ไฮโดรเจน. คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี ใบเสร็จรับเงิน เคมีอินทรีย์ สมการออกซิเจนไฮโดรเจน
10.1 ไฮโดรเจน
ชื่อ "ไฮโดรเจน" หมายถึงทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา ธาตุ ไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน สารง่าย ๆ ไฮโดรเจนประกอบด้วยโมเลกุลของไฮโดรเจน
ก) องค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจน
ในชุดองค์ประกอบตามธรรมชาติ เลขลำดับของไฮโดรเจนคือ 1 ในระบบของธาตุ ไฮโดรเจนอยู่ในช่วงแรกในกลุ่ม IA หรือ VIIA
ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก เศษส่วนโมลาร์ของอะตอมไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และธรณีภาคของโลก (ซึ่งทั้งหมดนี้เรียกว่าเปลือกโลก) คือ 0.17 พบในน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด ปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติ พืช และสัตว์ ร่างกายมนุษย์มีไฮโดรเจนอยู่โดยเฉลี่ยประมาณ 7 กิโลกรัม
มีสามไอโซโทปของไฮโดรเจน:
ก) ไฮโดรเจนเบา - โพรเที่ยม,
b) ไฮโดรเจนหนัก - ดิวเทอเรียม(NS),
c) ไฮโดรเจน superheavy - ไอโซโทป(NS).
ทริเทียมเป็นไอโซโทปที่ไม่เสถียร (กัมมันตภาพรังสี) ดังนั้นจึงไม่เกิดขึ้นจริงในธรรมชาติ ดิวเทอเรียมมีความเสถียร แต่มีน้อยมาก: w D = 0.015% (ของมวลของไฮโดรเจนบนบกทั้งหมด) ดังนั้นมวลอะตอมของไฮโดรเจนจึงแตกต่างกันเล็กน้อยจาก 1 D (1.0794 D)
b) อะตอมไฮโดรเจน
จากส่วนก่อนหน้าของวิชาเคมี คุณรู้อยู่แล้วว่าคุณลักษณะต่อไปนี้ของอะตอมไฮโดรเจน:
ความจุความจุของอะตอมไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในวงโคจรของความจุเดียว พลังงานไอออไนเซชันที่สูงทำให้อะตอมไฮโดรเจนไม่มีแนวโน้มที่จะปล่อยอิเล็กตรอน และพลังงานความสัมพันธ์ที่ไม่สูงเกินไปสำหรับอิเล็กตรอนทำให้เกิดแนวโน้มเล็กน้อยที่จะยอมรับมัน ดังนั้น ในระบบเคมี การก่อตัวของไอออนบวกของ H จึงเป็นไปไม่ได้ และสารประกอบที่มีประจุลบ H จะไม่เสถียรมาก ดังนั้น สำหรับอะตอมไฮโดรเจน ลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์กับอะตอมอื่น ๆ อันเนื่องมาจากอิเล็กตรอนเดี่ยวหนึ่งตัว และในกรณีของการเกิดแอนไอออน และในกรณีของการเกิดพันธะโควาเลนต์ อะตอมของไฮโดรเจนจะมีสถานะเป็นโมโนวาเลนต์
ในสารอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนเป็นศูนย์ ในสารประกอบส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนแสดงสถานะออกซิเดชันที่ + I และเฉพาะในไฮไดรด์ของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีน้อยที่สุดของไฮโดรเจนเท่านั้นที่มีสถานะออกซิเดชันของ –I
ข้อมูลเกี่ยวกับความสามารถความจุของอะตอมไฮโดรเจนแสดงไว้ในตารางที่ 28 สถานะความจุของอะตอมไฮโดรเจนที่ถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์หนึ่งพันธะกับอะตอมใดๆ จะแสดงในตารางด้วยสัญลักษณ์ "H-"
ตารางที่ 28.ความจุความจุของอะตอมไฮโดรเจน
รัฐวาเลนซ์ |
ตัวอย่างสารเคมี |
|||
ผม |
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 |
|||
NaH, KH, CaH 2, BaH2 |
ค) โมเลกุลไฮโดรเจน
โมเลกุลไฮโดรเจนไดอะตอมมิก H 2 เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์เดียวที่เป็นไปได้สำหรับพวกมัน พันธะเกิดขึ้นจากกลไกการแลกเปลี่ยน โดยวิธีการที่เมฆอิเล็กตรอนทับซ้อนกัน นี่คือ s-bond (รูปที่ 10.1 NS). เนื่องจากอะตอมเหมือนกัน พันธะจึงไม่มีขั้ว
ระยะห่างระหว่างอะตอม (แม่นยำกว่านั้น ระยะห่างระหว่างอะตอมที่สมดุล เพราะอะตอมสั่นสะเทือน) ในโมเลกุลไฮโดรเจน NS(H – H) = 0.74 A (รูปที่ 10.1 วี) ซึ่งน้อยกว่าผลรวมของรัศมีการโคจร (1.06 A) มาก ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกผูกมัดทับซ้อนกันอย่างลึกล้ำ (รูปที่ 10.1 NS) และพันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนมีความแข็งแรง นี่เป็นหลักฐานด้วยค่าที่ค่อนข้างมากของพลังงานยึดเหนี่ยว (454 kJ / mol)
หากเรากำหนดลักษณะรูปร่างของโมเลกุลโดยพื้นผิวขอบเขต (คล้ายกับพื้นผิวขอบเขตของเมฆอิเล็กตรอน) เราสามารถพูดได้ว่าโมเลกุลไฮโดรเจนมีรูปร่างของทรงกลมที่ผิดรูปเล็กน้อย (ยาว) (รูปที่ 10.1.1) NS).
ง) ไฮโดรเจน (สาร)
ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ในปริมาณน้อยก็ไม่เป็นพิษ ไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งละลายที่ 14 K (–259 ° C) และไฮโดรเจนเหลวจะเดือดที่ 20 K (–253 ° C) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ ช่วงอุณหภูมิที่เล็กมากสำหรับการมีอยู่ของไฮโดรเจนเหลว (เพียง 6 ° C) รวมถึงค่าความร้อนโมลาร์ของการหลอมละลายเล็กน้อย (0.117 kJ / mol) และการกลายเป็นไอ (0.903 kJ / mol) แสดงว่าพันธะระหว่างโมเลกุลในไฮโดรเจนอ่อนแอมาก
ความหนาแน่นของไฮโดรเจน r (H 2) = (2 g / mol) :( 22.4 l / mol) = 0.0893 g / l สำหรับการเปรียบเทียบ: ความหนาแน่นเฉลี่ยของอากาศคือ 1.29 g / l กล่าวคือ ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ 14.5 เท่า มันไม่ละลายในน้ำ
ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรเจนจะไม่ทำงาน แต่เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิด ในปฏิกิริยาเหล่านี้ อะตอมของไฮโดรเจนสามารถเพิ่มและลดสถานะออกซิเดชันได้: Н 2 + 2 อี- = 2Н –I, Н 2 - 2 อี- = 2H + ฉัน
ในกรณีแรก ไฮโดรเจนเป็นสารออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยากับโซเดียมหรือแคลเซียม: 2Na + H 2 = 2NaH, ( NS) Ca + H 2 = CaH 2 ( NS)
แต่คุณสมบัติการรีดิวซ์ของไฮโดรเจนมีลักษณะเฉพาะมากกว่า: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( NS)
CuO + H 2 = CuO + H 2 O. ( NS)
เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะถูกออกซิไดซ์ไม่เพียงแค่ออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอโลหะอื่นๆ ด้วย เช่น ฟลูออรีน คลอรีน กำมะถัน และแม้กระทั่งไนโตรเจน
ในห้องปฏิบัติการ ได้ไฮโดรเจนจากปฏิกิริยา
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
สามารถใช้เหล็ก อะลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ แทนสังกะสี และกรดเจือจางอื่นๆ สามารถใช้แทนกรดซัลฟิวริกได้ ไฮโดรเจนที่ได้จะถูกรวบรวมในหลอดทดลองโดยวิธีการแทนที่น้ำ (ดูรูปที่ 10.2 NS) หรือเพียงแค่ใส่ขวดคว่ำ (fig.10.2 NS).
ในอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนจะได้รับในปริมาณมากจากก๊าซธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน) โดยปฏิกิริยากับไอน้ำที่ 800 ° C ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล:
CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( NS, นิ)
หรือถ่านหินได้รับการบำบัดที่อุณหภูมิสูงด้วยไอน้ำ:
2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2 ( NS)
ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้มาจากน้ำโดยการสลายตัวด้วยกระแสไฟฟ้า
2H 2 O = 2H 2 + O 2 (อิเล็กโทรไลซิส)
จ) สารประกอบไฮโดรเจน
ไฮไดรด์ (สารประกอบไบนารีที่มีไฮโดรเจน) แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
ก) ระเหย
(โมเลกุล) ไฮไดรด์
b) ไฮไดรด์คล้ายเกลือ (ไอออนิก)
องค์ประกอบ IVA - VIIA ของกลุ่มและโบรอนในรูปแบบโมเลกุลไฮไดรด์ ในจำนวนนี้ มีเพียงไฮไดรด์ของธาตุที่ไม่ใช่โลหะเท่านั้นที่มีความเสถียร:
B 2 H 6; CH 4; เอ็นเอช 3; เอช 2 โอ; HF
SiH 4; PH 3; เอช 2 ส; HCl
เถ้า 3; เอช 2 เซ; HBr
เอช 2 เท; สวัสดี
ยกเว้นน้ำ สารประกอบเหล่านี้เป็นสารที่เป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้อง จึงมีชื่อเรียกว่า "สารระเหยง่าย"
ธาตุบางชนิดที่ก่อตัวเป็นอโลหะยังพบได้ในไฮไดรด์ที่ซับซ้อนกว่าด้วย ตัวอย่างเช่น คาร์บอนก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีสูตรทั่วไป C NS H2 NS+2, ซี NS H2 NS, ค NS H2 NS–2 และอื่นๆ โดยที่ NSอาจมีขนาดใหญ่มาก (สารประกอบเหล่านี้ศึกษาโดยเคมีอินทรีย์)
อิออนไฮไดรด์ประกอบด้วยไฮไดรด์ของธาตุอัลคาไล ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธและแมกนีเซียม ผลึกของไฮไดรด์เหล่านี้ประกอบด้วย H แอนไอออนและไอออนบวกของโลหะในสถานะออกซิเดชันสูงสุด Me หรือ Me 2 (ขึ้นอยู่กับกลุ่มของระบบธาตุ)
| LiH | |
| NaH | MgH 2 |
| KH | CaH2 |
| RbH | SrH2 |
| CsH | BaH2 |
ทั้งอิออนและโมเลกุลไฮไดรด์เกือบทั้งหมด (ยกเว้น H 2 O และ HF) เป็นสารรีดิวซ์ แต่ไอโอนิกไฮไดรด์แสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ที่แรงกว่าโมเลกุลมาก
นอกจากไฮไดรด์แล้ว ไฮโดรเจนยังเป็นส่วนหนึ่งของไฮดรอกไซด์และเกลือบางชนิด คุณจะได้ทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติของสารประกอบไฮโดรเจนที่ซับซ้อนกว่านี้ในบทต่อไป
ผู้บริโภคหลักของไฮโดรเจนที่ผลิตในอุตสาหกรรมคือพืชสำหรับการผลิตแอมโมเนียและปุ๋ยไนโตรเจนซึ่งแอมโมเนียได้มาจากไนโตรเจนและไฮโดรเจนโดยตรง:
N 2 + 3H 2 2NH 3 ( NS, NS, Pt - ตัวเร่งปฏิกิริยา).
ในปริมาณมาก ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อให้ได้เมทิลแอลกอฮอล์ (เมทานอล) โดยปฏิกิริยา 2H 2 + CO = CH 3 OH ( NS, ZnO - ตัวเร่งปฏิกิริยา) เช่นเดียวกับในการผลิตไฮโดรเจนคลอไรด์ซึ่งได้โดยตรงจากคลอรีนและไฮโดรเจน:
H 2 + Cl 2 = 2HCl.
บางครั้งไฮโดรเจนถูกใช้ในโลหะวิทยาเป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
1. นิวเคลียสของ a) protium, b) ดิวเทอเรียม, c) เป็นอนุภาคอะไร
2. เปรียบเทียบพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมไฮโดรเจนกับพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมของธาตุอื่นๆ ธาตุใดมีไฮโดรเจนใกล้เคียงกับคุณลักษณะนี้มากที่สุด
3. ทำเช่นเดียวกันสำหรับพลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน
4. เปรียบเทียบทิศทางของโพลาไรซ์ของพันธะโควาเลนต์และสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบ: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; ข) CH 4, SiH 4, GeH 4
5. เขียนสูตรไฮโดรเจนที่ง่ายที่สุด โมเลกุล โครงสร้าง และเชิงพื้นที่ อันไหนที่ใช้บ่อยที่สุด?
6. มีคนพูดว่า: "ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ" สิ่งนี้หมายความว่า? นิพจน์นี้สามารถนำมาใช้ตามตัวอักษรได้เมื่อใด และเมื่อใด ไม่ใช้นิพจน์นี้
7. ทำสูตรโครงสร้างของโพแทสเซียมและแคลเซียมไฮไดรด์ รวมทั้งแอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และไฮโดรเจนโบรไมด์
8. ทราบความร้อนโมลาร์ของการหลอมรวมและการกลายเป็นไอของไฮโดรเจน กำหนดค่าของปริมาณเฉพาะที่สอดคล้องกัน
9. สำหรับแต่ละปฏิกิริยาทั้งสี่ที่แสดงหลัก คุณสมบัติทางเคมีไฮโดรเจน สร้างสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ หมายเหตุ ตัวออกซิไดซ์และรีดิวซ์
10. กำหนดมวลของสังกะสีที่ต้องการเพื่อให้ได้ไฮโดรเจน 4.48 ลิตรในห้องปฏิบัติการ
11. กำหนดมวลและปริมาตรของไฮโดรเจนที่สามารถหาได้จากส่วนผสมของมีเทนและไอน้ำ 30 ม. 3 ในอัตราส่วนปริมาตร 1: 2 โดยให้ผลผลิต 80%
12. สร้างสมการของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในอันตรกิริยาของไฮโดรเจน a) กับฟลูออรีน b) กับกำมะถัน
13. แบบแผนปฏิกิริยาต่อไปนี้แสดงคุณสมบัติทางเคมีหลักของไอออนิกไฮไดรด์:
ก) MH + O 2 MOH ( NS); ข) MH + Cl 2 MCl + HCl ( NS);
ค) MH + H 2 O MOH + H 2; ง) MH + HCl (p) MCl + H 2
M คือลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม หรือซีเซียม เขียนสมการของปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันถ้า M คือโซเดียม แสดงคุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียมไฮไดรด์ด้วยสมการปฏิกิริยา
14. ใช้วิธีการสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ เขียนสมการของปฏิกิริยาต่อไปนี้ โดยแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ของโมเลกุลไฮไดรด์บางตัว:
ก) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( NS); ข) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( NS); ค) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( NS).
10.2 ออกซิเจน
ในกรณีของไฮโดรเจน คำว่า "ออกซิเจน" เป็นชื่อของทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา นอกจากสารธรรมดาแล้ว " ออกซิเจน"(dioxygen) ธาตุเคมี ออกซิเจน ก่อตัวเป็นสารง่าย ๆ อีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า " โอโซน"(ไตรออกซิเจน). สิ่งเหล่านี้เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic สารออกซิเจนประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจน O 2 และสารโอโซนประกอบด้วยโมเลกุลของโอโซน O 3
ก) ออกซิเจนองค์ประกอบทางเคมี
ในแถวองค์ประกอบตามธรรมชาติ เลขลำดับของออกซิเจนคือ 8 ในระบบของธาตุ ออกซิเจนอยู่ในช่วงที่สองในกลุ่ม VIA
ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก ในเปลือกโลก ทุก ๆ วินาที อะตอมเป็นอะตอมออกซิเจน กล่าวคือ เศษส่วนของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และธรณีภาคของโลกอยู่ที่ประมาณ 50% ออกซิเจน (สาร) - ส่วนประกอบอากาศ. สัดส่วนปริมาตรของออกซิเจนในอากาศคือ 21% ออกซิเจน (ธาตุ) เป็นส่วนหนึ่งของน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด เช่นเดียวกับพืชและสัตว์ ร่างกายมนุษย์มีออกซิเจนเฉลี่ย 43 กิโลกรัม
ออกซิเจนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป 3 ตัว (16 O, 17 O และ 18 O) ซึ่งไอโซโทปที่เบาที่สุด 16 O มีมากที่สุด ดังนั้น มวลอะตอมของออกซิเจนจึงใกล้เคียงกับ 16 D (15.9994 D)
b) อะตอมออกซิเจน
คุณคุ้นเคยกับลักษณะของอะตอมออกซิเจนดังต่อไปนี้
ตารางที่ 29.ความจุอะตอมของออกซิเจน
รัฐวาเลนซ์ |
ตัวอย่างสารเคมี |
|||
อัล 2 O 3, เฟ 2 O 3, Cr 2 O 3 * |
||||
–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 |
|||
NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2 |
||||
Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3 |
* ออกไซด์เหล่านี้ถือเป็นสารประกอบไอออนิกได้เช่นกัน
** อะตอมออกซิเจนในโมเลกุลไม่อยู่ในสถานะเวเลนซ์ที่กำหนด นี่เป็นเพียงตัวอย่างของสารที่มีสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนเท่ากับศูนย์
พลังงานไอออไนเซชันสูง (เช่นไฮโดรเจน) ไม่รวมการก่อตัวของไอออนบวกอย่างง่ายจากอะตอมออกซิเจน พลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนค่อนข้างสูง (เกือบสองเท่าของไฮโดรเจน) ซึ่งมีแนวโน้มที่อะตอมออกซิเจนจะเกาะติดกับอิเล็กตรอนและความสามารถในการสร้างประจุลบ O 2A แต่พลังงานของความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับอะตอมออกซิเจนก็ยังน้อยกว่าของอะตอมของฮาโลเจนและแม้แต่องค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่ม VIA ดังนั้นออกซิเจนแอนไอออน ( ออกไซด์ของไอออน) มีอยู่เฉพาะในสารประกอบของออกซิเจนกับธาตุ ซึ่งอะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนได้ง่ายมาก
อะตอมของออกซิเจนสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้สองพันธะโดยการทำให้อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จับคู่เข้าสังคม เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะกระตุ้น อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสองคู่สามารถเข้าสู่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้บริจาคและผู้รับเท่านั้น อะตอมของออกซิเจนสามารถอยู่ในสถานะความจุหนึ่งในห้าสถานะ (ตารางที่ 29) โดยไม่คำนึงถึงความหลายหลากของพันธะและการผสมข้ามพันธุ์
ลักษณะเฉพาะของอะตอมออกซิเจนมากที่สุดคือสถานะเวเลนซ์ด้วย W k = 2 นั่นคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์สองพันธะเนื่องจากอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีคู่
อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่สูงมากของอะตอมออกซิเจน (สูงกว่า - สำหรับฟลูออรีนเท่านั้น) นำไปสู่ความจริงที่ว่าในสารประกอบส่วนใหญ่ออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันของ –II มีสารที่ออกซิเจนแสดงค่าอื่นๆ ของสถานะออกซิเดชัน ซึ่งบางส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 29 เป็นตัวอย่าง และความเสถียรเชิงเปรียบเทียบแสดงในรูปที่ 10.3.
c) โมเลกุลออกซิเจน
มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่าโมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิก O 2 มีอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กันสองตัว การใช้วิธีการของพันธะเวเลนซ์ทำให้ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลนี้ได้ อย่างไรก็ตาม พันธะในโมเลกุลออกซิเจนนั้นใกล้เคียงกับคุณสมบัติของโควาเลนต์ โมเลกุลออกซิเจนไม่มีขั้ว ระยะห่างระหว่างอะตอม ( NS o – o = 1.21 A = 121 nm) น้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะธรรมดา พลังงานจับกับฟันกรามค่อนข้างสูงและมีจำนวน 498 kJ / mol
ง) ออกซิเจน (สาร)
ภายใต้สภาวะปกติ ออกซิเจนจะเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ออกซิเจนที่เป็นของแข็งละลายที่ 55 K (–218 ° C) และออกซิเจนเหลวเดือดที่ 90 K (–183 ° C)
พันธะระหว่างโมเลกุลในออกซิเจนที่เป็นของแข็งและของเหลวค่อนข้างจะแข็งแรงกว่าในไฮโดรเจน โดยสังเกตได้จากช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นสำหรับการมีอยู่ของออกซิเจนเหลว (36 ° C) และสูงกว่าไฮโดรเจน ความร้อนจากโมลของการหลอมเหลว (0.446 kJ / mol) และ การกลายเป็นไอ (6, 83 kJ / mol)
ออกซิเจนละลายได้เล็กน้อยในน้ำ: ที่ 0 ° C ออกซิเจน (แก๊ส) เพียง 5 ปริมาตรเท่านั้นละลายในน้ำ 100 ปริมาตร (ของเหลว!)
มีแนวโน้มสูงที่อะตอมของออกซิเจนจะเกาะกับอิเล็กตรอนและมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงทำให้ความจริงที่ว่าออกซิเจนแสดงเฉพาะคุณสมบัติในการออกซิไดซ์เท่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้เด่นชัดเป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูง
ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิด: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( NS);
อโลหะ: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
และสารเชิงซ้อน: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2
ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาดังกล่าว ออกไซด์ต่างๆ ได้มา (ดูบทที่ II § 5) แต่โลหะอัลคาไลที่ออกฤทธิ์ เช่น โซเดียม จะถูกแปลงเป็นเปอร์ออกไซด์โดยการเผาไหม้:
2Na + O 2 = นา 2 O 2
สูตรโครงสร้างของผลลัพธ์ที่ได้คือโซเดียมเปอร์ออกไซด์ (Na) 2 (O-O)
สะเก็ดไฟที่คุกรุ่นอยู่ในออกซิเจน ลุกเป็นไฟ เป็นวิธีที่สะดวกและง่ายในการตรวจหาออกซิเจนบริสุทธิ์
ในอุตสาหกรรม ออกซิเจนจะได้รับจากอากาศโดยการแก้ไข (การกลั่นแบบซับซ้อน) และในห้องปฏิบัติการโดยทำให้สารประกอบที่มีออกซิเจนบางชนิดสลายตัวด้วยความร้อน ตัวอย่างเช่น
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - ตัวเร่งปฏิกิริยา);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
และนอกจากนี้ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิห้อง: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 -ตัวเร่งปฏิกิริยา)
ออกซิเจนบริสุทธิ์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการที่เกิดออกซิเดชันและสร้างเปลวไฟที่อุณหภูมิสูง ในจรวดจะใช้ออกซิเจนเหลวเป็นตัวออกซิไดเซอร์
ออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์ ภายใต้สภาวะปกติ บุคคลมีออกซิเจนเพียงพอสำหรับหายใจ แต่ในสภาวะที่มีอากาศไม่เพียงพอหรือขาดหายไปเลย (ในเครื่องบิน ระหว่างการดำน้ำ ในยานอวกาศ ฯลฯ) พิเศษ ส่วนผสมของแก๊สที่มีออกซิเจน ออกซิเจนยังใช้ในยาสำหรับโรคที่ทำให้หายใจลำบาก
จ) โอโซนและโมเลกุลของโอโซน
โอโซน O 3 เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic ครั้งที่สอง
โมเลกุลโอโซนไตรอะตอมมีโครงสร้างเชิงมุมอยู่ตรงกลางระหว่างโครงสร้างทั้งสองซึ่งแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
โอโซนเป็นก๊าซสีน้ำเงินเข้มที่มีกลิ่นฉุน เนื่องจากมีฤทธิ์ออกซิเดชันที่แรง จึงเป็นพิษ โอโซนจะ "หนัก" กว่าออกซิเจนหนึ่งเท่าครึ่งและมากกว่าออกซิเจนเล็กน้อย เราจะละลายในน้ำ
โอโซนก่อตัวขึ้นในบรรยากาศจากออกซิเจนระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าด้วยไฟฟ้า:
3O 2 = 2O 3 ().
ที่อุณหภูมิปกติ โอโซนจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นออกซิเจน และเมื่อถูกความร้อน กระบวนการนี้จะเกิดการระเบิดขึ้น
โอโซนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกที่เรียกว่า "ชั้นโอโซน" ซึ่งช่วยปกป้องทุกชีวิตบนโลกจากอันตรายจากรังสีดวงอาทิตย์
ในบางเมือง ใช้โอโซนแทนคลอรีนในการฆ่าเชื้อ (กำจัดการปนเปื้อน) น้ำดื่ม
วาดสูตรโครงสร้างของสารต่อไปนี้: 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 ตั้งชื่อสารเหล่านี้ อธิบายสถานะเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจนในสารประกอบเหล่านี้
กำหนดความจุและสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม
2. ทำสมการของปฏิกิริยาการเผาไหม้ในออกซิเจนของลิเธียม แมกนีเซียม อลูมิเนียม ซิลิกอน ฟอสฟอรัสแดง และซีลีเนียม (อะตอมของซีลีเนียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะออกซิเดชัน + IV อะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ - ไปสู่สถานะออกซิเดชันสูงสุด) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทใดของออกไซด์?
3. สามารถรับโอโซนได้กี่ลิตร (ภายใต้สภาวะปกติ) a) จากออกซิเจน 9 ลิตร b) จากออกซิเจน 8 กรัม?
น้ำเป็นสารที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก มวลน้ำของโลกอยู่ที่ประมาณ 10 18 ตัน น้ำเป็นพื้นฐานของไฮโดรสเฟียร์ของโลกของเรานอกจากนี้ยังมีอยู่ในชั้นบรรยากาศในรูปแบบของน้ำแข็งที่ก่อตัวเป็นขั้วขั้วโลกของโลกและธารน้ำแข็งอัลไพน์และยังเป็นส่วนหนึ่งของหินต่างๆ สัดส่วนมวลของน้ำในร่างกายมนุษย์ประมาณ 70%
น้ำเป็นสารเดียวที่อยู่ในทั้งสาม รวมรัฐมีชื่อพิเศษเป็นของตัวเอง
โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลน้ำ (รูปที่ 10.4 NS) เราได้ศึกษาในรายละเอียดก่อนหน้านี้ (ดู § 7.10)
เนื่องจากขั้วของพันธะ O – H และรูปร่างเชิงมุม โมเลกุลของน้ำจึงเป็น ขั้วไฟฟ้า.
เพื่อกำหนดลักษณะขั้วของไดโพลไฟฟ้า ปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า " โมเมนต์ไฟฟ้าของไดโพลไฟฟ้า "หรือเพียงแค่ " โมเมนต์ไดโพล ".
ในวิชาเคมี โมเมนต์ไดโพลวัดเป็น Debyes: 1 D = 3.34 10-30 ซ.ล. NS
ในโมเลกุลของน้ำ มีพันธะโควาเลนต์สองขั้ว นั่นคือ ไดโพลไฟฟ้าสองขั้ว ซึ่งแต่ละอันมีโมเมนต์ไดโพลของตัวเอง (และ) โมเมนต์ไดโพลทั้งหมดของโมเลกุลเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์ทั้งสองนี้ (รูปที่ 10.5):
(H 2 O) = 
,
ที่ไหน NS 1 และ NS 2 - ประจุบางส่วน (+) บนอะตอมไฮโดรเจน และ - ระยะทางระหว่างอะตอม O - H ในโมเลกุล เพราะ NS 1 = NS 2 = NS, ก, แล้ว
ช่วงเวลาไดโพลที่กำหนดโดยการทดลองของโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลอื่นๆ จะแสดงไว้ในตาราง
ตารางที่ 30.โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลขั้วบางส่วน
โมเลกุล |
โมเลกุล |
โมเลกุล |
|||
เมื่อพิจารณาถึงธรรมชาติไดโพลของโมเลกุลของน้ำ มักจะแสดงแผนผังดังนี้:
น้ำบริสุทธิ์เป็นของเหลวไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น ลักษณะทางกายภาพที่สำคัญบางประการของน้ำแสดงไว้ในตาราง
ตารางที่ 31.ลักษณะทางกายภาพบางประการของน้ำ
ค่าโมลาร์ฮีตของการหลอมรวมและการกลายเป็นไอจำนวนมาก (ลำดับความสำคัญที่สูงกว่าค่าของไฮโดรเจนและออกซิเจน) บ่งชี้ว่าโมเลกุลของน้ำ ทั้งในของแข็งและของเหลว ถูกผูกมัดอย่างแน่นหนา การเชื่อมต่อเหล่านี้เรียกว่า " พันธะไฮโดรเจน ".
ไดโพลไฟฟ้า โมเมนต์ไดโพล พันธะขั้ว ขั้วโมเลกุล
มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนกี่ตัวที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลของน้ำ?
2.เมื่อมีการทับซ้อนกันของออร์บิทัลใดที่เป็นพันธะระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำ
3. สร้างไดอะแกรมของการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 คุณพูดอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลนี้ได้บ้าง
4. ระยะทางระหว่างอะตอมในโมเลกุล HF, HCl และ HBr คือ 0.92 ตามลำดับ 1.28 และ 1.41 ใช้ตารางโมเมนต์ไดโพล คำนวณและเปรียบเทียบประจุบางส่วนของอะตอมไฮโดรเจนในโมเลกุลเหล่านี้
5. ระยะห่างระหว่างอะตอม S - H ในโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์เท่ากับ 1.34 และมุมระหว่างพันธะคือ 92 ° กำหนดค่าของประจุบางส่วนในอะตอมของกำมะถันและไฮโดรเจน คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับการผสมพันธุ์ของวาเลนซ์ออร์บิทัลของอะตอมกำมะถันได้บ้าง
10.4. พันธะไฮโดรเจน
ดังที่คุณทราบแล้ว เนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของไฮโดรเจนและออกซิเจน (2.10 และ 3.50) อะตอมของไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้ำจึงมีประจุบางส่วนที่เป็นบวกมาก ( NSชั่วโมง = 0.33 อี) และอะตอมของออกซิเจนมีประจุบางส่วนเป็นลบมากกว่าเดิม ( NSชั่วโมง = -0.66 อี). โปรดจำไว้ว่าอะตอมออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียวต่อ sp 3-ไฮบริด AO อะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลน้ำหนึ่งถูกดึงดูดไปยังอะตอมออกซิเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง และนอกจากนี้ อะตอมไฮโดรเจน 1s-AO ที่ว่างเปล่าครึ่งหนึ่งยังยอมรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งของอะตอมออกซิเจน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ ชนิดพิเศษพันธะระหว่างโมเลกุล - พันธะไฮโดรเจน
ในกรณีของน้ำ พันธะไฮโดรเจนสามารถแสดงเป็นแผนผังได้ดังนี้
ในสูตรโครงสร้างสุดท้าย จุดสามจุด (เส้นประ ไม่ใช่อิเล็กตรอน!) แสดงพันธะไฮโดรเจน
พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงแต่มีอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำเท่านั้น มันถูกสร้างขึ้นหากตรงตามเงื่อนไขสองประการ:
1) มีพันธะ N – E ขั้วอย่างแรงในโมเลกุล (E เป็นสัญลักษณ์ของอะตอมขององค์ประกอบอิเล็กโตรเนกาทีฟที่เพียงพอ)
2) มีอะตอม E ในโมเลกุลที่มีประจุลบบางส่วนขนาดใหญ่และมีอิเล็กตรอนคู่เดียว
ธาตุ E อาจเป็นฟลูออรีน ออกซิเจน และไนโตรเจน พันธะไฮโดรเจนจะอ่อนตัวลงมากหาก E เป็นคลอรีนหรือกำมะถัน
ตัวอย่างของสารที่มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล: ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ แอมโมเนียที่เป็นของแข็งหรือของเหลว เอทิลแอลกอฮอล์ และอื่นๆ อีกมากมาย
ในไฮโดรเจนฟลูออไรด์เหลว โมเลกุลของมันถูกเชื่อมโยงด้วยพันธะไฮโดรเจนในสายที่ค่อนข้างยาว และเครือข่ายสามมิติจะก่อตัวขึ้นในแอมโมเนียที่เป็นของเหลวและของแข็ง
ในแง่ของความแข็งแรง พันธะไฮโดรเจนอยู่ตรงกลางระหว่าง พันธะเคมีและพันธะระหว่างโมเลกุลประเภทอื่นๆ พลังงานโมลาร์ของพันธะไฮโดรเจนมักอยู่ในช่วง 5 ถึง 50 kJ / mol
ในน้ำที่เป็นของแข็ง (ซึ่งก็คือผลึกน้ำแข็ง) อะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกพันธะกับไฮโดรเจนกับอะตอมของออกซิเจน โดยที่อะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอมจะสร้างพันธะไฮโดรเจนสองพันธะ (โดยใช้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวทั้งคู่) โครงสร้างนี้ทำให้น้ำแข็ง "หลวม" เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำที่เป็นของเหลว ซึ่งพันธะไฮโดรเจนบางส่วนแตกสลาย และโมเลกุลสามารถ "อัด" ได้ค่อนข้างหนาแน่นกว่า คุณลักษณะของโครงสร้างของน้ำแข็งนี้อธิบายได้ว่าทำไมน้ำในสถานะของแข็งจึงมีความหนาแน่นต่ำกว่าในสถานะของเหลวซึ่งแตกต่างจากสารอื่นๆ ส่วนใหญ่ น้ำถึงความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 ° C - ที่อุณหภูมินี้พันธะไฮโดรเจนจำนวนมากแตกออกและ การขยายตัวทางความร้อนยังไม่มีผลอย่างมากต่อความหนาแน่น
พันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญมากในชีวิตของเรา ลองนึกภาพสักครู่ว่าพันธะไฮโดรเจนหยุดก่อตัวแล้ว นี่คือผลที่ตามมาบางส่วน:
- น้ำที่อุณหภูมิห้องจะกลายเป็นก๊าซ เนื่องจากจุดเดือดจะลดลงเหลือประมาณ –80 ° C;
- อ่างเก็บน้ำทั้งหมดจะแข็งตัวจากด้านล่าง เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำแข็งจะมากกว่าความหนาแน่นของน้ำที่เป็นของเหลว
- เกลียวคู่ของ DNA จะหยุดอยู่และอื่น ๆ อีกมากมาย
ตัวอย่างที่ให้มาก็เพียงพอที่จะเข้าใจว่าในกรณีนี้ ธรรมชาติบนโลกของเราจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
พันธะไฮโดรเจน สภาพของการก่อตัว
สูตร เอทิลแอลกอฮอล์ CH 3 –CH 2 –O – H. พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโมเลกุลต่าง ๆ ของสารนี้ วาดสูตรโครงสร้างเพื่อแสดงการก่อตัว
2. พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงมีอยู่ในสารแต่ละชนิดเท่านั้น แต่ยังอยู่ในสารละลายด้วย แสดงด้วยความช่วยเหลือของสูตรโครงสร้างว่าพันธะไฮโดรเจนก่อตัวอย่างไรในสารละลายที่เป็นน้ำของ a) แอมโมเนีย b) ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ c) เอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์) = 2H 2 O.
ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นในน้ำอย่างต่อเนื่องและในอัตราที่เท่ากัน ดังนั้นจึงมีความสมดุลในน้ำ: 2H 2 O AH 3 O + OH
ยอดคงเหลือนี้เรียกว่า สมดุลของ autoprotolysisน้ำ.
ปฏิกิริยาโดยตรงของกระบวนการที่ย้อนกลับได้นี้คือดูดความร้อน ดังนั้นเมื่อถูกความร้อน โปรโตไลซิสอัตโนมัติจะเพิ่มขึ้น แต่ที่อุณหภูมิห้อง สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย กล่าวคือ ความเข้มข้นของไอออน H 3 O และ OH นั้นน้อยมาก พวกเขามีค่าเท่ากับอะไร?
ตามกฎหมายของมวลชนรักษาการ
แต่เนื่องจากจำนวนโมเลกุลของน้ำที่ทำปฏิกิริยาไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนโมเลกุลของน้ำทั้งหมด จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าความเข้มข้นของน้ำในระหว่างการทำปฏิกิริยาอัตโนมัติแทบไม่เปลี่ยนแปลง และ 2 = const ความเข้มข้นต่ำของไอออนที่มีประจุตรงข้ามใน น้ำสะอาดอธิบายว่าทำไมของเหลวนี้ถึงแม้จะไม่ดี แต่ก็ยังนำกระแสไฟฟ้าได้
กระบวนการอัตโนมัติของน้ำ ค่าคงที่ของกระบวนการอัตโนมัติ (ผลิตภัณฑ์ไอออนิก) ของน้ำ
ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของแอมโมเนียเหลว (จุดเดือด –33 ° C) คือ 2 · 10 –28 สร้างสมการสำหรับการสร้างอัตโนมัติของแอมโมเนีย กำหนดความเข้มข้นของแอมโมเนียมไอออนในแอมโมเนียเหลวบริสุทธิ์ สารใดมีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด น้ำหรือแอมโมเนียเหลว
1. ได้รับไฮโดรเจนและการเผาไหม้ (คุณสมบัติลด)
2. ได้รับออกซิเจนและการเผาไหม้ของสารในนั้น (คุณสมบัติในการออกซิไดซ์)
ออกซิเจน- หนึ่งในองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในโลก มันมีน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งของเปลือกโลก ซึ่งเป็นเปลือกนอกของดาวเคราะห์ เมื่อรวมกับไฮโดรเจน จะเกิดน้ำซึ่งครอบคลุมพื้นผิวโลกมากกว่าสองในสาม
เราไม่สามารถมองเห็นออกซิเจนหรือรสหรือกลิ่นได้ อย่างไรก็ตาม มันประกอบไปด้วยหนึ่งในห้าของอากาศและมีความสำคัญ ในการมีชีวิตอยู่ เราก็เหมือนกับสัตว์และพืชพันธุ์ จำเป็นต้องหายใจ
ออกซิเจนคือผู้เข้าร่วมที่ขาดไม่ได้ ปฏิกริยาเคมีเข้าไปในเซลล์เล็ก ๆ ของสิ่งมีชีวิตอันเป็นผลมาจากการที่สารอาหารถูกทำลายลงและปล่อยพลังงานที่จำเป็นสำหรับชีวิต นั่นคือเหตุผลที่ออกซิเจนมีความจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด (ยกเว้นจุลินทรีย์บางประเภท)
เมื่อเผาไหม้ สารจะรวมตัวกับออกซิเจน ปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อนและแสง
ไฮโดรเจน
องค์ประกอบที่พบมากที่สุดในจักรวาลคือ ไฮโดรเจน... เป็นบัญชีสำหรับกลุ่มดาวส่วนใหญ่ บนโลก ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ (สัญลักษณ์ทางเคมี H) จับกับออกซิเจน (O) เพื่อสร้างน้ำ (H20) ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ง่ายและเบาที่สุด เนื่องจากแต่ละอะตอมประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว
ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 เรือบินและเครื่องบินขนาดใหญ่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนติดไฟได้สูง หลังจากภัยพิบัติที่เกิดจากไฟไหม้หลายครั้ง ไฮโดรเจนก็ไม่ได้ถูกใช้ในเรือบินอีกต่อไป ทุกวันนี้มีการใช้ก๊าซเบาอีกประเภทหนึ่งในวิชาการบิน - ฮีเลียมที่ไม่ติดไฟ
ไฮโดรเจนรวมกับคาร์บอนเพื่อสร้างสารที่เรียกว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จากก๊าซธรรมชาติและน้ำมันดิบ เช่น ก๊าซโพรเพนและบิวเทน หรือน้ำมันเบนซินเหลว ไฮโดรเจนยังรวมกับคาร์บอนและออกซิเจนเพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรต แป้งในมันฝรั่งและข้าวและน้ำตาลในหัวบีตเป็นคาร์โบไฮเดรต
ดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ในใจกลางของดาวฤกษ์ อุณหภูมิและแรงกดดันมหาศาลทำให้อะตอมไฮโดรเจนรวมเข้าด้วยกันและกลายเป็นก๊าซฮีเลียมอีกชนิดหนึ่ง ในเวลาเดียวกัน พลังงานจำนวนมากถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและแสง
วิธีการทางอุตสาหกรรมในการรับสารอย่างง่ายนั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบที่พบองค์ประกอบที่สอดคล้องกันในธรรมชาตินั่นคือวัตถุดิบสำหรับการผลิต ดังนั้นออกซิเจนที่มีอยู่ในสถานะอิสระจึงได้มาโดยวิธีทางกายภาพ - โดยการแยกจากอากาศเหลว ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดอยู่ในรูปของสารประกอบ ดังนั้น เพื่อให้ได้มา ไฮโดรเจนจึงใช้ วิธีทางเคมี... โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถใช้ปฏิกิริยาการสลายตัวได้ วิธีหนึ่งในการผลิตไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาของการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า
วิธีทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาของมีเทนกับน้ำ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซธรรมชาติ ดำเนินการที่อุณหภูมิสูง (ง่ายต่อการตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อมีเทนถูกส่งผ่านแม้ผ่านน้ำเดือด):
CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 kJ
ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้ได้สารที่เรียบง่าย พวกมันไม่จำเป็นต้องใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ แต่เลือกวัสดุตั้งต้นที่แยกสารที่ต้องการได้ง่ายขึ้น ตัวอย่างเช่น ในห้องปฏิบัติการ ออกซิเจนไม่ได้มาจากอากาศ เช่นเดียวกับการผลิตไฮโดรเจน หนึ่งในวิธีการผลิตไฮโดรเจนในห้องปฏิบัติการซึ่งบางครั้งใช้ในอุตสาหกรรมคือการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า
โดยปกติในห้องปฏิบัติการ ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดยปฏิกิริยาของสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก
ในอุตสาหกรรม
1.อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายเกลือ:
2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2
2.ส่งไอน้ำผ่านโค้กร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 ° C:
H 2 O + C ⇄ H 2 + CO
3.ก๊าซธรรมชาติ.
การแปลงไอน้ำ: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยออกซิเจน: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2
4. การแตกร้าวและการปฏิรูปไฮโดรคาร์บอนในกระบวนการกลั่นน้ำมัน
ในห้องปฏิบัติการ
1.การกระทำของกรดเจือจางบนโลหะในการทำปฏิกิริยามักใช้สังกะสีและกรดไฮโดรคลอริก:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2
2.ปฏิกิริยาของแคลเซียมกับน้ำ:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2
3.ไฮโดรไลซิสของไฮไดรด์:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
4.การกระทำของด่างต่อสังกะสีหรืออลูมิเนียม:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
5.โดยอิเล็กโทรไลซิสในระหว่างการแยกอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายด่างหรือกรดในน้ำ ไฮโดรเจนจะมีวิวัฒนาการที่ขั้วลบ เช่น
2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O
- เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสำหรับการผลิตไฮโดรเจน
คุณสมบัติทางกายภาพ
ก๊าซไฮโดรเจนมีอยู่สองรูปแบบ (การดัดแปลง) - ในรูปแบบของออร์โธ - และพาราไฮโดรเจน
ในโมเลกุลของออร์โธไฮโดรเจน (mp -259.10 ° C, bp b. -252.89 ° C) - ตรงข้ามกัน (antiparallel)
ไฮโดรเจนในรูปแบบ Allotropic สามารถแยกออกได้โดยการดูดซับคาร์บอนที่ใช้งานที่อุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว ที่อุณหภูมิต่ำมาก ดุลยภาพระหว่างออร์โธไฮโดรเจนและพาราไฮโดรเจนจะเคลื่อนไปทางหลังเกือบทั้งหมด ที่ 80 K อัตราส่วนของรูปแบบจะอยู่ที่ประมาณ 1: 1 พาราไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับเมื่อให้ความร้อนจะถูกแปลงเป็นออร์โธไฮโดรเจนจนกระทั่งเกิดสมดุลของส่วนผสมที่อุณหภูมิห้อง (คู่ออร์โธ: 75:25) หากไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงจะช้า ซึ่งทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติของรูปแบบ allotropic แต่ละตัวได้ โมเลกุลไฮโดรเจนเป็นไดอะตอมมิก - Н₂ ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่เบาที่สุด มีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศหลายเท่า เห็นได้ชัดว่ายิ่งมวลของโมเลกุลเล็กลงเท่าใด ความเร็วของพวกมันก็จะยิ่งสูงขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน โมเลกุลไฮโดรเจนที่เบาที่สุดเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโมเลกุลของก๊าซอื่น ๆ จึงสามารถถ่ายเทความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้เร็วกว่า ตามมาด้วยว่าไฮโดรเจนมีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดในบรรดาสารที่เป็นก๊าซ ค่าการนำความร้อนสูงกว่าค่าการนำความร้อนของอากาศประมาณเจ็ดเท่า
คุณสมบัติทางเคมี
โมเลกุลของไฮโดรเจน H₂ ค่อนข้างแรง และเพื่อให้ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยา ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก: H 2 = 2H - 432 kJ ดังนั้นที่อุณหภูมิปกติ ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์มากเท่านั้น เช่น กับแคลเซียม การก่อตัวของแคลเซียมไฮไดรด์: Ca + H 2 = CaH 2 และด้วยฟลูออรีนที่ไม่ใช่โลหะเพียงอย่างเดียวซึ่งสร้างไฮโดรเจนฟลูออไรด์: F 2 + H 2 = 2HF สำหรับโลหะและอโลหะส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้อิทธิพลอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นภายใต้แสง มันสามารถ "เอา" ออกซิเจนออกจากออกไซด์บางชนิดได้ เช่น CuO + H 2 = Cu + H 2 0 สมการที่เขียนขึ้นนี้สะท้อนถึงปฏิกิริยารีดักชัน ปฏิกิริยารีดักชันเป็นกระบวนการที่นำออกซิเจนออกจากสารประกอบ สารที่กำจัดออกซิเจนเรียกว่าตัวรีดิวซ์ (ในขณะที่ตัวออกซิไดซ์) นอกจากนี้ จะให้คำจำกัดความอื่นของแนวคิด "ออกซิเดชัน" และ "รีดักชัน" และคำจำกัดความนี้ ซึ่งตามประวัติศาสตร์ครั้งแรก ยังคงมีความสำคัญในปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเคมีอินทรีย์ ปฏิกิริยารีดักชันตรงข้ามกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาทั้งสองนี้ดำเนินไปพร้อม ๆ กันเป็นกระบวนการเดียว: ในระหว่างการออกซิเดชัน (รีดักชัน) ของสารหนึ่ง การรีดักชัน (ออกซิเดชัน) ของอีกสารหนึ่งจะต้องเกิดขึ้นพร้อมกัน
N 2 + 3H 2 → 2 NH 3
แบบฟอร์มที่มีฮาโลเจน ไฮโดรเจนเฮไลด์:
F 2 + H 2 → 2 HF ปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกับการระเบิดในความมืดและที่อุณหภูมิใด ๆ Cl 2 + H 2 → 2 HCl ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นกับการระเบิดในแสงเท่านั้น
ทำปฏิกิริยากับเขม่าภายใต้ความร้อนจัด:
C + 2H 2 → CH 4
ปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท
ไฮโดรเจนก่อตัวขึ้นด้วยโลหะออกฤทธิ์ ไฮไดรด์:
Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2
ไฮไดรด์- สารที่เป็นของแข็ง เค็ม ไฮโดรไลซ์ได้ง่าย:
CaH 2 + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + 2H 2
ปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะ (โดยปกติคือองค์ประกอบ d)
ออกไซด์จะลดลงเป็นโลหะ:
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
ไฮโดรจิเนชันของสารประกอบอินทรีย์
เมื่อไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับไฮโดรคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัวต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและอุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยา ไฮโดรจิเนชัน:
CH 2 = CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3
ไฮโดรเจนช่วยลดอัลดีไฮด์เป็นแอลกอฮอล์:
CH 3 CH O + H 2 → C 2 H 5 OH.
ไฮโดรเจนธรณีเคมี
ไฮโดรเจน - พื้นฐาน วัสดุก่อสร้างจักรวาล. เป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดและองค์ประกอบทั้งหมดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์และนิวเคลียร์
ไฮโดรเจนอิสระ H 2 นั้นค่อนข้างหายากในก๊าซบนบก แต่ในรูปของน้ำ มันมีบทบาทสำคัญในกระบวนการธรณีเคมี
ไฮโดรเจนสามารถเป็นส่วนหนึ่งของแร่ธาตุในรูปของแอมโมเนียมไอออน ไฮดรอกซิลไอออน และน้ำคริสตัล
ในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรเจนจะก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ มันอพยพไปยังชั้นบรรยากาศชั้นบนและหลบหนีไปในอวกาศ
แอปพลิเคชัน
- พลังงานไฮโดรเจน
อะตอมไฮโดรเจนใช้สำหรับเชื่อมอะตอมไฮโดรเจน
ในอุตสาหกรรมอาหาร ไฮโดรเจนขึ้นทะเบียนเป็น วัตถุเจือปนอาหาร E949เหมือนบรรจุแก๊ส
คุณสมบัติของการรักษา
เมื่อผสมกับอากาศ ไฮโดรเจนจะก่อตัวเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้ ซึ่งเรียกว่าก๊าซระเบิด ก๊าซนี้จะระเบิดได้มากที่สุดเมื่ออัตราส่วนปริมาตรของไฮโดรเจนและออกซิเจนเท่ากับ 2: 1 หรือไฮโดรเจนและอากาศอยู่ที่ประมาณ 2: 5 เนื่องจากอากาศมีออกซิเจนประมาณ 21% ไฮโดรเจนยังเป็นอันตรายจากไฟไหม้ ไฮโดรเจนเหลวอาจทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองอย่างรุนแรงหากสัมผัสกับผิวหนัง
ความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่ระเบิดได้กับออกซิเจนเกิดขึ้นจาก 4% ถึง 96% โดยปริมาตร เมื่อผสมกับอากาศตั้งแต่ 4% ถึง 75 (74)% โดยปริมาตร
การใช้ไฮโดรเจน
ในอุตสาหกรรมเคมี ใช้ไฮโดรเจนในการผลิตแอมโมเนีย สบู่ และพลาสติก ในอุตสาหกรรมอาหารโดยใช้ไฮโดรเจนจากของเหลว น้ำมันพืชทำมาการีน ไฮโดรเจนนั้นเบามากและลอยขึ้นไปในอากาศเสมอ เมื่อเรือบินและบอลลูนเต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่ในยุค 30 ศตวรรษที่ XX มีภัยพิบัติที่น่าสยดสยองหลายครั้งเมื่อเรือบินระเบิดและถูกไฟไหม้ ปัจจุบันเรือบินเต็มไปด้วยก๊าซฮีเลียม ไฮโดรเจนยังใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวด สักวันหนึ่งไฮโดรเจนอาจถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์และรถบรรทุก เครื่องยนต์ไฮโดรเจนไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและปล่อยไอน้ำออกมาเท่านั้น (อย่างไรก็ตาม การผลิตไฮโดรเจนอย่างมากทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมบางอย่าง) ดวงอาทิตย์ของเราประกอบด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ความร้อนและแสงจากแสงอาทิตย์เป็นผลมาจากการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์จากการหลอมรวมของไฮโดรเจนนิวเคลียส
การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง (ประหยัด)
ลักษณะที่สำคัญที่สุดของสารที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงคือค่าความร้อน จากหลักสูตร เคมีทั่วไปเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าปฏิกิริยาของปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนเกิดขึ้นจากการปลดปล่อยความร้อน หากเราใช้ 1 โมลของ H 2 (2 ก.) และ 0.5 โมลของ O 2 (16 ก.) ภายใต้สภาวะมาตรฐานและเริ่มเกิดปฏิกิริยา จากนั้นตามสมการ
H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O
หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยา 1 โมลของ H 2 O (18 g) จะถูกสร้างขึ้นด้วยการปล่อยพลังงาน 285.8 kJ / mol (สำหรับการเปรียบเทียบ: ความร้อนจากการเผาไหม้ของอะเซทิลีนคือ 1300 kJ / mol โพรเพนคือ 2200 kJ / mol ). ไฮโดรเจน 1 m³ มีน้ำหนัก 89.8 กรัม (44.9 โมล) ดังนั้นเพื่อให้ได้ไฮโดรเจน 1 ลบ.ม. จะใช้พลังงาน 12832.4 kJ เมื่อพิจารณาว่า 1 kWh = 3600 kJ เราจะได้ไฟฟ้า 3.56 kWh เมื่อทราบอัตราค่าไฟฟ้า 1 กิโลวัตต์ต่อชั่วโมงและค่าก๊าซ 1 ลบ.ม. แล้วสรุปได้ว่าแนะนำให้เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน
ตัวอย่างเช่น รุ่นทดลอง Honda FCX ของรุ่นที่ 3 ที่มีถังไฮโดรเจน 156 ลิตร (บรรจุไฮโดรเจน 3.12 กิโลกรัมภายใต้ความดัน 25 MPa) เดินทาง 355 กม. ดังนั้นจาก 3.12 กก. ของ H2 จะได้ 123.8 kWh การใช้พลังงานต่อ 100 กม. จะเท่ากับ 36.97 กิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อทราบค่าไฟฟ้าค่าน้ำมันหรือน้ำมันเบนซินปริมาณการใช้รถยนต์ต่อ 100 กม. จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณผลกระทบทางเศรษฐกิจเชิงลบของการเปลี่ยนรถยนต์เป็นเชื้อเพลิงไฮโดรเจน พูด (รัสเซีย 2008) 10 เซ็นต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของไฟฟ้านำไปสู่ความจริงที่ว่า 1 m³ของไฮโดรเจนนำไปสู่ราคา 35.6 เซนต์และคำนึงถึงประสิทธิภาพของการสลายตัวของน้ำ 40-45 เซ็นต์ปริมาณ kWh เท่ากันจาก การเผาไหม้น้ำมันราคา 12832.4kJ / 42000kJ / 0.7kg / L * 80 เซนต์ / L = 34 เซนต์ในราคาขายปลีก ในขณะที่ไฮโดรเจน เราคำนวณตัวเลือกที่เหมาะสม ไม่รวมค่าขนส่ง ค่าเสื่อมราคาอุปกรณ์ ฯลฯ สำหรับก๊าซมีเทนที่มีพลังงานการเผาไหม้ประมาณ 39 MJ ต่อ m³ ผลลัพธ์จะลดลงสองถึงสี่เท่าเนื่องจากความแตกต่างของราคา (1m³ สำหรับยูเครนราคา $ 179 และสำหรับยุโรป $ 350) นั่นคือปริมาณก๊าซมีเทนที่เท่ากันจะมีราคา 10-20 เซ็นต์
อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าเมื่อไฮโดรเจนถูกเผาไหม้ เราจะได้น้ำบริสุทธิ์ซึ่งถูกสกัดออกมา นั่นคือเรามีพลังงานหมุนเวียน โกดังพลังงานที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งแตกต่างจากก๊าซหรือน้ำมันเบนซินซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก
Php ในบรรทัด 377 คำเตือน: ต้องการ (http: //www..php): ไม่สามารถเปิดสตรีมได้: ไม่พบ wrapper ที่เหมาะสมใน /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php on line 377 Fatal error: require (): ไม่สามารถเปิดที่ต้องการ "http: //www..php" (include_path = ".. php ในบรรทัด 377
ในของเรา ชีวิตประจำวันมีเรื่องทั่วไปที่เกือบทุกคนรู้เกี่ยวกับพวกเขา ตัวอย่างเช่น ทุกคนรู้ว่าน้ำเป็นของเหลว หาได้ง่ายและไม่เผาไหม้ จึงสามารถดับไฟได้ แต่คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าทำไมถึงเป็นเช่นนี้?
ที่มาของภาพ: pixabay.com
น้ำประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนและออกซิเจน องค์ประกอบทั้งสองนี้สนับสนุนการเผาไหม้ ดังนั้นตามตรรกะทั่วไป (ไม่ใช่วิทยาศาสตร์) น้ำก็ต้องเผาไหม้ด้วยใช่ไหม อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้น
การเผาไหม้เกิดขึ้นเมื่อใด?
การเผาไหม้เป็นกระบวนการทางเคมีที่โมเลกุลและอะตอมรวมกันเพื่อปลดปล่อยพลังงานในรูปของความร้อนและแสง ในการเผาผลาญบางสิ่ง คุณต้องมีสองสิ่ง - เชื้อเพลิงเป็นแหล่งของการเผาไหม้ (เช่น แผ่นกระดาษ เศษไม้ ฯลฯ) และตัวออกซิไดเซอร์ (ออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกเป็นตัวออกซิไดซ์หลัก) นอกจากนี้เรายังต้องการความร้อนที่จำเป็นในการเข้าถึงอุณหภูมิจุดติดไฟของสารเพื่อให้กระบวนการเผาไหม้เริ่มต้นขึ้น
แหล่งที่มาของรูปภาพ auclip.ru
ตัวอย่างเช่น พิจารณาขั้นตอนการเผากระดาษโดยใช้ไม้ขีด ในกรณีนี้ กระดาษจะเป็นเชื้อเพลิง ก๊าซออกซิเจนที่บรรจุอยู่ในอากาศจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ และอุณหภูมิในการจุดติดไฟจะไปถึงเนื่องจากการเผาไหม้ที่ตรงกัน
โครงสร้างขององค์ประกอบทางเคมีของน้ำ
ที่มาของภาพ: water-service.com.ua
น้ำประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอม สูตรทางเคมีของมันคือ H2O ตอนนี้ เป็นที่น่าสนใจที่จะสังเกตว่าองค์ประกอบของน้ำทั้งสองนั้นไวไฟสูงอย่างแท้จริง
ทำไมไฮโดรเจนถึงเป็นสารไวไฟ?
อะตอมของไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวจึงจับกับธาตุอื่นได้ง่าย ตามกฎแล้วไฮโดรเจนเกิดขึ้นตามธรรมชาติในรูปของก๊าซซึ่งโมเลกุลประกอบด้วยสองอะตอม ก๊าซนี้มีปฏิกิริยาสูงและออกซิไดซ์ได้อย่างรวดเร็วเมื่อมีตัวออกซิไดซ์ ทำให้ติดไฟได้
ที่มาของภาพ: myshared.ru
เมื่อไฮโดรเจนเผาไหม้ พลังงานจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ดังนั้นจึงมักใช้ในรูปของเหลวเพื่อส่งยานอวกาศขึ้นสู่อวกาศ
ออกซิเจนรองรับการเผาไหม้
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ สารออกซิไดซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเผาไหม้ใดๆ มีสารออกซิไดซ์ทางเคมีหลายชนิด เช่น ออกซิเจน โอโซน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ฟลูออรีน เป็นต้น ออกซิเจนเป็นสารออกซิแดนท์หลักที่พบในชั้นบรรยากาศของโลก โดยทั่วไปจะเป็นตัวออกซิไดซ์หลักในการเกิดเพลิงไหม้ส่วนใหญ่ นั่นคือเหตุผลที่จำเป็นต้องมีการจัดหาออกซิเจนอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ไฟดำเนินต่อไป
น้ำดับไฟ
น้ำสามารถดับไฟได้ด้วยเหตุผลหลายประการ หนึ่งในนั้นก็คือมันเป็นของเหลวที่ไม่ติดไฟ แม้ว่าจะมีองค์ประกอบสองอย่างที่สามารถสร้างนรกที่ลุกเป็นไฟแยกจากกันได้
น้ำเป็นสารดับเพลิงที่พบบ่อยที่สุด ที่มาของภาพ: pixabay.com
ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ไฮโดรเจนเป็นสารไวไฟสูง สิ่งที่จำเป็นคือตัวออกซิไดซ์และอุณหภูมิจุดติดไฟเพื่อเริ่มปฏิกิริยา เนื่องจากออกซิเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ที่มีมากที่สุดในโลก มันจึงรวมตัวกับอะตอมของไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว ปล่อยแสงและความร้อนจำนวนมากออกมา จึงก่อตัวเป็นโมเลกุลของน้ำ นี่คือวิธีการทำงาน:
โปรดทราบว่าส่วนผสมของไฮโดรเจนกับออกซิเจนหรืออากาศในปริมาณเล็กน้อยสามารถระเบิดได้ และเรียกว่าก๊าซออกซีไฮโดรเจน ซึ่งจะเผาไหม้อย่างรวดเร็วด้วยเสียงดังป็อป ซึ่งถือเป็นการระเบิด เรือเหาะ Hindenburg ตกในปี 1937 ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ ทำให้มีผู้เสียชีวิตหลายสิบรายอันเป็นผลมาจากการจุดไฟของไฮโดรเจนที่ปกคลุมเปลือกของเรือเหาะ ความไวไฟของไฮโดรเจนและความสามารถในการระเบิดของไฮโดรเจนเมื่อรวมกับออกซิเจนเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เราไม่ได้รับน้ำในห้องปฏิบัติการทางเคมี
10.1 ไฮโดรเจน
ชื่อ "ไฮโดรเจน" หมายถึงทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา ธาตุ ไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน สารง่าย ๆ ไฮโดรเจนประกอบด้วยโมเลกุลของไฮโดรเจน
ก) องค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจน
ในชุดองค์ประกอบตามธรรมชาติ เลขลำดับของไฮโดรเจนคือ 1 ในระบบของธาตุ ไฮโดรเจนอยู่ในช่วงแรกในกลุ่ม IA หรือ VIIA
ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก เศษส่วนโมลาร์ของอะตอมไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และธรณีภาคของโลก (ซึ่งทั้งหมดนี้เรียกว่าเปลือกโลก) คือ 0.17 พบในน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด ปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติ พืช และสัตว์ ร่างกายมนุษย์มีไฮโดรเจนอยู่โดยเฉลี่ยประมาณ 7 กิโลกรัม
มีสามไอโซโทปของไฮโดรเจน:
ก) ไฮโดรเจนเบา - โพรเที่ยม,
b) ไฮโดรเจนหนัก - ดิวเทอเรียม(NS),
c) ไฮโดรเจน superheavy - ไอโซโทป(NS).
ทริเทียมเป็นไอโซโทปที่ไม่เสถียร (กัมมันตภาพรังสี) ดังนั้นจึงไม่เกิดขึ้นจริงในธรรมชาติ ดิวเทอเรียมมีความเสถียร แต่มีน้อยมาก: w D = 0.015% (ของมวลของไฮโดรเจนบนบกทั้งหมด) ดังนั้นมวลอะตอมของไฮโดรเจนจึงแตกต่างกันเล็กน้อยจาก 1 D (1.0794 D)
b) อะตอมไฮโดรเจน
จากส่วนก่อนหน้าของวิชาเคมี คุณรู้อยู่แล้วว่าคุณลักษณะต่อไปนี้ของอะตอมไฮโดรเจน:
ความจุความจุของอะตอมไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในวงโคจรของความจุเดียว พลังงานไอออไนเซชันที่สูงทำให้อะตอมไฮโดรเจนไม่มีแนวโน้มที่จะปล่อยอิเล็กตรอน และพลังงานความสัมพันธ์ที่ไม่สูงเกินไปสำหรับอิเล็กตรอนทำให้เกิดแนวโน้มเล็กน้อยที่จะยอมรับมัน ดังนั้น ในระบบเคมี การก่อตัวของไอออนบวกของ H จึงเป็นไปไม่ได้ และสารประกอบที่มีประจุลบ H จะไม่เสถียรมาก ดังนั้น สำหรับอะตอมไฮโดรเจน ลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์กับอะตอมอื่น ๆ อันเนื่องมาจากอิเล็กตรอนเดี่ยวหนึ่งตัว และในกรณีของการเกิดแอนไอออน และในกรณีของการเกิดพันธะโควาเลนต์ อะตอมของไฮโดรเจนจะมีสถานะเป็นโมโนวาเลนต์
ในสารอย่างง่าย สถานะออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนเป็นศูนย์ ในสารประกอบส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนแสดงสถานะออกซิเดชันที่ + I และเฉพาะในไฮไดรด์ของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีน้อยที่สุดของไฮโดรเจนเท่านั้นที่มีสถานะออกซิเดชันของ –I
ข้อมูลเกี่ยวกับความสามารถความจุของอะตอมไฮโดรเจนแสดงไว้ในตารางที่ 28 สถานะความจุของอะตอมไฮโดรเจนที่ถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์หนึ่งพันธะกับอะตอมใดๆ จะแสดงในตารางด้วยสัญลักษณ์ "H-"
ตารางที่ 28.ความจุความจุของอะตอมไฮโดรเจน
รัฐวาเลนซ์ |
ตัวอย่างสารเคมี |
|||
ผม |
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 |
|||
NaH, KH, CaH 2, BaH2 |
ค) โมเลกุลไฮโดรเจน
โมเลกุลไฮโดรเจนไดอะตอมมิก H 2 เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนถูกผูกมัดด้วยพันธะโควาเลนต์เดียวที่เป็นไปได้สำหรับพวกมัน พันธะเกิดขึ้นจากกลไกการแลกเปลี่ยน โดยวิธีการที่เมฆอิเล็กตรอนทับซ้อนกัน นี่คือ s-bond (รูปที่ 10.1 NS). เนื่องจากอะตอมเหมือนกัน พันธะจึงไม่มีขั้ว
ระยะห่างระหว่างอะตอม (แม่นยำกว่านั้น ระยะห่างระหว่างอะตอมที่สมดุล เพราะอะตอมสั่นสะเทือน) ในโมเลกุลไฮโดรเจน NS(H – H) = 0.74 A (รูปที่ 10.1 วี) ซึ่งน้อยกว่าผลรวมของรัศมีการโคจร (1.06 A) มาก ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกผูกมัดทับซ้อนกันอย่างลึกล้ำ (รูปที่ 10.1 NS) และพันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนมีความแข็งแรง นี่เป็นหลักฐานด้วยค่าที่ค่อนข้างมากของพลังงานยึดเหนี่ยว (454 kJ / mol)
หากเรากำหนดลักษณะรูปร่างของโมเลกุลโดยพื้นผิวขอบเขต (คล้ายกับพื้นผิวขอบเขตของเมฆอิเล็กตรอน) เราสามารถพูดได้ว่าโมเลกุลไฮโดรเจนมีรูปร่างของทรงกลมที่ผิดรูปเล็กน้อย (ยาว) (รูปที่ 10.1.1) NS).
ง) ไฮโดรเจน (สาร)
ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ในปริมาณน้อยก็ไม่เป็นพิษ ไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งละลายที่ 14 K (–259 ° C) และไฮโดรเจนเหลวจะเดือดที่ 20 K (–253 ° C) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ ช่วงอุณหภูมิที่เล็กมากสำหรับการมีอยู่ของไฮโดรเจนเหลว (เพียง 6 ° C) รวมถึงค่าความร้อนโมลาร์ของการหลอมละลายเล็กน้อย (0.117 kJ / mol) และการกลายเป็นไอ (0.903 kJ / mol) แสดงว่าพันธะระหว่างโมเลกุลในไฮโดรเจนอ่อนแอมาก
ความหนาแน่นของไฮโดรเจน r (H 2) = (2 g / mol) :( 22.4 l / mol) = 0.0893 g / l สำหรับการเปรียบเทียบ: ความหนาแน่นเฉลี่ยของอากาศคือ 1.29 g / l กล่าวคือ ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ 14.5 เท่า มันไม่ละลายในน้ำ
ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรเจนจะไม่ทำงาน แต่เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิด ในปฏิกิริยาเหล่านี้ อะตอมของไฮโดรเจนสามารถเพิ่มและลดสถานะออกซิเดชันได้: Н 2 + 2 อี- = 2Н –I, Н 2 - 2 อี- = 2H + ฉัน
ในกรณีแรก ไฮโดรเจนเป็นสารออกซิไดซ์ ตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยากับโซเดียมหรือแคลเซียม: 2Na + H 2 = 2NaH, ( NS) Ca + H 2 = CaH 2 ( NS)
แต่คุณสมบัติการรีดิวซ์ของไฮโดรเจนมีลักษณะเฉพาะมากกว่า: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( NS)
CuO + H 2 = CuO + H 2 O. ( NS)
เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะถูกออกซิไดซ์ไม่เพียงแค่ออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอโลหะอื่นๆ ด้วย เช่น ฟลูออรีน คลอรีน กำมะถัน และแม้กระทั่งไนโตรเจน
ในห้องปฏิบัติการ ได้ไฮโดรเจนจากปฏิกิริยา
Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2
สามารถใช้เหล็ก อะลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ แทนสังกะสี และกรดเจือจางอื่นๆ สามารถใช้แทนกรดซัลฟิวริกได้ ไฮโดรเจนที่ได้จะถูกรวบรวมในหลอดทดลองโดยวิธีการแทนที่น้ำ (ดูรูปที่ 10.2 NS) หรือเพียงแค่ใส่ขวดคว่ำ (fig.10.2 NS).
ในอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนจะได้รับในปริมาณมากจากก๊าซธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เป็นก๊าซมีเทน) โดยปฏิกิริยากับไอน้ำที่ 800 ° C ต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล:
CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( NS, นิ)
หรือถ่านหินได้รับการบำบัดที่อุณหภูมิสูงด้วยไอน้ำ:
2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2 ( NS)
ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้มาจากน้ำโดยการสลายตัวด้วยกระแสไฟฟ้า
2H 2 O = 2H 2 + O 2 (อิเล็กโทรไลซิส)
จ) สารประกอบไฮโดรเจน
ไฮไดรด์ (สารประกอบไบนารีที่มีไฮโดรเจน) แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
ก) ระเหย
(โมเลกุล) ไฮไดรด์
b) ไฮไดรด์คล้ายเกลือ (ไอออนิก)
องค์ประกอบ IVA - VIIA ของกลุ่มและโบรอนในรูปแบบโมเลกุลไฮไดรด์ ในจำนวนนี้ มีเพียงไฮไดรด์ของธาตุที่ไม่ใช่โลหะเท่านั้นที่มีความเสถียร:
B 2 H 6; CH 4; เอ็นเอช 3; เอช 2 โอ; HF
SiH 4; PH 3; เอช 2 ส; HCl
เถ้า 3; เอช 2 เซ; HBr
เอช 2 เท; สวัสดี
ยกเว้นน้ำ สารประกอบเหล่านี้เป็นสารที่เป็นก๊าซที่อุณหภูมิห้อง จึงมีชื่อเรียกว่า "สารระเหยง่าย"
ธาตุบางชนิดที่ก่อตัวเป็นอโลหะยังพบได้ในไฮไดรด์ที่ซับซ้อนกว่าด้วย ตัวอย่างเช่น คาร์บอนก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีสูตรทั่วไป C NS H2 NS+2, ซี NS H2 NS, ค NS H2 NS–2 และอื่นๆ โดยที่ NSอาจมีขนาดใหญ่มาก (สารประกอบเหล่านี้ศึกษาโดยเคมีอินทรีย์)
อิออนไฮไดรด์ประกอบด้วยไฮไดรด์ของธาตุอัลคาไล ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธและแมกนีเซียม ผลึกของไฮไดรด์เหล่านี้ประกอบด้วย H แอนไอออนและไอออนบวกของโลหะในสถานะออกซิเดชันสูงสุด Me หรือ Me 2 (ขึ้นอยู่กับกลุ่มของระบบธาตุ)
| LiH | |
| NaH | MgH 2 |
| KH | CaH2 |
| RbH | SrH2 |
| CsH | BaH2 |
ทั้งอิออนและโมเลกุลไฮไดรด์เกือบทั้งหมด (ยกเว้น H 2 O และ HF) เป็นสารรีดิวซ์ แต่ไอโอนิกไฮไดรด์แสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ที่แรงกว่าโมเลกุลมาก
นอกจากไฮไดรด์แล้ว ไฮโดรเจนยังเป็นส่วนหนึ่งของไฮดรอกไซด์และเกลือบางชนิด คุณจะได้ทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติของสารประกอบไฮโดรเจนที่ซับซ้อนกว่านี้ในบทต่อไป
ผู้บริโภคหลักของไฮโดรเจนที่ผลิตในอุตสาหกรรมคือพืชสำหรับการผลิตแอมโมเนียและปุ๋ยไนโตรเจนซึ่งแอมโมเนียได้มาจากไนโตรเจนและไฮโดรเจนโดยตรง:
N 2 + 3H 2 2NH 3 ( NS, NS, Pt - ตัวเร่งปฏิกิริยา).
ในปริมาณมาก ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อให้ได้เมทิลแอลกอฮอล์ (เมทานอล) โดยปฏิกิริยา 2H 2 + CO = CH 3 OH ( NS, ZnO - ตัวเร่งปฏิกิริยา) เช่นเดียวกับในการผลิตไฮโดรเจนคลอไรด์ซึ่งได้โดยตรงจากคลอรีนและไฮโดรเจน:
H 2 + Cl 2 = 2HCl.
บางครั้งไฮโดรเจนถูกใช้ในโลหะวิทยาเป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะบริสุทธิ์ ตัวอย่างเช่น Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O
1. นิวเคลียสของ a) protium, b) ดิวเทอเรียม, c) เป็นอนุภาคอะไร
2. เปรียบเทียบพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมไฮโดรเจนกับพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมของธาตุอื่นๆ ธาตุใดมีไฮโดรเจนใกล้เคียงกับคุณลักษณะนี้มากที่สุด
3. ทำเช่นเดียวกันสำหรับพลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน
4. เปรียบเทียบทิศทางของโพลาไรซ์ของพันธะโควาเลนต์และสถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบ: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; ข) CH 4, SiH 4, GeH 4
5. เขียนสูตรไฮโดรเจนที่ง่ายที่สุด โมเลกุล โครงสร้าง และเชิงพื้นที่ อันไหนที่ใช้บ่อยที่สุด?
6. มีคนพูดว่า: "ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ" สิ่งนี้หมายความว่า? นิพจน์นี้สามารถนำมาใช้ตามตัวอักษรได้เมื่อใด และเมื่อใด ไม่ใช้นิพจน์นี้
7. ทำสูตรโครงสร้างของโพแทสเซียมและแคลเซียมไฮไดรด์ รวมทั้งแอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และไฮโดรเจนโบรไมด์
8. ทราบความร้อนโมลาร์ของการหลอมรวมและการกลายเป็นไอของไฮโดรเจน กำหนดค่าของปริมาณเฉพาะที่สอดคล้องกัน
9. สำหรับแต่ละปฏิกิริยาจากสี่ปฏิกิริยาที่แสดงคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของไฮโดรเจน ให้สร้างสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ หมายเหตุ ตัวออกซิไดซ์และรีดิวซ์
10. กำหนดมวลของสังกะสีที่ต้องการเพื่อให้ได้ไฮโดรเจน 4.48 ลิตรในห้องปฏิบัติการ
11. กำหนดมวลและปริมาตรของไฮโดรเจนที่สามารถหาได้จากส่วนผสมของมีเทนและไอน้ำ 30 ม. 3 ในอัตราส่วนปริมาตร 1: 2 โดยให้ผลผลิต 80%
12. สร้างสมการของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในอันตรกิริยาของไฮโดรเจน a) กับฟลูออรีน b) กับกำมะถัน
13. แบบแผนปฏิกิริยาต่อไปนี้แสดงคุณสมบัติทางเคมีหลักของไอออนิกไฮไดรด์:
ก) MH + O 2 MOH ( NS); ข) MH + Cl 2 MCl + HCl ( NS);
ค) MH + H 2 O MOH + H 2; ง) MH + HCl (p) MCl + H 2
M คือลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม หรือซีเซียม เขียนสมการของปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันถ้า M คือโซเดียม แสดงคุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียมไฮไดรด์ด้วยสมการปฏิกิริยา
14. ใช้วิธีการสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์ เขียนสมการของปฏิกิริยาต่อไปนี้ โดยแสดงคุณสมบัติการรีดิวซ์ของโมเลกุลไฮไดรด์บางตัว:
ก) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( NS); ข) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( NS); ค) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( NS).
10.2 ออกซิเจน
ในกรณีของไฮโดรเจน คำว่า "ออกซิเจน" เป็นชื่อของทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา นอกจากสารธรรมดาแล้ว " ออกซิเจน"(dioxygen) ธาตุเคมี ออกซิเจน ก่อตัวเป็นสารง่าย ๆ อีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า " โอโซน"(ไตรออกซิเจน). สิ่งเหล่านี้เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic สารออกซิเจนประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจน O 2 และสารโอโซนประกอบด้วยโมเลกุลของโอโซน O 3
ก) ออกซิเจนองค์ประกอบทางเคมี
ในแถวองค์ประกอบตามธรรมชาติ เลขลำดับของออกซิเจนคือ 8 ในระบบของธาตุ ออกซิเจนอยู่ในช่วงที่สองในกลุ่ม VIA
ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก ในเปลือกโลก ทุก ๆ วินาที อะตอมเป็นอะตอมออกซิเจน กล่าวคือ เศษส่วนของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และธรณีภาคของโลกอยู่ที่ประมาณ 50% ออกซิเจน (สาร) เป็นส่วนสำคัญของอากาศ สัดส่วนปริมาตรของออกซิเจนในอากาศคือ 21% ออกซิเจน (ธาตุ) เป็นส่วนหนึ่งของน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด เช่นเดียวกับพืชและสัตว์ ร่างกายมนุษย์มีออกซิเจนเฉลี่ย 43 กิโลกรัม
ออกซิเจนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป 3 ตัว (16 O, 17 O และ 18 O) ซึ่งไอโซโทปที่เบาที่สุด 16 O มีมากที่สุด ดังนั้น มวลอะตอมของออกซิเจนจึงใกล้เคียงกับ 16 D (15.9994 D)
b) อะตอมออกซิเจน
คุณคุ้นเคยกับลักษณะของอะตอมออกซิเจนดังต่อไปนี้
ตารางที่ 29.ความจุอะตอมของออกซิเจน
รัฐวาเลนซ์ |
ตัวอย่างสารเคมี |
|||
อัล 2 O 3, เฟ 2 O 3, Cr 2 O 3 * |
||||
–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 |
|||
NaOH, KOH, Ca (OH) 2, Ba (OH) 2 |
||||
Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3 |
* ออกไซด์เหล่านี้ถือเป็นสารประกอบไอออนิกได้เช่นกัน
** อะตอมออกซิเจนในโมเลกุลไม่อยู่ในสถานะเวเลนซ์ที่กำหนด นี่เป็นเพียงตัวอย่างของสารที่มีสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนเท่ากับศูนย์
พลังงานไอออไนเซชันสูง (เช่นไฮโดรเจน) ไม่รวมการก่อตัวของไอออนบวกอย่างง่ายจากอะตอมออกซิเจน พลังงานความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนค่อนข้างสูง (เกือบสองเท่าของไฮโดรเจน) ซึ่งมีแนวโน้มที่อะตอมออกซิเจนจะเกาะติดกับอิเล็กตรอนและความสามารถในการสร้างประจุลบ O 2A แต่พลังงานของความสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนกับอะตอมออกซิเจนก็ยังน้อยกว่าของอะตอมของฮาโลเจนและแม้แต่องค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่ม VIA ดังนั้นออกซิเจนแอนไอออน ( ออกไซด์ของไอออน) มีอยู่เฉพาะในสารประกอบของออกซิเจนกับธาตุ ซึ่งอะตอมที่บริจาคอิเล็กตรอนได้ง่ายมาก
อะตอมของออกซิเจนสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้สองพันธะโดยการทำให้อิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จับคู่เข้าสังคม เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะกระตุ้น อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวสองคู่สามารถเข้าสู่ปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้บริจาคและผู้รับเท่านั้น อะตอมของออกซิเจนสามารถอยู่ในสถานะความจุหนึ่งในห้าสถานะ (ตารางที่ 29) โดยไม่คำนึงถึงความหลายหลากของพันธะและการผสมข้ามพันธุ์
ลักษณะเฉพาะของอะตอมออกซิเจนมากที่สุดคือสถานะเวเลนซ์ด้วย W k = 2 นั่นคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์สองพันธะเนื่องจากอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีคู่
อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่สูงมากของอะตอมออกซิเจน (สูงกว่า - สำหรับฟลูออรีนเท่านั้น) นำไปสู่ความจริงที่ว่าในสารประกอบส่วนใหญ่ออกซิเจนมีสถานะออกซิเดชันของ –II มีสารที่ออกซิเจนแสดงค่าอื่นๆ ของสถานะออกซิเดชัน ซึ่งบางส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 29 เป็นตัวอย่าง และความเสถียรเชิงเปรียบเทียบแสดงในรูปที่ 10.3.
c) โมเลกุลออกซิเจน
มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่าโมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิก O 2 มีอิเล็กตรอนที่ไม่คู่กันสองตัว การใช้วิธีการของพันธะเวเลนซ์ทำให้ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลนี้ได้ อย่างไรก็ตาม พันธะในโมเลกุลออกซิเจนนั้นใกล้เคียงกับคุณสมบัติของโควาเลนต์ โมเลกุลออกซิเจนไม่มีขั้ว ระยะห่างระหว่างอะตอม ( NS o – o = 1.21 A = 121 nm) น้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมที่เชื่อมโยงกันด้วยพันธะธรรมดา พลังงานจับกับฟันกรามค่อนข้างสูงและมีจำนวน 498 kJ / mol
ง) ออกซิเจน (สาร)
ภายใต้สภาวะปกติ ออกซิเจนจะเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ออกซิเจนที่เป็นของแข็งละลายที่ 55 K (–218 ° C) และออกซิเจนเหลวเดือดที่ 90 K (–183 ° C)
พันธะระหว่างโมเลกุลในออกซิเจนที่เป็นของแข็งและของเหลวค่อนข้างจะแข็งแรงกว่าในไฮโดรเจน โดยสังเกตได้จากช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นสำหรับการมีอยู่ของออกซิเจนเหลว (36 ° C) และสูงกว่าไฮโดรเจน ความร้อนจากโมลของการหลอมเหลว (0.446 kJ / mol) และ การกลายเป็นไอ (6, 83 kJ / mol)
ออกซิเจนละลายได้เล็กน้อยในน้ำ: ที่ 0 ° C ออกซิเจน (แก๊ส) เพียง 5 ปริมาตรเท่านั้นละลายในน้ำ 100 ปริมาตร (ของเหลว!)
มีแนวโน้มสูงที่อะตอมของออกซิเจนจะเกาะกับอิเล็กตรอนและมีอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงทำให้ความจริงที่ว่าออกซิเจนแสดงเฉพาะคุณสมบัติในการออกซิไดซ์เท่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้เด่นชัดเป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูง
ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิด: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( NS);
อโลหะ: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
และสารเชิงซ้อน: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2
ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาดังกล่าว ออกไซด์ต่างๆ ได้มา (ดูบทที่ II § 5) แต่โลหะอัลคาไลที่ออกฤทธิ์ เช่น โซเดียม จะถูกแปลงเป็นเปอร์ออกไซด์โดยการเผาไหม้:
2Na + O 2 = นา 2 O 2
สูตรโครงสร้างของผลลัพธ์ที่ได้คือโซเดียมเปอร์ออกไซด์ (Na) 2 (O-O)
สะเก็ดไฟที่คุกรุ่นอยู่ในออกซิเจน ลุกเป็นไฟ เป็นวิธีที่สะดวกและง่ายในการตรวจหาออกซิเจนบริสุทธิ์
ในอุตสาหกรรม ออกซิเจนจะได้รับจากอากาศโดยการแก้ไข (การกลั่นแบบซับซ้อน) และในห้องปฏิบัติการโดยทำให้สารประกอบที่มีออกซิเจนบางชนิดสลายตัวด้วยความร้อน ตัวอย่างเช่น
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - ตัวเร่งปฏิกิริยา);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
และนอกจากนี้ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิห้อง: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 -ตัวเร่งปฏิกิริยา)
ออกซิเจนบริสุทธิ์ถูกใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการที่เกิดออกซิเดชันและสร้างเปลวไฟที่อุณหภูมิสูง ในจรวดจะใช้ออกซิเจนเหลวเป็นตัวออกซิไดเซอร์
ออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์ ภายใต้สภาวะปกติ บุคคลมีออกซิเจนเพียงพอสำหรับหายใจ แต่ในสภาวะที่มีอากาศไม่เพียงพอหรือไม่มีอากาศเลย (ในเครื่องบิน ระหว่างการดำน้ำ ในยานอวกาศ ฯลฯ) ส่วนผสมของก๊าซพิเศษที่มีออกซิเจนจะเตรียมไว้สำหรับการหายใจ ออกซิเจนยังใช้ในยาสำหรับโรคที่ทำให้หายใจลำบาก
จ) โอโซนและโมเลกุลของโอโซน
โอโซน O 3 เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic ครั้งที่สอง
โมเลกุลโอโซนไตรอะตอมมีโครงสร้างเชิงมุมอยู่ตรงกลางระหว่างโครงสร้างทั้งสองซึ่งแสดงโดยสูตรต่อไปนี้:
โอโซนเป็นก๊าซสีน้ำเงินเข้มที่มีกลิ่นฉุน เนื่องจากมีฤทธิ์ออกซิเดชันที่แรง จึงเป็นพิษ โอโซนจะ "หนัก" กว่าออกซิเจนหนึ่งเท่าครึ่งและมากกว่าออกซิเจนเล็กน้อย เราจะละลายในน้ำ
โอโซนก่อตัวขึ้นในบรรยากาศจากออกซิเจนระหว่างการปล่อยฟ้าผ่าด้วยไฟฟ้า:
3O 2 = 2O 3 ().
ที่อุณหภูมิปกติ โอโซนจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นออกซิเจน และเมื่อถูกความร้อน กระบวนการนี้จะเกิดการระเบิดขึ้น
โอโซนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกที่เรียกว่า "ชั้นโอโซน" ซึ่งช่วยปกป้องทุกชีวิตบนโลกจากอันตรายจากรังสีดวงอาทิตย์
ในบางเมือง ใช้โอโซนแทนคลอรีนในการฆ่าเชื้อ (กำจัดการปนเปื้อน) น้ำดื่ม
วาดสูตรโครงสร้างของสารต่อไปนี้: 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 ตั้งชื่อสารเหล่านี้ อธิบายสถานะเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจนในสารประกอบเหล่านี้
กำหนดความจุและสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม
2. ทำสมการของปฏิกิริยาการเผาไหม้ในออกซิเจนของลิเธียม แมกนีเซียม อลูมิเนียม ซิลิกอน ฟอสฟอรัสแดง และซีลีเนียม (อะตอมของซีลีเนียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะออกซิเดชัน + IV อะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ - ไปสู่สถานะออกซิเดชันสูงสุด) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทใดของออกไซด์?
3. สามารถรับโอโซนได้กี่ลิตร (ภายใต้สภาวะปกติ) a) จากออกซิเจน 9 ลิตร b) จากออกซิเจน 8 กรัม?
น้ำเป็นสารที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก มวลน้ำของโลกอยู่ที่ประมาณ 10 18 ตัน น้ำเป็นพื้นฐานของไฮโดรสเฟียร์ของโลกของเรานอกจากนี้ยังมีอยู่ในชั้นบรรยากาศในรูปแบบของน้ำแข็งที่ก่อตัวเป็นขั้วขั้วโลกของโลกและธารน้ำแข็งอัลไพน์และยังเป็นส่วนหนึ่งของหินต่างๆ สัดส่วนมวลของน้ำในร่างกายมนุษย์ประมาณ 70%
น้ำเป็นสารชนิดเดียวที่มีชื่อเฉพาะในสถานะการรวมตัวทั้งสามสถานะ
โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลน้ำ (รูปที่ 10.4 NS) เราได้ศึกษาในรายละเอียดก่อนหน้านี้ (ดู § 7.10)
เนื่องจากขั้วของพันธะ O – H และรูปร่างเชิงมุม โมเลกุลของน้ำจึงเป็น ขั้วไฟฟ้า.
เพื่อกำหนดลักษณะขั้วของไดโพลไฟฟ้า ปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า " โมเมนต์ไฟฟ้าของไดโพลไฟฟ้า "หรือเพียงแค่ " โมเมนต์ไดโพล ".
ในวิชาเคมี โมเมนต์ไดโพลวัดเป็น Debyes: 1 D = 3.34 10-30 ซ.ล. NS
ในโมเลกุลของน้ำ มีพันธะโควาเลนต์สองขั้ว นั่นคือ ไดโพลไฟฟ้าสองขั้ว ซึ่งแต่ละอันมีโมเมนต์ไดโพลของตัวเอง (และ) โมเมนต์ไดโพลทั้งหมดของโมเลกุลเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของโมเมนต์ทั้งสองนี้ (รูปที่ 10.5):
(H 2 O) = 
,
ที่ไหน NS 1 และ NS 2 - ประจุบางส่วน (+) บนอะตอมไฮโดรเจน และ - ระยะทางระหว่างอะตอม O - H ในโมเลกุล เพราะ NS 1 = NS 2 = NS, ก, แล้ว
ช่วงเวลาไดโพลที่กำหนดโดยการทดลองของโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลอื่นๆ จะแสดงไว้ในตาราง
ตารางที่ 30.โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลขั้วบางส่วน
โมเลกุล |
โมเลกุล |
โมเลกุล |
|||
เมื่อพิจารณาถึงธรรมชาติไดโพลของโมเลกุลของน้ำ มักจะแสดงแผนผังดังนี้:
น้ำบริสุทธิ์เป็นของเหลวไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น ลักษณะทางกายภาพที่สำคัญบางประการของน้ำแสดงไว้ในตาราง
ตารางที่ 31.ลักษณะทางกายภาพบางประการของน้ำ
ค่าโมลาร์ฮีตของการหลอมรวมและการกลายเป็นไอจำนวนมาก (ลำดับความสำคัญที่สูงกว่าค่าของไฮโดรเจนและออกซิเจน) บ่งชี้ว่าโมเลกุลของน้ำ ทั้งในของแข็งและของเหลว ถูกผูกมัดอย่างแน่นหนา การเชื่อมต่อเหล่านี้เรียกว่า " พันธะไฮโดรเจน ".
ไดโพลไฟฟ้า โมเมนต์ไดโพล พันธะขั้ว ขั้วโมเลกุล
มีเวเลนซ์อิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนกี่ตัวที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลของน้ำ?
2.เมื่อมีการทับซ้อนกันของออร์บิทัลใดที่เป็นพันธะระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำ
3. สร้างไดอะแกรมของการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 คุณพูดอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลนี้ได้บ้าง
4. ระยะทางระหว่างอะตอมในโมเลกุล HF, HCl และ HBr คือ 0.92 ตามลำดับ 1.28 และ 1.41 ใช้ตารางโมเมนต์ไดโพล คำนวณและเปรียบเทียบประจุบางส่วนของอะตอมไฮโดรเจนในโมเลกุลเหล่านี้
5. ระยะห่างระหว่างอะตอม S - H ในโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์เท่ากับ 1.34 และมุมระหว่างพันธะคือ 92 ° กำหนดค่าของประจุบางส่วนในอะตอมของกำมะถันและไฮโดรเจน คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับการผสมพันธุ์ของวาเลนซ์ออร์บิทัลของอะตอมกำมะถันได้บ้าง
10.4. พันธะไฮโดรเจน
ดังที่คุณทราบแล้ว เนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของไฮโดรเจนและออกซิเจน (2.10 และ 3.50) อะตอมของไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้ำจึงมีประจุบางส่วนที่เป็นบวกมาก ( NSชั่วโมง = 0.33 อี) และอะตอมของออกซิเจนมีประจุบางส่วนเป็นลบมากกว่าเดิม ( NSชั่วโมง = -0.66 อี). โปรดจำไว้ว่าอะตอมออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียวต่อ sp 3-ไฮบริด AO อะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลน้ำหนึ่งถูกดึงดูดไปยังอะตอมออกซิเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง และนอกจากนี้ อะตอมไฮโดรเจน 1s-AO ที่ว่างเปล่าครึ่งหนึ่งยังยอมรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งของอะตอมออกซิเจน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลทำให้เกิดพันธะระหว่างโมเลกุลชนิดพิเศษขึ้น - พันธะไฮโดรเจน
ในกรณีของน้ำ พันธะไฮโดรเจนสามารถแสดงเป็นแผนผังได้ดังนี้
ในสูตรโครงสร้างสุดท้าย จุดสามจุด (เส้นประ ไม่ใช่อิเล็กตรอน!) แสดงพันธะไฮโดรเจน
พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงแต่มีอยู่ระหว่างโมเลกุลของน้ำเท่านั้น มันถูกสร้างขึ้นหากตรงตามเงื่อนไขสองประการ:
1) มีพันธะ N – E ขั้วอย่างแรงในโมเลกุล (E เป็นสัญลักษณ์ของอะตอมขององค์ประกอบอิเล็กโตรเนกาทีฟที่เพียงพอ)
2) มีอะตอม E ในโมเลกุลที่มีประจุลบบางส่วนขนาดใหญ่และมีอิเล็กตรอนคู่เดียว
ธาตุ E อาจเป็นฟลูออรีน ออกซิเจน และไนโตรเจน พันธะไฮโดรเจนจะอ่อนตัวลงมากหาก E เป็นคลอรีนหรือกำมะถัน
ตัวอย่างของสารที่มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล: ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ แอมโมเนียที่เป็นของแข็งหรือของเหลว เอทิลแอลกอฮอล์ และอื่นๆ อีกมากมาย
ในไฮโดรเจนฟลูออไรด์เหลว โมเลกุลของมันถูกเชื่อมโยงด้วยพันธะไฮโดรเจนในสายที่ค่อนข้างยาว และเครือข่ายสามมิติจะก่อตัวขึ้นในแอมโมเนียที่เป็นของเหลวและของแข็ง
ในแง่ของความแข็งแรง พันธะไฮโดรเจนเป็นตัวกลางระหว่างพันธะเคมีกับพันธะระหว่างโมเลกุลประเภทอื่นๆ พลังงานโมลาร์ของพันธะไฮโดรเจนมักอยู่ในช่วง 5 ถึง 50 kJ / mol
ในน้ำที่เป็นของแข็ง (ซึ่งก็คือผลึกน้ำแข็ง) อะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกพันธะกับไฮโดรเจนกับอะตอมของออกซิเจน โดยที่อะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอมจะสร้างพันธะไฮโดรเจนสองพันธะ (โดยใช้อิเล็กตรอนคู่โดดเดี่ยวทั้งคู่) โครงสร้างนี้ทำให้น้ำแข็ง "หลวม" เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำที่เป็นของเหลว ซึ่งพันธะไฮโดรเจนบางส่วนแตกสลาย และโมเลกุลสามารถ "อัด" ได้ค่อนข้างหนาแน่นกว่า คุณลักษณะของโครงสร้างของน้ำแข็งนี้อธิบายได้ว่าทำไมน้ำในสถานะของแข็งจึงมีความหนาแน่นต่ำกว่าในสถานะของเหลวซึ่งแตกต่างจากสารอื่นๆ ส่วนใหญ่ น้ำถึงความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 ° C - ที่อุณหภูมินี้พันธะไฮโดรเจนจำนวนมากแตกออกและการขยายตัวทางความร้อนยังคงไม่มีผลกระทบอย่างมากต่อความหนาแน่น
พันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญมากในชีวิตของเรา ลองนึกภาพสักครู่ว่าพันธะไฮโดรเจนหยุดก่อตัวแล้ว นี่คือผลที่ตามมาบางส่วน:
- น้ำที่อุณหภูมิห้องจะกลายเป็นก๊าซ เนื่องจากจุดเดือดจะลดลงเหลือประมาณ –80 ° C;
- อ่างเก็บน้ำทั้งหมดจะแข็งตัวจากด้านล่าง เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำแข็งจะมากกว่าความหนาแน่นของน้ำที่เป็นของเหลว
- เกลียวคู่ของ DNA จะหยุดอยู่และอื่น ๆ อีกมากมาย
ตัวอย่างที่ให้มาก็เพียงพอที่จะเข้าใจว่าในกรณีนี้ ธรรมชาติบนโลกของเราจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
พันธะไฮโดรเจน สภาพของการก่อตัว
สูตรของเอทิลแอลกอฮอล์คือ CH 3 –CH 2 –O – H. พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโมเลกุลต่าง ๆ ของสารนี้ วาดสูตรโครงสร้างเพื่อแสดงการก่อตัว
2. พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงมีอยู่ในสารแต่ละชนิดเท่านั้น แต่ยังอยู่ในสารละลายด้วย แสดงด้วยความช่วยเหลือของสูตรโครงสร้างว่าพันธะไฮโดรเจนก่อตัวอย่างไรในสารละลายที่เป็นน้ำของ a) แอมโมเนีย b) ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ c) เอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์) = 2H 2 O.
ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นในน้ำอย่างต่อเนื่องและในอัตราที่เท่ากัน ดังนั้นจึงมีความสมดุลในน้ำ: 2H 2 O AH 3 O + OH
ยอดคงเหลือนี้เรียกว่า สมดุลของ autoprotolysisน้ำ.
ปฏิกิริยาโดยตรงของกระบวนการที่ย้อนกลับได้นี้คือดูดความร้อน ดังนั้นเมื่อถูกความร้อน โปรโตไลซิสอัตโนมัติจะเพิ่มขึ้น แต่ที่อุณหภูมิห้อง สมดุลจะเลื่อนไปทางซ้าย กล่าวคือ ความเข้มข้นของไอออน H 3 O และ OH นั้นน้อยมาก พวกเขามีค่าเท่ากับอะไร?
ตามกฎหมายของมวลชนรักษาการ
แต่เนื่องจากจำนวนโมเลกุลของน้ำที่ทำปฏิกิริยาไม่มีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนโมเลกุลของน้ำทั้งหมด จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าความเข้มข้นของน้ำในระหว่างการทำปฏิกิริยาอัตโนมัติแทบไม่เปลี่ยนแปลง และ 2 = const ความเข้มข้นต่ำของไอออนที่มีประจุตรงข้ามกันในน้ำบริสุทธิ์อธิบายว่าทำไมของเหลวนี้ถึงแม้จะไม่ดี แต่ก็ยังนำกระแสไฟฟ้าได้
กระบวนการอัตโนมัติของน้ำ ค่าคงที่ของกระบวนการอัตโนมัติ (ผลิตภัณฑ์ไอออนิก) ของน้ำ
ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของแอมโมเนียเหลว (จุดเดือด –33 ° C) คือ 2 · 10 –28 สร้างสมการสำหรับการสร้างอัตโนมัติของแอมโมเนีย กำหนดความเข้มข้นของแอมโมเนียมไอออนในแอมโมเนียเหลวบริสุทธิ์ สารใดมีค่าการนำไฟฟ้าสูงสุด น้ำหรือแอมโมเนียเหลว
1. ได้รับไฮโดรเจนและการเผาไหม้ (คุณสมบัติลด)
2. ได้รับออกซิเจนและการเผาไหม้ของสารในนั้น (คุณสมบัติในการออกซิไดซ์)