Väteoxid: beredning och egenskaper

2024 Författare: Angel Austin | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-17 05:42

Det viktigaste och mest utbredda ämnet på vår planet är naturligtvis vatten. Vad kan jämföras med det i betydelse? Det är känt att livet på jorden blev möjligt först med tillkomsten av vätska. Vad är vatten (väteoxid) ur kemisk synvinkel? Vad består den av och vilka egenskaper har den? Låt oss försöka förstå den här artikeln.

Väte och dess föreningar

Den lättaste atomen i hela det periodiska systemet är väte. Den intar också en dubbel position, som ligger både i undergruppen av halogener och i den första gruppen av alkalimetaller. Vad förklarar sådana funktioner? Den elektroniska strukturen av skalet av dess atom. Den har bara en elektron, som är fri att både lämna och fästa en annan till sig själv, bilda ett par och fullborda den yttre nivån.

Det är därför de huvudsakliga och enda oxidationstillstånden för detta element är +1 och -1. Den reagerar lätt med metaller och bildar hydrider - fasta icke-flyktiga s altliknande föreningar med vit färg.

Men väte bildar också lätt flyktiga molekyler av ämnen som interagerar med icke-metaller. Till exempel:

• vätesulfid H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ och andra.

I allmänhet bildar väte ganska många föreningar. Det viktigaste ämnet som det ingår i är dock väteoxid, vars formel är H₂O. Detta är den mest kända föreningen som även en grundskoleelev som ännu inte är bekant med kemi känner igen av formeln. När allt kommer omkring är vatten (och detta är den högsta väteoxiden) inte bara ett vanligt ämne, utan också en källa till liv på vår planet.

Själva namnet på grundämnet återspeglar dess huvudsakliga väsen - väte, det vill säga "föder vatten". Liksom alla andra oxider är denna också en binär förening med ett antal fysikaliska och kemiska egenskaper. Dessutom finns det speciella egenskaper som skiljer vatten från alla andra föreningar.

Också en viktig klass av föreningar som bildar väte är syror, både organiska och mineraliska.

Kemiska egenskaper hos väte

Från kemisk aktivitetssynpunkt är väte ett ganska starkt reduktionsmedel. I många reaktioner uppvisar den just sådana egenskaper. Men när den interagerar med ännu starkare metaller blir den ett oxidationsmedel.

Mycket viktigt inom industrin är interaktionen mellan väte och metalloxider. Detta är trots allt ett av sätten att få det senare i sin renaste form. Hydrogenthermy är en metallurgisk metod för syntes av rena metaller från deras oxider genom reduktion med väte.

Reaktionen mellan väte och oxid har följande allmänna form:Jag_xO_y + H₂=H₂O + Jag.

Det här är naturligtvis inte det enda sättet att syntetisera rena metaller. Det finns andra. Men reduktionen av oxider med väte är en energimässigt ganska lönsam och okomplicerad produktionsprocess som har fått bred tillämpning.

Intressant är också det faktum att när den blandas med luft kan vätgas bilda en mycket explosiv blandning. Dess namn är explosiv gas. För att göra detta bör blandningen göras med en hastighet av två volymer väte per syre.

Vatten är väteoxid

Det faktum att denna oxid är mycket viktig har vi redan nämnt flera gånger. Låt oss nu karakterisera det i termer av kemi. Tillhör denna förening verkligen denna klass av oorganiska ämnen?

För att göra detta kommer han att försöka skriva formeln lite annorlunda: H₂O=HON. Kärnan är densamma, antalet atomer är detsamma, men nu är det uppenbart att vi har hydroxid framför oss. Vilka egenskaper ska den ha? Tänk på dissociationen av föreningen:

NON=H⁺ + OH^-.

Följaktligen är egenskaperna sura, eftersom vätekatjoner finns i lösningen. Dessutom kan de inte vara basiska, eftersom alkalier bara bildar metaller.

Därför är ett annat namn som har väteoxid en syreh altig syra av den enklaste sammansättningen. Eftersom sådana komplexa sammanflätningar är karakteristiska för en given molekyl, kommer därför dess egenskaper att vara speciella. Och fastigheterna stöts bortstrukturen på molekylen, så vi kommer att analysera den.

Strukturen av vattenmolekylen

För första gången tänkte Niels Bohr på den här modellen, och han äger företräde och författarskap i denna fråga. De installerade följande egenskaper.

1. Vattenmolekylen är en dipol, eftersom grundämnena som utgör den skiljer sig mycket åt i elektronegativitet.
2. Dess triangulära form, väten vid basen och syre i toppen.
3. På grund av denna struktur kan detta ämne bilda vätebindningar, både mellan molekyler med samma namn, och med andra föreningar som har ett starkt elektronegativt element i sin sammansättning.

Se hur väteoxiden i fråga ser ut schematiskt på bilden nedan.

Fysiska egenskaper hos väteoxid

Flera huvudegenskaper kan identifieras.

1. Aggregeringstillstånd: gasformig - ånga, flytande, fast - snö, is.
2. Kokpunkt - 100⁰C (99, 974).
3. Smältpunkt - 0⁰C.
4. Vattnet kan krympa när det värms upp i temperaturintervallet 0-4⁰C. Detta förklarar bildandet av is på ytan, som har en lägre densitet och bevarandet av liv under tjockleken av väteoxid.
5. Hög värmekapacitet men mycket låg värmeledningsförmåga.
6. I flytande tillstånd uppvisar väteoxid viskositet.
7. Ytspänning och bildandet av negativelektrisk potential på vattenytan.

Som vi noterade ovan beror egenskaperna hos fastigheterna på strukturen. Så här. Förmågan att bilda vätebindningar har lett till liknande egenskaper hos denna förening.

Väteoxid: kemiska egenskaper

Ur kemisynpunkt är vattnets aktivitet ganska hög. Speciellt när det kommer till reaktioner som åtföljs av uppvärmning. Vad kan väteoxid reagera med?

1. Med metaller, som i en serie spänningar är upp till väte. Samtidigt, med de mest aktiva (upp till aluminium), behövs inga speciella förhållanden, och de med lägre reducerande förmåga reagerar endast med ånga. De som står efter väte kan inte alls ingå i sådana interaktioner.
2. Med icke-metaller. Inte med alla, men med majoriteten. Till exempel, i en atmosfär av fluor, brinner vatten med en violett låga. Reaktion är också möjlig med klor, kol, kisel och andra atomer.
3. Med metalloxider (basiska) och sura (icke-metaller). Alkalier respektive syror bildas. Bland metaller är representanter för de två första grupperna av huvudundergrupperna kapabla till sådana reaktioner, förutom magnesium och beryllium. Icke-metaller som bildar sura oxider interagerar med vatten alla. Undantaget är flodsand - SiO₂.

Reaktionsekvationen för väteoxid är som ett exempel: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Utbredning i naturen

Vi har redan fått reda på att detta ämne -den mest utbredda i världen. Låt oss ange procentandelen i objekt.

1. Ungefär 70 % av kroppsvikten hos människor och däggdjur. En del fauna består av cirka 98 % väteoxid (maneter).
2. 71 % av jorden är täckt med vatten.
3. Den största massan är havens vatten.
4. Omkring 2 % finns i glaciärer.
5. 0, 63 % underground.
6. 0,001 % är atmosfäriskt (dimma).
7. Växtkroppen består av 50 % vatten, vissa arter ännu mer.
8. Många föreningar förekommer som kristallina hydrater som innehåller bundet vatten.

Denna lista kan fortsätta under lång tid, eftersom det är svårt att komma ihåg något som inte innehåller vatten eller en gång inte gjorde det. Eller bildas utan deltagande av denna oxid.

Metoder för att erhålla

Att skaffa väteoxid har inget industriellt värde. När allt kommer omkring är det lättare att använda färdiga källor - floder, sjöar och andra vattendrag än att spendera en enorm mängd energi och reagenser. Därför är det i laboratoriet endast lämpligt att få destillerat, högrent vatten.

För dessa ändamål används vissa enheter, till exempel destillationskuber. Sådant vatten är nödvändigt för att utföra många kemiska interaktioner, eftersom obehandlat vatten innehåller en stor mängd föroreningar, s alter, joner.

Biologisk roll

Att säga att vatten används överallt är en underdrift. Det är otänkbart att föreställa sig sitt liv utan denna koppling. Frånmorgon och fram till kvällen, en person använder den ständigt för både hushålls- och industriändamål.

Egenskaperna hos väteoxid innebär att den används som ett universellt lösningsmedel. Och inte bara i laboratoriet. Men också i levande varelser, där tusentals biokemiska reaktioner äger rum varje sekund.

Vattnet i sig är också en deltagare i många synteser, det fungerar också som en biprodukt från dem. Varje människa på jorden passerar omkring 50 ton av detta fantastiska ämne på 60 år!

Använd väteoxid:

• i alla branscher;
• medicin;
• kemiska synteser;
• i alla typer av industrier;
• hushållsbehov;
• jordbruk.

Det är svårt att definiera ett område i livet där du kan klara dig utan vatten. De enda levande varelser som inte har väteoxid i sin sammansättning och lever utan det är virus. Det är därför det är svårt för en person att bekämpa dessa organismer.