Hidrojen oksit: hazırlama ve özellikleri

2024 Yazar: Angel Austin | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 05:44

Gezegenimizdeki en önemli ve yaygın madde elbette sudur. Önem açısından onunla ne karşılaştırılabilir? Dünya üzerindeki yaşamın ancak sıvının ortaya çıkmasıyla mümkün olduğu bilinmektedir. Kimyasal açıdan su (hidrojen oksit) nedir? Nelerden oluşur ve hangi özelliklere sahiptir? Bu makaleyi anlamaya çalışalım.

Hidrojen ve bileşikleri

Periyodik tablonun tamamındaki en hafif atom hidrojendir. Ayrıca, hem halojenlerin alt grubunda hem de birinci alkali metal grubunda yer alan ikili bir konuma sahiptir. Bu tür özellikleri ne açıklar? Atomunun kabuğunun elektronik yapısı. Sadece bir elektronu vardır, hem ayrılmakta hem de bir diğerini kendisine bağlamakta serbesttir, bir çift oluşturur ve dış seviyeyi tamamlar.

İşte bu yüzden bu elementin ana ve tek oksidasyon durumları +1 ve -1'dir. Metallerle kolayca reaksiyona girerek hidrürler oluşturur - beyaz renkte katı, uçucu olmayan tuz benzeri bileşikler.

Ancak, hidrojen ayrıca metal olmayanlarla etkileşime girerek kolayca uçucu madde molekülleri oluşturur. Örneğin:

• hidrojen sülfür H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ ve diğerleri.

Genel olarak, hidrojen oldukça fazla bileşik oluşturur. Ancak içinde bulunduğu en önemli madde, formülü H₂O olan hidrojen oksittir. Bu, henüz kimyaya aşina olmayan bir ilkokul öğrencisinin bile formülden tanıdığı en ünlü bileşiktir. Ne de olsa su (ve bu en yüksek hidrojen oksittir) sadece yaygın bir madde değil, aynı zamanda gezegenimizde bir yaşam kaynağıdır.

Elementin adı, ana özünü yansıtır - hidrojen, yani "suyu doğuran". Diğer oksitler gibi, bu da bir dizi fiziksel ve kimyasal özelliğe sahip ikili bir bileşiktir. Ayrıca suyu diğer tüm bileşiklerden ayıran özel özellikler vardır.

Ayrıca, hidrojen oluşturan önemli bir bileşik sınıfı hem organik hem de mineral asitlerdir.

Hidrojenin kimyasal özellikleri

Kimyasal aktivite açısından bakıldığında, hidrojen oldukça güçlü bir indirgeyici ajandır. Birçok reaksiyonda, sadece bu tür özellikler sergiler. Ancak, daha da güçlü metallerle etkileşime girdiğinde oksitleyici bir madde haline gelir.

Endüstride çok önemli olan hidrojenin metal oksitlerle etkileşimidir. Ne de olsa bu, ikincisini en saf haliyle elde etmenin yollarından biridir. Hidrojentermi, oksitlerinden hidrojen ile indirgeme yoluyla saf metallerin sentezi için metalurjik bir yöntemdir.

Hidrojenin oksit ile reaksiyonu aşağıdaki genel forma sahiptir:Me_xO_y + H₂=H₂O + Ben.

Tabii ki, saf metalleri sentezlemenin tek yolu bu değil. Başkaları var. Bununla birlikte, oksitlerin hidrojenle indirgenmesi, geniş uygulama alanı bulan enerjik olarak oldukça karlı ve karmaşık olmayan bir üretim sürecidir.

Ayrıca ilginç olan, hidrojen gazının hava ile karıştırıldığında oldukça patlayıcı bir karışım oluşturabilmesidir. Adı patlayıcı gazdır. Bunu yapmak için, bir oksijen başına iki hacim hidrojen oranında karıştırma yapılmalıdır.

Su hidrojen oksittir

Bu oksidin çok önemli olduğu gerçeğini daha önce birkaç kez belirtmiştik. Şimdi bunu kimya açısından karakterize edelim. Bu bileşik gerçekten bu inorganik maddeler sınıfına mı ait?

Bunu yapmak için formülü biraz farklı yazmaya çalışacak: H₂O=HON. Öz aynı, atom sayısı aynı ama şimdi önümüzde hidroksit olduğu açık. Hangi özelliklere sahip olmalıdır? Bileşiğin ayrışmasını düşünün:

NON=H⁺ + OH^-.

Sonuç olarak, çözeltide hidrojen katyonları bulunduğundan, özellikler asidiktir. Ayrıca bazik olamazlar çünkü alkaliler sadece metalleri oluşturur.

Bu nedenle, hidrojen oksit içeren diğer bir isim, en basit bileşime sahip oksijen içeren bir asittir. Bu tür karmaşık iç içe geçmeler belirli bir molekülün özelliği olduğundan, özellikleri özel olacaktır. Ve özelliklermolekülün yapısı, bu yüzden onu analiz edeceğiz.

Su molekülünün yapısı

İlk kez Niels Bohr bu modeli düşündü ve bu konudaki önceliği ve yazarlığı elinde tutuyor. Aşağıdaki özellikleri yüklediler.

1. Su molekülü bir dipoldür, çünkü onu oluşturan elementler elektronegatiflik açısından büyük farklılıklar gösterir.
2. Üçgen şekli, tabanda hidrojenler ve üstte oksijen.
3. Bu yapı nedeniyle, bu madde hem aynı adı taşıyan moleküller arasında hem de bileşimlerinde kuvvetli elektronegatif elemente sahip diğer bileşiklerle hidrojen bağları oluşturabilir.

Aşağıdaki fotoğrafta söz konusu hidrojen oksidin şematik olarak nasıl göründüğüne bakın.

Hidrojen oksidin fiziksel özellikleri

Birkaç ana özellik tanımlanabilir.

1. Toplanma durumu: gaz - buhar, sıvı, katı - kar, buz.
2. Kaynama noktası - 100⁰C (99, 974).
3. Erime noktası - 0⁰C.
4. Su, 0-4⁰C sıcaklık aralığında ısıtıldığında büzülebilir. Bu, yoğunluğu daha düşük olan yüzeyde buz oluşumunu ve hidrojen oksit kalınlığı altında yaşamın korunmasını açıklar.
5. Yüksek ısı kapasitesi ancak çok düşük ısı iletkenliği.
6. Sıvı halde hidrojen oksit viskozite gösterir.
7. Yüzey gerilimi ve negatif oluşumusu yüzeyindeki elektrik potansiyeli.

Yukarıda belirttiğimiz gibi, özelliklerin özellikleri yapıya bağlıdır. Yani burada. Hidrojen bağları oluşturma yeteneği, bu bileşikte benzer özelliklere yol açmıştır.

Hidrojen oksit: kimyasal özellikler

Kimya açısından, suyun aktivitesi oldukça yüksektir. Özellikle de ısıtmanın eşlik ettiği reaksiyonlar söz konusu olduğunda. Hidrojen oksit neyle reaksiyona girebilir?

1. Bir dizi voltajda hidrojene kadar olan metallerle. Aynı zamanda, en aktif (alüminyuma kadar) ile özel koşullara gerek yoktur ve daha düşük indirgeme kabiliyetine sahip olanlar sadece buharla reaksiyona girer. Hidrojenden sonra gelenler bu tür etkileşimlere hiç giremezler.
2. Ametallerle. Herkesle değil, çoğunlukla. Örneğin, bir flor atmosferinde su mor bir alevle yanar. Ayrıca klor, karbon, silikon ve diğer atomlarla da reaksiyon mümkündür.
3. Metal oksitler (bazik) ve asidik (metal olmayanlar) ile. Sırasıyla alkaliler ve asitler oluşur. Metaller arasında, ana alt grupların ilk iki grubunun temsilcileri, magnezyum ve berilyum hariç, bu tür reaksiyonları yapabilir. Asidik oksitler oluşturan metal olmayanların tümü su ile etkileşime girer. Bunun istisnası nehir kumu - SiO₂.

Hidrojen oksit için reaksiyon denklemi örnek olarak verilmiştir: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Doğada yayılma

Bu maddenin -dünyada en yaygın olanıdır. Nesnelerdeki yüzdeyi belirtelim.

1. İnsanların ve memelilerin vücut ağırlığının yaklaşık %70'i. Bazı fauna türleri yaklaşık %98 hidrojen oksittir (denizanası).
2. Dünya'nın %71'i sularla kaplıdır.
3. En büyük kütle okyanusların suyudur.
4. Buzullarda yaklaşık %2 bulunur.
5. 0, %63 yer altı.
6. 0,001% atmosferiktir (sis).
7. Bitkilerin gövdesinin %50'si sudur, bazı türler ise daha da fazladır.
8. Birçok bileşik, bağlı su içeren kristalli hidratlar olarak oluşur.

Bu liste uzun süre devam ettirilebilir, çünkü su içermeyen veya bir zamanlar su içermeyen herhangi bir şeyi hatırlamak zordur. Veya bu oksidin katılımı olmadan oluşur.

Alma yöntemleri

Hidrojen oksit elde etmenin endüstriyel bir değeri yoktur. Sonuçta, nehirler, göller ve diğer su kütleleri gibi hazır kaynakları kullanmak, büyük miktarda enerji ve reaktif harcamaktan daha kolaydır. Bu nedenle laboratuvarda sadece damıtılmış, yüksek saflıkta su elde etmek uygundur.

Bu amaçlar için damıtma küpleri gibi belirli cihazlar kullanılır. Bu tür su, birçok kimyasal etkileşimin gerçekleştirilmesi için gereklidir, çünkü arıtılmamış su büyük miktarda safsızlık, tuz, iyon içerir.

Biyolojik rol

Suyun her yerde kullanıldığını söylemek yetersiz kalır. Bu bağlantı olmadan hayatınızı hayal etmek düşünülemez. itibarensabah ve akşama kadar kişi sürekli olarak hem evsel hem de endüstriyel amaçlar için kullanır.

Hidrojen oksidin özellikleri, evrensel bir çözücü olarak kullanılması anlamına gelir. Ve sadece laboratuvarda değil. Ama aynı zamanda her saniye binlerce biyokimyasal reaksiyonun gerçekleştiği canlılarda.

Ayrıca, suyun kendisi birçok sentezde yer alır, aynı zamanda onlardan kaynaklanan bir yan ürün olarak da hizmet eder. 60 yılda dünyadaki her insan bu inanılmaz maddeden yaklaşık 50 ton geçer!

Kullanılan hidrojen oksit:

• tüm sektörlerde;
• tıp;
• kimyasal sentezler;
• tüm sektörlerde;
• ev ihtiyaçları;
• tarım.

Susuz yapabileceğiniz bir yaşam alanı tanımlamak zordur. Bileşiminde hidrojen oksit bulunmayan ve onsuz yaşayan tek canlılar virüslerdir. Bu yüzden bir insanın bu organizmalarla savaşması zordur.