalne, alkalne zemeljske elemente in magnezijev hidridi. Kristali teh hidridov so sestavljeni iz Anona N in kovinskih kation do najvišje oksidacije IU ali I 2 (odvisno od skupine sistema elementa).

Lih.
Nah	MGH 2.
Kh.	Cah 2.
RBH.	SRH 2.
Csh.	BAH 2.

Obe ionski, in skoraj vsi molekularni hidridi (razen H20 in HF), ki zmanjšujejo sredstva, vendar ionski hidridi kažejo zmanjšanje lastnosti veliko močnejše od molekularne.
Poleg hidrididov je vodik del hidroksidov in nekaterih soli. Z lastnostmi teh, bolj zapletenih, vodikovih spojin se boste seznanili z naslednjimi poglavji.
Glavni potrošniki vodika, dobljenega v industriji, so rastline za proizvodnjo amoniaka in dušikovih gnojil, kjer se amoniak dobi neposredno iz dušika in vodika:

N 2 + 3h 2 2NH 3 ( R., t., PT - Katalizator).

V velikih količinah se vodik uporablja za pridobivanje metilnega alkohola (metanola) z reakcijo 2N 2 + CH \u003d CH3. t., ZNO je katalizator), kot tudi pri proizvodnji klorooderja, ki se pridobljen neposredno iz klora in vodika:

H 2 + CL 2 \u003d 2HCL.

Včasih se vodik uporablja v metalurgiji kot redukcijsko sredstvo pri pridobivanju čistih kovin, na primer: FE 2 O 3 + 3H2 \u003d 2FE + 3H 2 O.

1. Kakšne vrste delcev je jedro a) razdaljo, b) deuterium, c) tritij?
2. Ustvarite ionizacijsko energijo atoma vodika z energijo ionizacije atomov drugih elementov. Na katerega element za ta značilni vodik je najbližji?
3. Naredite enako za energijo afinitete elektrona
4. Ustvarite smer polarizacije kovalentne vezi in stopnjo oksidacije vodika v spojinah: a) koh 2, CH4, NH3, H 2 O, HF; B) CH4, SIH 4, Geh 4.
5. Napišite najpreprostejšo, molekularno, strukturno in prostorsko formulo vodika. Kateri se najpogosteje uporablja?
6.Kistant: "Vodik je lažji od zraka." Kaj pomeni ta? V kakšnih primerih se ta izraz lahko razume dobesedno, in v tem, kaj je to?
7.Sign strukturne formule kalija in kalcijevih hidridov, kot tudi amoniak, vodikov sulfid in bromomodorod.
8.Zkaya Molarna toplota taljenja in uparjanja vodika, določajo vrednosti ustreznih posebnih vrednosti.
9. Za vsako od štirih reakcij, ki ponazarjajo glavne kemijske lastnosti vodika, omogočajo elektronsko ravnovesje. Okvarizatorji in reducenti.
10. Uporabite maso cinka, ki je potrebno za izdelavo 4,48 L vodik z laboratorijsko metodo.
11. Ali bo masa in prostornina vodika, ki jo je mogoče dobiti od 30 m 3 zmesi metana in voda, vzetih v razmerju količine 1: 2, pri izhodu 80%.
12.Sign enačbe reakcij, ki se pojavljajo v interakciji vodikovega a) s fluoro, b) s sivo.
13. Spodaj navedene reakcijske sheme ponazarjajo glavne kemijske lastnosti ionskih hidridov:

a) MH + O 2 MOH ( t.); b) MH + CL 2 MCL + HCL ( t.);
c) MH + H 2 O MOH + H2; D) MH + HCl (P) MCL + H 2
Tukaj je litij, natrij, kalij, rubidij ali cezij. Enačbe ustreznih reakcij v primeru m-natrija. Ponazarjajo kemijske lastnosti kalcijevega hidrida.
14. Uporabil metodo elektronskega bilance, da enačbe naslednjih reakcij, ki prikazujejo redukcijske lastnosti nekaterih molekularnih hidridov:
a) Hi + cl 2 hcl + i 2 ( t.); b) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( t.); c) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( t.).

10.2 Oxygen.

Kot v primeru vodika je beseda "kisik" ime in kemijski element, in preprosta snov. Poleg preproste snovi " kisik "(Dicksorod) Kemični element Oxygening Druga preprosta snov, imenovana " ozon "(Trikisorod). To so alotropne spremembe kisika. Kisik je sestavljen iz kisika molekule O 2, ozonska snov pa je sestavljena iz ozona molekule o 3.

a) Kemični element kisik

V naravni vrstici elementov je zaporedna številka kisika - 8. V sistemu elementov je kisik v drugem obdobju v skupini prek.
Kisik je najpogostejši element na zemlji. V zemeljski skorji, vsak drugi atom je atom kisika, to je molski delež kisika v ozračju, hidrosfera in lithossersella približno 50%. Kisik (snov) je sestavni del zraka. Volumski delež kisika v zraku -21%. Kisik (element) je vključen v sestavo vode, številnih mineralov, kot tudi rastline in živali. Človeško telo vsebuje povprečno 43 kg kisika.
Naravni kisik je sestavljen iz treh izotopov (16 O, 17 o in 18 o), od katerih je najlažji izotop 16 o najpogostejši. Zato je atomska masa kisika blizu 16 dni (15.999 NN).

b) Atom kisika

Poznate naslednje značilnosti atoma kisika.

Tabela 29. Atom VALUND OXYGE.

Valenny State.		Primeri kemikalij
		AL 2 O 3, FE 2 O 3, CR 2 O 3 *

	-II. -JAZ. 0 + I. + II.	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SIO 2, H2 SO 4, HNO 2, HCLO 4, COCL 2, H 2 O 2 O 2 ** O 2 F 2 2. \\ T
		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

* Ti oksidi se lahko štejejo za ionske povezave.
** Atomi kisika v molekuli niso v tem stanju valjenja; To je samo primer snovi z določeno stopnjo oksidacije kisikovih atomov, ki so enake nič
Velika ionizacijska energija (kot vodik) odpravlja tvorbo preprostega atoma kisika. Energija afinitete elektron je precej velika (skoraj dvakrat toliko kot pri vodiku), ki zagotavlja večjo vključitev atoma kisika, da poveže elektrone in sposobnost oblikovanja anionov približno 2a. Toda energija elektronske afinitete na atomu kisika je še vedno manjša od atomov halogena in celo druge elemente skupine prek. Zato, kisikovi anioni ( oksidni ioni) Obstajajo samo v kisikovih spojinah z elementi, katerih atomi so zelo enostavni dati elektrono.
Komuniciranje dveh neparnih elektronov, lahko atom kisika tvori dve kovalentni vezi. Dva nesmiselna paroma elektronov zaradi nezmožnosti navdušenja lahko vstopata le v interakcijo sprejemnika donatorja. Torej, brez upoštevanja množice komunikacije in hibridizacije, je lahko atom kisika v enem od petih pogojev valence (tabela 29).
Najbolj značilna za atom kisika W. K \u003d 2, to je tvorba dveh kovalentnih vezi zaradi dveh neparnih elektronov.
Zelo visoka elektrodabilnost atoma kisika (zgoraj - samo pri fluorinu) vodi do dejstva, da ima v večini svojih spojin kisik določeno stopnjo oksidacije -II. Obstajajo snovi, v katerih kisik kaže druge pomene stopnje oksidacije, nekatere od njih so prikazane v tabeli 29 kot primeri, primerjalna stabilnost pa je prikazana na sl. 10.3.

c) molekula kisika

Eksperimentalno je ugotovljeno, da molekula z dvema kisikovim kisikom vsebuje dva neparska elektrona. Uporaba metode valencijskih odnosov, takšna elektronska struktura ni mogoče razložiti te molekule. Vendar pa je povezava v molekuli kisika blizu lastnosti do kovalentnega. Molekula kisika je neobdelana. Interatomska razdalja ( r. O - O \u003d 1,21 a \u003d 121 nm) Manj kot razdalja med atomi, povezanimi s preprosto vezjo. Molarna energija obveznice je precej velika in je 498 KJ / MOL.

d) kisik (snov)

Pod normalnimi pogoji, kisik - plin brez barve in vonja. Trdni kisik se topi na 55 K (-218 ° C), tekoči kisik pa privadi pri 90 K (-183 ° C).
Intermolekularne obveznice v trdnem in tekočem kisiku so nekoliko manjše kot v vodiku, kar dokazuje večja temperaturno območje obstoja tekočega kisika (36 ° C) in veliko kot pri vodiku, molarni toploti taljenja (0,446 kJ / mol) in uparjanja (6, 83 kJ / mol).
Kisik je rahlo topen v vodi: pri 0 ° C v 100 volumnih voda (tekočina!) Razmoli se le 5 volumnov kisika (plin!).
Visoka težnja kisikovih atomov do dodatka elektronov in visoke elektroniznosti vodi do dejstva, da kisik kaže samo oksidacijske lastnosti. Te lastnosti so še posebej izrazite pri visokih temperaturah.
Kisik reagira s številnimi kovinami: 2CA + O 2 \u003d 2CAO, 3FE + 2O 2 \u003d FE 3 O 4 ( t.);
ne-kovine: C + O 2 \u003d C02, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
in kompleksne snovi: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H20, 2H2 S + 3O 2 \u003d 2H2 O + 2SO 2.

Najpogosteje se različni oksidi dobijo kot posledica teh reakcij (glejte CH. II § 5), vendar aktivne alkalijske kovine, na primer natrija, sežiganja, spremeni v perokside:

2NA + O 2 \u003d NA 2 O 2.

Strukturna formula pridobljenega natrijevega peroksida (NA) 2 (O-O).
Glowing Ray, ki se nahaja v kisiku, utripa. To je priročen in preprost način za odkrivanje čistega kisika.
V industriji je kisik pridobljen iz zraka skozi popravek (kompleksno destilacijo), in v laboratoriju - izpostavljanje toplotne razgradnje nekaterih spojin, ki vsebujejo kisik, na primer:
2KMNO 4 \u003d K 2 MNO 4 + MNO 2 + O 2 (200 ° C);
2KCLO 3 \u003d 2KCL + 3O 2 (150 ° C, MNO 2 - katalizator);
2kno 3 \u003d 2kno 2 + 3o 2 (400 ° C)
In poleg tega, s katalitsko razgradnjo vodikovega peroksida pri sobni temperaturi: 2h 2 O 2 \u003d 2H2 O + O2 (MNO 2 katalizator).
Pure kisik se uporablja v industriji, da bi okrepili tiste procese, v katerih se pojavi oksidacija, in ustvariti plamen visoke temperature. V raketni tehnologiji se kot oksidacijsko sredstvo uporablja tekoči kisik.
Kisik je zelo pomemben za ohranjanje vitalne dejavnosti rastlin, živali in ljudi. V normalnih pogojih je oseba zadostna za dihanje zračnega kisika. Toda v pogojih, kjer zrak ni dovolj, ali je na splošno odsoten (v letalih, v potapljaških delih, v vesoljskih ladjah itd.), Za dihanje so pripravljene posebne plin mešanice, ki vsebujejo kisik. Uporabite kisik in zdravilo v boleznih, ki povzročajo težave z dihanjem.

e) ozon in njegove molekule

Ozon O 3 je druga altropska sprememba kisika.
Trohatomična ozonska molekula ima kotno strukturo, povprečno med dvema strukturama, prikazana z naslednjimi formulami:

Ozon - temno modri plin z ostrim vonjem. Zaradi močne oksidativne aktivnosti je strupena. Ozon En in pol krat "težji" kisik in nekoliko večji od kisika, topnega v vodi.
Ozon se oblikuje v atmosferi kisika s programiranjem električnih izpustov:

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Pri običajni temperaturi se ozon počasi spremeni v kisik, in pri segrevanju, ta proces nadaljuje z eksplozijo.
Ozon je vsebovan v tako imenovanem "ozonskem sloju" zemeljskega ozračja, ki preprečuje, da bi vse živilo na zemlji pred škodljivimi učinki sončnega sevanja.
V nekaterih mestih se ozon uporablja namesto klora za dezinfekcijo (dezinfekcijo) pitno vodo.

Sticture strukturne formule naslednjih snovi: od 2, H 2 O, H 2 O 2, H 3 PO 4, (H 3 0) 2 SO 4, BAO, BAO 2, BA (OH) 2. Poimenujte te snovi. Opišite države kisika v teh priključkih.
Določite valenco in stopnjo oksidacije vsakega od kisikovih atomov.
2. Pridobijo enačbo reakcij izgorevanja v litij, magneziju, aluminij, silicij, rdeči fosfor in selenium kisik (selenium atomi se oksidirajo na stopnjo oksidacije + IV, atomi preostalih elementov do najvišje stopnje oksidacije). Kateri razredi oksidov so ti reakti?
3. Koliko ozonskih litrov lahko dobite (pod normalnimi pogoji) a) 9 l kisika, b) od 8 g kisika?

Voda je najpogostejša snov v zemeljski skorji. Masa zemeljske vode je ocenjena na 10 18 ton. Voda - osnova hidrosfere našega planeta, poleg tega pa je vsebovana v ozračju, v obliki ledu tvori polarni klobuki zemeljskih in visokogorskih ledenikov, pa tudi del različnih kamnin. Masni delež vode v človeškem telesu je približno 70%.
Voda je edina snov, ki ima lastna edinstvena imena v vseh treh agregatnih državah.

Elektronska struktura vodne molekule (sl. 10.4 zvezek) Pred tem smo podrobno preučili (glejte § 7.10).
Zaradi polarnosti obveznic O-H in vogalne oblike vodne molekule je električni dipol..

Za lastnosti polarnosti električnega dipol, fizična vrednost, imenovana " električni trenutek električnega dipol "ali preprosto " dipol trenutek ".

V kemiji, dipolnega trenutka se meri v EUBBS: 1 D \u003d 3.34. 10 -30 Cl. M.

V vodni molekuli - dve polarni kovalentni vezi, to je dva električna dipol, od katerih ima vsak svoj dipol (in). Skupni dipol molekule je enak vektorski vsoti teh dveh točk (sl. 10.5):

(H 2 O) \u003d ,

kje q. 1 I. q. 2 - Delne stroške (+) na vodikovih atomih in medsebojne razdalje O-H v molekuli. Sodišče q. 1 = q. 2 = q., in potem

Eksperimentalno opredeljene dipolne molekule vode in nekatere druge molekule so prikazane v tabeli.

Tabela 30.Dipol trenutki nekaterih polarnih molekul

Molekula	Molekula	Molekula

Glede na dipolno naravo vodne molekule je pogosto shematično prikazan na naslednji način:
Čista voda je brezbarvna tekočina brez okusa in vonja. Nekatere osnovne fizikalne lastnosti vode so prikazane v tabeli.

Tabela 31.Nekatere fizične lastnosti vode

Velike vrednosti molarne toplote taljenja in uparjanja (vrstni red velikosti od vodika in kisika) kažejo, da so vodne molekule, tako v trdni in tekoči snovi, precej trdno povezane. Ti odnosi se imenujejo " vodikove vezi ".

Električni dipol, direktni trenutek, polarnost komunikacije, molekule Polariteta.
Koliko vodnih elektronov kisikovega atoma sodeluje pri oblikovanju priključkov v vodni molekuli?
2. Ko se prekrivanje vseh orbita tvorijo z vezi med vodikom in kisikom v vodni molekuli?
3. Predlagajte vezje za tvorbo obveznic v vodik peroksid molekula H 2 O 2. Kaj lahko rečete o prostorski strukturi te molekule?
4.Megenant Razdalje v HF, HCL in HBR molekule so enake, 0,92; 1.28 in 1.41. Uporaba tabele dipolnih trenutkov, izračunajte in primerjajte medsebojne delni stroške na vodikov atomi v teh molekulah.
5. Razdalje revije S-H V molekulo sulfida so 1,34, kot med priključki pa 92 °. Določite vrednosti delnih nabojev na atomih žvepla in vodika. Kaj lahko rečete o hibridizaciji valenčnih orbitalov atoma žvepla?

10.4. Vodikovi Komunikacije

Kot že veste, zaradi bistvene razlike v elektronezibilnosti vodika in kisika (2.10 in 3.50) pri atomu vodika v vodni molekuli, se pojavi velika pozitivna delna nabava ( q. H \u003d 0,33. e.) in pri atomu kisika - še večja negativna delna naboja ( q. H \u003d -0.66. e.). Spomnimo se, da ima atom kisika dva nesmiselna pari elektronov sp. 3-hibrid JSC. Vodikov atom ene vodne molekule privlači atom kisika druge molekule, in, poleg tega pa polprazni 1S-ao atoma vodika delno pospešijo par elektronov kisika atoma. Zaradi teh interakcij med molekulami je posebna vrsta intermolekularnih vezi agenta.
V primeru vode se lahko nastajanja vodikovih vezi shematično predstavlja na naslednji način: \\ t

V zadnji strukturni formuli, tri točke (črtna koda, ne elektroni!) Vodikove vezi je prikazan.

Vodikovi vez ne obstaja le med vodnimi molekulami. Oblikovana je, če sta opažena dva pogoja:
1) V molekule je močna polarna vez N-E (E - simbol atoma je dovolj elektronegativnega elementa),
2) Molekula ima atom E z veliko negativno delno naboje in srednjim parom elektronov.
Kot element, je fluor, kisik in dušik. Bistveno šibkejši vodikove vezi, če je E klor ali žveplo.
Primeri snovi vodikovih vezi med molekulami: fluoridni fluorid, trdni ali tekoči amoniak, etilni alkohol in mnogi drugi.

V krvi tekočega fluora, so njene molekule vezane na vodikove vezi v dokaj dolgih verigah, tridimenzionalne mreže pa so oblikovane v tekočem in trdnem amoniaku.
Z močjo je vodikovska vez vmesna med kemijsko vezjo in ostalimi intermolekularnimi vezi. Molarna energija vodikove vezi običajno leži v območju od 5 do 50 kJ / MOL.
V trdni vodi (i.e., v ledenih kristalih), so vsi vodikovi atomi vezani na vodikove vezi z atomi kisika, pri čemer vsak atom kisika tvori dve vodikove vezi (z uporabo obeh izvedljivih parov elektronov). Takšna struktura naredi led bolj "ohlapna" v primerjavi s tekočo vodo, kjer se del vodikovih vezi izkaže, da se razbije, in molekule so lahko nekoliko gosteje "pakirane" pakirane ". Ta značilnost ledene strukture pojasnjuje, zakaj ima za razliko od večine drugih snovi, voda v trdnem stanju manjšo gostoto kot v tekočini. Največja gostota vode doseže 4 ° C. Pris tega temperature je precej veliko vodikovih vezi, toplotna širitev pa ni zelo prizadeta zaradi gostote.
Vodikove obveznice so zelo pomembne v našem življenju. Predstavljajte si za minuto, da se je vodikove vezi prenehale oblikovati. Tukaj je nekaj posledic:

voda pri sobni temperaturi bi postala plinasta, saj bi njena vrelišče zmanjšalo na okoli -80 ° C;
vsi rezervoarji bi bili zavit z dna, saj bi bila gostota ledu bolj gostota tekoče vode;
preneha obstajati dvojno DNA vijak in še veliko več.

Dani primeri so dovolj, da razumejo, da bi v tem primeru narava na našem planetu postala povsem drugačna.

Vodikove vezi, pogoji za njegovo oblikovanje.
Formula etil alkohola CH3 -CH2 -O-N. Med katerimi atomi različnih molekul te snovi tvorijo vodikove vezi? Strukturne formule, ki ponazarjajo njihovo oblikovanje.
2. Kmetijski proizvodi ne obstajajo samo v posameznih snoveh, temveč tudi v rešitvah. Pokaži s pomočjo strukturnih formul, kako se vodikove vezi tvorijo v vodni raztopini a) amoniak, b) fluoridni vodik, c) etanol (etil alkohol). \u003d 2N 2 O.
Oba od teh reakcij se nenehno nadaljujeta in po enaki stopnji, zato obstaja ravnovesje v vodi: 2N 2 3 O + IT.
To ravnovesje se imenuje auto-proizvodnja ravnovesjavoda.

Neposredna reakcija tega reverzibilnega procesa Endothermichna, zato, ko se segreje, se avtomatski proizvajalec poveča, v sobi in ravnotežje se premakne na levo, to je koncentracija ionov H 3 O in je zanemarljiva. Kaj so enaki?
Po zakonu obstoječih mas

Toda zaradi dejstva, da se je število molekul vode reagiralo v primerjavi s skupnim številom molekul vode, se lahko domneva, da je koncentracija vode med avtoprototolizo praktično ni spremenjena in 2 \u003d pritrdite tako nizko koncentracijo različnih napolnjenih ionov v čisti vodi, pojasnjuje, zakaj je ta tekočina, čeprav slaba, vendar še vedno izvaja električni tok.

Avtoprototoliza vode, avtoprototolize konstanta (ionsko delo) vode.
Ionski produkt tekočega amoniaka (vrelišče -33 ° C) je 2,10 -28. Naredite avtomatsko enačbo amoniaka. Določite koncentracijo amonijevih ionov v čistem tekočem amoniaku. Prevodnost Kaj snov je večja, voda ali tekoči amoniak?

1. Priprava vodika in njegovega gorenja (rehabilitacijske lastnosti).
2. Priprava kisika in sežiganja snovi v njej (oksidativne lastnosti).

Namen lekcije. V tej lekciji se boste naučili, morda, morda najpomembnejši kemijski elementi za življenje na zemlji - vodik in kisik, spoznajo svoje kemijske lastnosti, kot tudi o fizikalnih lastnostih preprostih snovi, ki se oblikujejo, izvedeti več o tem Vloga kisika in vodika v naravi in \u200b\u200bživljenju.

Vodik - Najpogostejši element v vesolju. Kisik - Najpogostejši element na zemlji. Skupaj tvorijo vodo - snov, ki je več kot polovica mase človeškega telesa. Kisik - plin, ki nam je potreben za dihanje, in brez vode, ki jih ne moremo živeti, in več dni, torej brez dvoma je mogoče razmisliti kisik in vodik z najpomembnejšimi kemijskimi elementi, ki so potrebni za življenje.

Struktura vodika in kisikovih atomov

Tako vodik kaže nekovinske lastnosti. V naravi se vodik najdemo v obliki treh izotopov, prometa, devterija in tritija, izotopov vodikovih izotopov se zelo razlikujejo od drugih fizičnih lastnosti, zato so celo dodeljene posamezne znake.

Če se ne spomnite ali ne veste, kaj so izotopi, delo z materiali elektronskega izobraževalnega vira "izotopi kot različni atomi enega kemičnega elementa". V njem se boste naučili, kaj se razlikuje od drugih izotopov enega elementa, ki vodi do prisotnosti več izotopov v enem elementu in se seznanijo tudi z izotopi več elementov.

Tako so možne stopnje kisika oksidacije omejene na vrednosti -2 na +2. Če kisik vzame dva elektrona (postala anion) ali sta dve kovalentni vezi z manj elektronestičnimi elementi, gre v stopnjo oksidacije -2. Če kisik tvori eno vez z drugim atomom kisika, in drugi - z atomom manj elektronegativnega elementa, se nadaljuje s stopnjo oksidacije -1. Prihod na dve kovalentni vezi s fluorom (edini element z višjo vrednostjo elektronabilnosti), kisik gre v stopnjo oksidacije +2. Z oblikovanjem ene vezi z drugim atom kisika in drugega - z atomom fluora - +1. Končno, če kisik tvori eno povezavo z manj elektrojskega atoma, in drugi - s fluorom, bo v stopnji oksidacije 0.

Fizikalne lastnosti vodika in kisika, kisika alotropije

Vodik - Brezbarvni plin brez okusa in vonja. Zelo svetloba (14,5-krat lažja od zraka). Temperatura utekočinjevanja vodika - -252,8 ° C je med vsemi plini skoraj najnižja (slabša le s helijem). Tekoči in trdni vodik - zelo lahke brezbarvne snovi.

Kisik - Brezbarvni plin brez okusa in vonja, malo težjega zraka. Pri temperaturi -182,9 ° C se spremeni v težko tekočino modrega, pri -218 ° C se strdi na tvorbo modrih kristalov. Molekule kisika so paramagnetna, to je, kisik privlači magnet. Kisik je slabo topen v vodi.

V nasprotju z vodikom, ki tvori molekulo samo ene vrste, kisik kaže alotropijo in tvori dve vrsti molekul, to je, kisikov element tvori dve preprosti snovi: kisik in ozon.

Kemijske lastnosti in pridobivanje preprostih snovi

Vodik.

Komunikacija v vodikovi molekuli je samska, vendar je ena izmed najbolj trpežnih enojnih vezi narave, in da je treba porabiti veliko energije, da bi ga razbili, iz tega razloga, vodik je zelo nizko učinkovit pri sobni temperaturi, Ko pa se temperatura dvigne (ali v prisotnosti katalizatorja), vodik enostavno sodeluje z mnogimi preprostimi in prefinjenimi snovmi.

Vodik s kemičnega vidika je tipičen ne-metalol. To je, da je sposoben interakcijo z aktivnimi kovinami z tvorbo hidridih, v katerih kaže stopnjo oksidacije -1. Z nekaterimi kovinami (litij, kalcij) se interakcija pojavi tudi pri sobni temperaturi, temveč počasi, zato se med sintezo hidridov uporablja ogrevanje:

Nastajanje hidridov z neposrednim interakcijo preprostih snovi je možno samo za aktivne kovine. Aluminij ne sodeluje z vodikom neposredno, njegov hidrid se pridobljeni z izmenjalnimi reakcijami.

Z nemetrami se vodik reagira tudi pri segrevanju. Izjeme so klorovni halogen in brom, reakcija, s katero se lahko inducira svetloba:

Odziv fluora prav tako ne zahteva segrevanja, se nadaljuje z eksplozijo, tudi z močnim hlajenjem in absolutno temo.

Reakcija s kisikom se nadaljuje z obsežnim verižnim mehanizmom, tako da se hitrost reakcije hitro poveča, in v mešanici kisika z vodikom v razmerju 1: 2, reakcija nadaljuje z eksplozijo (taka zmes se imenuje "harmony plin" ):

Reakcija s sivo se veliko bolj mirno, skoraj brez sproščanja toplote:

Reakcije z dušikom in jodom nadaljujejo:

Ta okoliščina v veliki meri otežuje proizvodnjo amoniaka v industriji: proces zahteva uporabo povečanega tlaka za mešanje ravnotežja proti obliki amoniaka. ID-vodik ni prejet neposredne sinteze, ker je nekoliko bolj primerna načina svoje sinteze.

Z nizko aktivnimi ne-kovinami () se vodik ne neposredno odziva neposredno, čeprav so njene spojine znane.

V reakcijah s sestavljenimi snovmi, vodik deluje v večini primerov kot redukcijsko sredstvo. V raztopinah lahko vodik obnovi kovine z nizko stopnjo (ki se nahajajo po vodiku v vrsti napetosti) od svojih soli:

Ko se ogrevanje, lahko vodik obnovi številne kovine iz svojih oksidov. Hkrati je bolj aktivna kovina, težje je obnoviti in višje za to potrebujete temperaturo:

Kovine so bolj aktivne od cinka, je skoraj nemogoče obnoviti vodik.

Vodik v laboratoriju dobimo z interakcijo kovin s hudimi kislinami. Uporablja se najpogosteje cinkova in klorovodikova kislina:

Manj običajno uporablja vodna elektroliza v prisotnosti močnih elektrolitov:

V industriji je vodik pridobljen kot stranski produkt pri pridobivanju kavstičnega natrijevega klorida elektrolize raztopine natrijevega klorida:

Poleg tega se vodik pridobljen z rafiniranjem olja.

Priprava vodika s fotolizijo vode je ena izmed najbolj obetavnih metod v prihodnosti, vendar pa je v tem trenutku, je industrijska uporaba te metode ugasno.

Delo z materiali elektronskih izobraževalnih virov Laboratorijska dela "Pridobivanje in lastnosti vodika" in laboratorijske vaje "Restavtive lastnosti vodika". Raziščite načelo aparata kipp in kiroščen aparat. Razmislite, v kakšnih primerih je bolj priročno za uporabo ciprskih aparatov in v tem, kaj - Kiryushkin. Katere lastnosti kažejo vodik v reakcijah?

Kisik.

Komunikacija v molekuli kisika je dvojna in zelo trpežna. Zato je kisik precej nizko učinkovit pri sobni temperaturi. Pri segrevanju pa začne prikazati močne oksidativne lastnosti.

Kisik brez segrevanja z aktivnimi kovinami (alkalna, alkalna zemlja in nekaterim lantanoidi):

Pri segrevanju, kisik sodeluje z večino kovin za oblikovanje oksidov:

Srebrna in manj aktivna kovina se ne oksidira s kisikom.

Kisik reagira tudi z večino nekovin z tvorbo oksida:

Interakcija z dušikom se pojavi samo pri zelo visokih temperaturah, približno 2000 ° C.

S klorom, brominom in jodom kisik se ne reagira, čeprav je veliko njihovih oksidov mogoče posredno dobiti.

Interakcijo kisika s fluorom se lahko izvede tako, da skozi mešanico plinov prenaša električno izcedek:

Kisik fluorid (ii) je nestabilna spojina, enostavno razgradi in je zelo močno oksidacijsko sredstvo.

V raztopinah je kisik močan, čeprav počasen, oksidacijski agent. Praviloma kisik prispeva k prehodu kovin na višje stopnje oksidacije:

Prisotnost kisika pogosto omogoča raztapljanje kovin v kislinah, ki se nahajajo takoj za vodikom v vrsti napetosti:

Ko se ogrevano kisik oksidira spodnje kovinske okside:

Kisik v industriji ni pridobljen s kemičnimi metodami, pridobljeno je iz destilacije zraka.

Laboratorij uporablja reakcije razgradnje spojin, bogate s kisikom, - nitrate, klorati, permanganatov, ko se segreje:

Kisik lahko dobite tudi, ko katalitsko razgradnjo vodikovega peroksida:

Poleg tega se lahko zmanjšanje elektrolize vode uporabi za pridobitev kisika.

Delo z materiali elektronskega izobraževalnega vira dela "pridobivanje kisika in njegovih lastnosti".

Kakšno je ime zbirke kisika, ki se uporablja v laboratorijskem delu? Kateri drugi načini zbiranja plinov obstajajo in kateri od njih so primerni za zbiranje kisika?

Naloga 1. Poglejte videoposnetek "razgradnjo kalijevega permanganata, ko se segreje."

Odgovori na vprašanja:

1. Kateri od trdnih reakcijskih izdelkov je topen v vodi?
2. Kakšna barva ima raztopino kalijevega permanganata?
3. Kakšne barve počne raztopina kalijevega manganate?

Napišite enačbe pojavnih reakcij. Enake z uporabo metode elektronskega bilance.

Razpravljajte o nalogah z učiteljem na ali v video pisarni.

Ozon.

Ozonska molekula je trekhamatoma in povezava v njej je manj trpežna kot v molekuli kisika, ki vodi do večje kemijske aktivnosti ozona: ozon enostavno oksidira veliko snovi v raztopinah ali suhih brez ogrevanja:

Ozon lahko zlahka oksidira dušikov oksid (IV) do dušikovega oksida (V) in žveplovega oksida (IV) za žveplove oksid (VI) brez katalizatorja:

Ozon se postopoma razgradi z tvorbo kisika:

Posebne naprave se uporabljajo za pridobitev ozona - ozonizerji, v katerih je izcedek žarinja opravljen skozi kisik.

V laboratoriju se reakcije razgradnje perokxo spojin in nekaterimi najvišjimi oksidi včasih uporabljajo za pridobitev manjših količin ozona.

Delo z materiali elektronskega izobraževalnega vira laboratorijskega dela "Opazovanje ozona in študija njegovih lastnosti".

Pojasnite, zakaj je raztopina Indigo obarvana. Napišite enačbe reakcij, ki se pojavljajo, medtem ko mešalne raztopine svinčevega nitrata in natrijevega sulfida ter pri prehodu skozi nastalo suspenzijo ozoniziranega zraka. Za reakcijo ionske izmenjave, naredite ionske enačbe. Za Redox reakcijo naredite elektronsko ravnovesje.

Razpravljajte o nalogah z učiteljem na ali v video pisarni.

Kemični lastnosti vode

Za boljše seznanitev s fizikalnimi lastnostmi vode in njegovemu pomenu delamo z materiali elektronskih izobraževalnih virov "Anamalske lastnosti vode" in "voda je najpomembnejša tekočina na zemlji."

Voda ima izjemno pomembna za vse žive organizme - v resnici, veliko živih organizmov sestavljajo voda več kot polovico. Voda je eno izmed najbolj univerzalnih topil (pri visokih temperaturah in pritiskanosti njegovih možnosti, kot topilo, ki se znatno poveča). S kemičnega vidika je voda vodikov oksid, medtem ko je v vodni raztopini raztopi (čeprav v zelo nizki stopnji) na vodikovih kanatov in hidroksida anions:

Voda sodeluje z mnogimi kovinami. Z aktivno (alkalno, alkalno zemljo in nekaterimi lantanoidi) se voda odziva brez ogrevanja:

Pri segrevanju se pojavi manj aktivne interakcije.

10.1. Kirurgija

Ime "vodik" se nanaša na kemijski element in na preprosto snov. Element vodik je sestavljen iz atomov vodika. Enostavna snov vodiksestoji iz vodikovih molekul.

a) Kemični element vodik

V naravni vrstici elementov je zaporedna številka vodika - 1. V sistemu elementov je vodik v prvem obdobju v skupini IA ali VIIIA.

Obstajajo trije vodik Isotop:
a) lahek vodik - podrobnosti,
b) težki vodik - deuterium. (D),
c) Super težka vodik - tritij (T).

b) atom vodika

Iz prejšnjih oddelkov kemije, ki ga že poznate naslednje značilnosti atoma vodika:

Tabela 28.Valence zmogljivosti atoma vodika

Valenny State.		Primeri kemikalij
	JAZ. 0 -JAZ.	HCl, H 2 O, H 2 S, NH3, CH4, C2H6, NH 4 Cl, H2 SO 4, NaHCO 3, KOH H 2. B 2 H 6, SIH 4, Geh 4
		Nah, Kh, CAH 2, BAH 2

c) vodikovo molekulo

d) vodik (snov)

Zn + H2 SO 4 \u003d ZNSO 4 + H 2.

V industriji v velikih količinah se vodik pridobljen iz zemeljskega plina (večinoma metana), ko komunicira z vodno paro pri 800 ° C v prisotnosti katalizatorja niklja:

CH 4 + 2H20 \u003d 4H2 + CO 2 ( t., NI)

ali se zdravijo pri visokih temperaturah s premog vodnega para:

2h 2 O + C \u003d 2H2 + CO 2. ( t.)

Čisti vodik se pridobljen iz vode, razgradi z električnim udarom (razlaga elektroliza):

2h 2 O \u003d 2H2 + O2 (elektroliza).

d) vodikove spojine

Lih.
Nah	MGH 2.
Kh.	Cah 2.
RBH.	SRH 2.
Csh.	BAH 2.

N 2 + 3h 2 2NH 3 ( R., t., PT - Katalizator).

H 2 + CL 2 \u003d 2HCL.

Včasih se vodik uporablja v metalurgiji kot redukcijsko sredstvo pri pridobivanju čistih kovin, na primer: FE 2 O 3 + 3H2 \u003d 2FE + 3H 2 O.

10.2 Oxygen.

a) Kemični element kisik

b) Atom kisika

Poznate naslednje značilnosti atoma kisika.

Tabela 29. Atom VALUND OXYGE.

Valenny State.		Primeri kemikalij
		AL 2 O 3, FE 2 O 3, CR 2 O 3 *

	-II. -JAZ. 0 + I. + II.	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SIO 2, H2 SO 4, HNO 2, HCLO 4, COCL 2, H 2 O 2 O 2 ** O 2 F 2 2. \\ T
		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) molekula kisika

d) kisik (snov)

Najpogosteje se različni oksidi dobijo kot posledica teh reakcij (glejte CH. II § 5), vendar aktivne alkalijske kovine, na primer natrija, sežiganja, spremeni v perokside:

2NA + O 2 \u003d NA 2 O 2.

e) ozon in njegove molekule

Ozon O 3 je druga altropska sprememba kisika.
Trohatomična ozonska molekula ima kotno strukturo, povprečno med dvema strukturama, prikazana z naslednjimi formulami:

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Elektronska struktura vodne molekule (sl. 10.4 zvezek) Pred tem smo podrobno preučili (glejte § 7.10).
Zaradi polarnosti obveznic O-H in vogalne oblike vodne molekule je električni dipol..

Za lastnosti polarnosti električnega dipol, fizična vrednost, imenovana " električni trenutek električnega dipol "ali preprosto " dipol trenutek ".

V kemiji, dipolnega trenutka se meri v EUBBS: 1 D \u003d 3.34. 10 -30 Cl. M.

V vodni molekuli - dve polarni kovalentni vezi, to je dva električna dipol, od katerih ima vsak svoj dipol (in). Skupni dipol molekule je enak vektorski vsoti teh dveh točk (sl. 10.5):

(H 2 O) \u003d ,

kje q. 1 I. q. 2 - Delne stroške (+) na vodikovih atomih in medsebojne razdalje O-H v molekuli. Sodišče q. 1 = q. 2 = q., in potem

Eksperimentalno opredeljene dipolne molekule vode in nekatere druge molekule so prikazane v tabeli.

Tabela 30.Dipol trenutki nekaterih polarnih molekul

Molekula	Molekula	Molekula

Tabela 31.Nekatere fizične lastnosti vode

10.4. Vodikovi Komunikacije

V zadnji strukturni formuli, tri točke (črtna koda, ne elektroni!) Vodikove vezi je prikazan.

voda pri sobni temperaturi bi postala plinasta, saj bi njena vrelišče zmanjšalo na okoli -80 ° C;
vsi rezervoarji bi bili zavit z dna, saj bi bila gostota ledu bolj gostota tekoče vode;
preneha obstajati dvojno DNA vijak in še veliko več.

Dani primeri so dovolj, da razumejo, da bi v tem primeru narava na našem planetu postala povsem drugačna.

1. Priprava vodika in njegovega gorenja (rehabilitacijske lastnosti).
2. Priprava kisika in sežiganja snovi v njej (oksidativne lastnosti).

V našem vsakdanjem življenju so stvari, ki so tako pogoste, da skoraj vsaka oseba ve za njih. Na primer, vsi vedo, da je voda tekoča, je lahko dostopna in ne gori, torej lahko ugasne ogenj. Toda kdaj ste se spraševali, zakaj je tako?

Slika Vir: Pixabay.com

Voda je sestavljena iz atomov vodika in kisika. Oba elementa podpirata izgorevanje. Torej, ki temelji na splošni logiki (ne znanstveni), sledi, da bi morala voda tudi goriti, kajne? Kljub temu se to ne zgodi.

Kdaj je gorenje?

Zgorevanje je kemijski proces, v katerem se kombinirajo molekule in atomi, energija v obliki toplote in svetlobe pa se sprosti. Tako da bo nekaj, kar bo zapisovalo, potrebujete dve stvari - gorivo kot vir zgorevanja (na primer list papirja, kos lesa, itd) in oksidata (kisik, ki ga vsebuje zemeljska atmosfera, je glavno oksidacijsko sredstvo ). Potrebujemo tudi toploto, ki je potrebna za doseganje vnetja, da se začne postopek zgorevanja.

Vir slike auclip.ru.

Na primer, razmislite o procesu gorenja papirja s tekmami. V tem primeru bo papir gorivo, plin, kisik, ki ga vsebuje zrak, deloval kot oksidacijsko sredstvo, temperatura vžiga pa bo dosežena s sežiganjem ujemanja.

Struktura kemične sestave vode

Slika Vir: Water-Service.com.ua

Voda je sestavljena iz dveh vodikovih atomov in enega atoma kisika. Njena kemijska formula H2O. Zdaj je zanimivo omeniti, da sta dve komponenti vode res lahko vnetljive snovi.

Zakaj je vodik vnetljiva snov?

Vodikovi atomi imajo samo en elektron in se zato enostavno povezujejo z drugimi elementi. Praviloma, v naravi, se vodik pojavi v obliki plina, katerih molekule so sestavljene iz dveh atomov. Ta plin je zelo jet in hitro oksidiran v prisotnosti oksidanta, zaradi česar je vnetljiv.

Slika Vir: MyShared.ru

Med izgorevanjem vodika se dodeli velika količina energije, zato se pogosto uporablja v utekočinjeni obliki, da se sproži vesoljsko plovilo v vesolje.

Kisik podpira gorenje

Kot smo že omenili, je za vsako izgorevanje potrebno oksidacijsko sredstvo. Obstaja veliko kemijskih oksidantov, med njimi kisik, ozon, vodikov peroksid, fluor, itd Kot glavni oksidant, ki je presežek, ki je v zemeljski atmosferi, kisik. Običajno je glavni oksidant v večini požarov. Zato obstaja stalen priliv kisika, da bi ohranil požar.

Rezanje vode

Voda lahko ugasne požar iz več razlogov, od katerih je eden, ki je ne-vnetljiva tekočina, kljub dejstvu, da je sestavljena iz dveh elementov, ki lahko ločeno ustvarijo požarni krvni tlak.

Voda je najpogostejša sredstva za gašenje požarov. Slika Vir: Pixabay.com

Kot smo že povedali, je vodik lahko flammorira, vse, kar je to potrebno s tem oksidacijskim sredstvom in temperaturo vžiga, da se začne reakcija. Ker je kisik najpogostejše oksidacijsko sredstvo na zemlji, se hitro v kombinaciji z vodikovimi atomi z označevanjem velike količine svetlobe in toplote, medtem ko so vodne molekule oblikovane. Tako se zgodi:

Upoštevajte, da je mešanica vodika z majhnim volumnom kisika ali zraka eksplozivna in se imenuje plin podgane, izjemno hitro gori z glasnim bombažem, ki se dojema kot eksplozija. Item Hindenburg AIRSHIP Katastrofa leta 1937 v New Jerseyju, na desetine življenj, je bila vzeta kot posledica vžiga vodika, ki je bila napolnjena z membrano zračne ladje. Enostavna vnetljivost vodika in njegove eksplozije v kombinaciji s kisikom je glavni razlog, da v laboratoriju ne dobimo vode na kemični način.