Водород

Атом, молекула, ядерные свойства.

Строение атома.

В центре атома находится положительное заряженное ядро. Вокруг вращается отрицательно заряженный электрон.

Электронная формула: 1s1

m прот. = 1,00783 (а.е.м.)

m нейтр.= 1,00866 (а.е.м.)

m протона = m электрона

Изотопы.

Изотоп: 3Н (тритий - лат. Tritium, от греч. tritos — третий), T.

Краткая характеристика: сверхтяжелый радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 3. Период полураспада 12,35 года. Открыт английскими учеными Э. Резерфордом, М. Л. Олифантом и П. Хартеком в 1934. Входит в состав термоядерного заряда. Распространение в природе.

Число протонов в ядре - 1. Число нейтронов в ядре - 2. Число нуклонов - 3.Е связи = 931,5(1*m пр.+2*m нейтр-М(Н3)) = 23,43 (МЭВ)Е удельн. = Е связи/N нуклонов = 7,81 (МЭВ/нукл.)

Альфа-распад невозможенБета-распад: H(Z=1,M=3)-->He(Z=2,M=3)+e(Z=-1,M=0)-0,47(МЭВ)Позитронный распад невозможенЭлектронный захват невозможен

Изотоп: 2H (дейтерий - лат. deuterium, от греч. deuteros — второй), D.

Краткая характеристика: тяжелый водород, стабильный изотоп водорода с массовым числом 2. Ядро атома (дейтрон) состоит из протона и нейтрона. С кислородом образует тяжелую воду. Открыт Г. Юри в 1932.

Изотоп: 1H (протий - лат. Protium от греч. protos — первый).

Краткая характеристика: стабильный и наиболее распространенный (99,98%) изотоп водорода с массовым числом 1. Ядро атома протия — протон.

Химические свойства водорода.

Атом водорода имеет всего один электрон, поэтому при образовании химических соединений может легко отдавать его, либо образовывать одну общую электронную пару, либо присоединять еще один электрон, образуя двухэлектронную внешнюю оболочку, как у благородного газа гелия. Из-за малого заряда ядра атом водорода сравнительно слабо притягивает электроны и может присоединять их только в том случае, когда другой элемент легко их отдает. Такими элементами являются щелочные и щелочноземельные металлы, которые при нагревавши в атмосфере водорода образуют солеобразные соединения - гидриды:

2 К+ Н2 = 2 КН (гидрид калия)Са + Н2 = СаН2 (гидрид кальция) Для водорода более характерны соединения, в которых он проявляет положительную степень окисления. Он взаимодействует со многими неметаллами. В зависимости от активности неметаллов реакция может протекать с различной скоростью. Так, со фтором водород взаимодействует всегда со взрывом:F2 + H2 = 2 НF {фтороводород) Хлор взаимодействует с водородом значительно спокойнее: в темноте и без нагревания реакция протекает довольно медленно, на свету - значительно быстрее, а при наличии инициатора (искра, нагревание) - моментально и со взрывом. Поэтому смесь хлора и водорода является гремучей и требует чрезвычайной осторожности в обращении. Водород хорошо горит в атмосфере хлора. Во всех случаях реакция водорода с хлором протекает по уравнениюН2 + Сl2 = 2 НСl (хлороводород) С бромом и иодом водород реагирует очень медленно.

С другими неметаллами водород реагирует либо при высокой температуре, либо при высоких. температуре и давлении. Например, с серой водород реагирует только при нагревании, а с азотом - при нагревании и высоком давлении:Н2 + S = Н2S (сероводород )3 H2 + N2 = 2 NН3 (аммиак) Водород может отнимать кислород или галогены от многих металлов и неметаллов. В этом случае он выступает как восстановитель:

СuСl2 + Н2 = Сu + 2 НСl Эти реакции используются в металлургии для получения свободных металлов. Они, как правило, протекают при высоких температурах. Чем активнее металл, тем более высокая температура требуется для его восстановления. Водород не поддерживает горение обычных горючих веществ (являющихся соединениями углерода). Так, зажжённая свеча гаснет в нём. Однако, например, кислород горит в атмосфере водорода. Отсюда видна относительность понятия "поддерживает" или "не поддерживает" горения. Обычно его относят именно к горению соединений углерода.

Сам водород горит и в чистом кислороде, и на воздухе, причём продуктом сгорания является вода. При поджигании смеси обоих газов ("гремучего газа") взаимодействие протекает со взрывом. Если вместо поджигания привести эту смесь в соприкосновение с очень малым количеством мелко раздробленной платины (играющей роль катализатора), то реакция протекает быстро, но спокойно.

Реакция образования воды из водорода и кислорода сильно экзотермична:

2 Н2 + О2 = 2 Н2О + 573 кДж Помимо прямого соединения с кислородом водород способен отнимать его от оксидов многих элементов: Cu, Pb, Hg и др. В результате из оксида получается свободный элемент, например:

СuO + H2 = H2O + Cu + 130 кДж.

Однако эти реакции, в которых водород выступает как восстановитель, протекают лишь при нагревании. При высоких давлениях водород вытесняет некоторые металлы также из растворов их солей.

Опыт показывает, что химическая активность водорода иногда сильно повышается. Это наблюдается тогда, когда реагирующие с ним вещества находятся в непосредственном контакте с выделяющимся водородом. Повышенную активность такого водорода "в момент выделения" ("in statu nascendi") объясняется тем, что реагируют не молекулы Н2, а атомы. Действительно, при реакциях получения водорода (например, действием цинка на кислоту) первоначально выделяются именно отдельные атомы. Если же у места их выделения имеется вещество, способное с ними реагировать, то такая реакция может происходить без предварительного образования молекул Н2.

Это представление было косвенно подтверждено, когда удалось получить атомарный водород в газообразном состоянии и изучить его реакционную способность. Оказалось, что он значительно активнее молекулярного. Так, атомарный водород уже при обычных условиях соединяется с серой, фосфором, мышьяком и т. д., восстанавливает оксиды многих металлов, вытесняет некоторые металлы (Cu, Pb, Ag и др.) из их солей и вступает в другие химические реакции, на которые при тех же условиях не способен обычный молекулярный водород.

При химических взаимодействиях с участием обычного водорода молекула его должна распадаться на атомы. Но сама реакция такого распада (диссоциация на атомы) сильно эндотермична:

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: греция реферат, контрольные 8 класс.





1  2  3 | Следующая страница реферата