Устөрөгч ба түүний физик, химийн шинж чанар. Устөрөгч. Шинж чанар, үйлдвэрлэл, хэрэглээ. Түүхийн лавлагаа

Устөрөгчийн гурван изотоп хэлбэр байдаг: протий дейтерий ба тритий див. 1.1 ба 4.1). Байгалийн устөрөгч нь изотопын 99.985%, үлдсэн 0.015% нь дейтерий юм. Тритиум нь тогтворгүй цацраг идэвхт изотоп тул зөвхөн ул мөр хэлбэрээр байдаг. Энэ нь P бөөмсийг ялгаруулдаг ба хагас задралын хугацаа 12.3 жил (1.3-р хэсгийг үзнэ үү).

Устөрөгчийн бүх изотоп хэлбэрүүд нь бараг ижил химийн шинж чанартай байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь физик шинж чанараараа ялгаатай байдаг. Хүснэгтэнд 12.4-т устөрөгч ба дейтерийн зарим физик шинж чанарыг харуулав.

Хүснэгт 12.4. Физик шинж чанар

Устөрөгчийн нэгдэл бүрийн хувьд дейтерийн аналог байдаг. Тэдний хамгийн чухал нь хүнд ус гэж нэрлэгддэг дейтерийн исэл юм. Үүнийг удаашруулагч болгон ашигладаг цөмийн реакторуудзарим төрлийн (1.3-р хэсгийг үзнэ үү).

Дейтерийн ислийг усны электролизээр гаргаж авдаг. Катод дээр ялгарах үед үлдсэн ус нь дейтерийн ислээр баяждаг. Дунджаар энэ арга нь 100 литр ус авах боломжийг олгодог.

Бусад дейтерийн нэгдлүүдийг ихэвчлэн дейтерийн оксид, жишээлбэл.

Атомын устөрөгч

Дээр дурдсан лабораторийн аргаар олж авсан устөрөгч нь бүх тохиолдолд хоёр атомын молекулуудаас бүрдэх хий, өөрөөр хэлбэл молекулын устөрөгч юм. Үүнийг бага даралттай устөрөгч агуулсан хий ялгаруулах хоолой гэх мэт өндөр энергийн эх үүсвэрийг ашиглан агом болгон задалж болно. Устөрөгчийг мөн атомжуулж болно цахилгаан нум, вольфрамын электродуудын хооронд үүссэн. Устөрөгчийн атомууд металлын гадаргуу дээр дахин нэгдэж, маш их энерги ялгардаг бөгөөд энэ нь хүргэдэг

температурыг ойролцоогоор 3500 ° C хүртэл нэмэгдүүлэх. Энэ нөлөөг металлын устөрөгчийн нуман гагнуурын ажилд ашигладаг.

Атомын устөрөгч нь хүчтэй бууруулагч бодис юм. Энэ нь металын исэл ба хлоридыг чөлөөт металл болгон бууруулдаг.

Суллах мөчид устөрөгч

Устөрөгчийн хий, өөрөөр хэлбэл молекулын устөрөгч нь муу бууруулагч бодис юм. Энэ нь ион агуулсан уусмалаар устөрөгчийн хий дамжуулах үед тэдгээрийн бууралт үүсэхгүй. Гэсэн хэдий ч устөрөгч үүсэх нь ион агуулсан уусмалд шууд тохиолдвол эдгээр ионууд шууд ион болж буурдаг.

Устөрөгчийг ион агуулсан уусмалд шууд үүсгэхийн тулд шингэрүүлсэн уусмал нэмнэ хүхрийн хүчилболон цайр. Ийм нөхцөлд үүссэн устөрөгчийг хувьслын үед устөрөгч гэж нэрлэдэг

Ортогидроген ба парагидроген

Устөрөгчийн молекул дахь хоёр протон нь хоорондоо холбогддог тойрог замд байрлах хоёр протоноор холбогддог (2.1-р хэсгийг үзнэ үү). Заасан тойрог замд байрлах эдгээр хоёр электрон нь эсрэг талын эргэлттэй байх ёстой. Гэсэн хэдий ч электронуудаас ялгаатай нь устөрөгчийн молекул дахь хоёр протон нь параллель эсвэл эсрэг талын спинтэй байж болно. Хоёр цөмийн протоны параллель спинтэй олон төрлийн молекулын устөрөгчийг ортогидроген гэж нэрлэдэг ба хоёр цөмийн протоны эсрэг чиглэлтэй спинтэй сортуудыг пара устөрөгч гэж нэрлэдэг (Зураг 12.1).

Энгийн устөрөгч нь ортогидроген ба пара устөрөгчийн холимог юм. Маш их бага температурЭнэ нь парагидроген давамгайлдаг. Температур нэмэгдэхийн хэрээр ортогидрогенийн эзлэх хувь нэмэгдэж, 250С-ийн температурт хольц нь ойролцоогоор 75% ортогидроген, 25% парагидроген агуулдаг.

Энгийн устөрөгчийг дүүргэсэн хоолойгоор дамжуулж парагидроген гаргаж болно нүүрс, дараа нь шингэн агаарын температур хүртэл хөргөнө. Ортогидроген ба парагидроген нь химийн шинж чанараараа бүрэн ижил боловч хайлах болон буцалгах температурын хувьд бага зэрэг ялгаатай (Хүснэгт 12.5-ыг үз).

Цагаан будаа. 12.1. Ортогидроген ба парагидроген.

Хүснэгт 12.5. Ортогидроген ба пара устөрөгчийн хайлах ба буцлах цэгүүд

Энэ нь үечилсэн хүснэгтэд өөрийн гэсэн тодорхой байр суурь эзэлдэг бөгөөд энэ нь түүний үзүүлж буй шинж чанарыг тусгаж, электрон бүтцийн тухай өгүүлдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээрийн дотор хоёр эсийг нэгэн зэрэг эзэлдэг нэг онцгой атом байдаг. Энэ нь шинж чанараараа бүрэн эсрэг тэсрэг элементийн хоёр бүлэгт байрладаг. Энэ бол устөрөгч юм. Иймэрхүү онцлог нь түүнийг өвөрмөц болгодог.

Устөрөгч нь зөвхөн элемент төдийгүй энгийн бодис юм бүрэлдэхүүн хэсэголон нийлмэл нэгдлүүд, биоген ба органоген элемент. Тиймээс түүний шинж чанар, шинж чанарыг илүү нарийвчлан авч үзье.

Устөрөгчийг химийн элемент болгон

Устөрөгч нь үндсэн дэд бүлгийн эхний бүлгийн элемент, түүнчлэн эхний бага үеийн үндсэн дэд бүлгийн долоо дахь бүлгийн элемент юм. Энэ үе нь зөвхөн хоёр атомаас бүрддэг: гелий ба бидний авч үзэж буй элемент. Үелэх систем дэх устөрөгчийн байрлалын үндсэн шинж чанаруудыг тайлбарлая.

1. Устөрөгчийн атомын тоо 1, электронуудын тоо ижил, үүний дагуу протоны тоо ижил байна. Атомын масс - 1.00795. Энэ элементийн массын тоо 1, 2, 3-тай гурван изотоп байдаг. Гэсэн хэдий ч устөрөгчийн хувьд масс нэгээр нэмэгдвэл тэр даруй хоёр дахин нэмэгддэг тул тэдгээрийн шинж чанар нь маш өөр юм.
2. Гаднах гадаргуу дээрээ зөвхөн нэг электрон агуулдаг нь исэлдүүлэх, багасгах шинж чанарыг хоёуланг нь амжилттай харуулах боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад электрон хандивласны дараа энэ нь донор-хүлээн авагч механизмын дагуу химийн холбоо үүсгэхэд оролцдог чөлөөт тойрог замд үлддэг.
3. Устөрөгч нь хүчтэй бууруулагч бодис юм. Тиймээс түүний гол газар нь хамгийн идэвхтэй металлууд болох шүлтийг тэргүүлдэг үндсэн дэд бүлгийн эхний бүлэг гэж тооцогддог.
4. Гэсэн хэдий ч метал гэх мэт хүчтэй бууруулагч бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд электрон хүлээн авах исэлдүүлэгч бодис байж болно. Эдгээр нэгдлүүдийг гидрид гэж нэрлэдэг. Энэ шинж чанарын дагуу энэ нь ижил төстэй галогенуудын дэд бүлгийг тэргүүлдэг.
5. Маш бага атомын масстай тул устөрөгчийг хамгийн хөнгөн элемент гэж үздэг. Нэмж дурдахад түүний нягтрал нь маш бага тул хөнгөн байдлын жишиг үзүүлэлт юм.

Тиймээс устөрөгчийн атом нь бусад бүх элементүүдээс ялгаатай нь бүрэн өвөрмөц элемент болох нь тодорхой юм. Үүний үр дүнд түүний шинж чанарууд нь бас онцгой бөгөөд үр дүнд нь энгийн байдаг нарийн төвөгтэй бодисуудмаш чухал. Тэднийг цааш нь авч үзье.

Энгийн бодис

Хэрэв бид энэ элементийг молекул гэж ярих юм бол энэ нь хоёр атомт гэж хэлэх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, устөрөгч (энгийн бодис) нь хий юм. Эмпирик томьёо нь H2 гэж бичигдэх ба график томьёо нь ганц сигма H-H хамаарлаар бичигдэнэ. Атомуудын хоорондын холбоо үүсэх механизм нь ковалент туйлшралгүй байдаг.

1. Уурын метаныг шинэчлэх.
2. Нүүрс хийжүүлэх - үйл явц нь нүүрсийг 1000 0 С хүртэл халааж, устөрөгч болон нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай нүүрс үүсгэдэг.
3. Электролиз. Энэ арга-д л ашиглаж болно усан уусмалхайлмал нь катод руу ус урсахад хүргэдэггүй тул янз бүрийн давс.

Устөрөгч үйлдвэрлэх лабораторийн аргууд:

1. Металлын гидридийн гидролиз.
2. Идэвхтэй металл ба дунд идэвхжилд шингэрүүлсэн хүчлүүдийн нөлөө.
3. Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын устай харилцан үйлчлэл.

Үүсгэсэн устөрөгчийг цуглуулахын тулд та туршилтын хоолойг дээш нь доош нь барих хэрэгтэй. Эцэст нь энэ хийжишээлбэл, ижил аргаар угсарч болохгүй. нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Энэ бол устөрөгч, агаараас хамаагүй хөнгөн юм. Энэ нь хурдан ууршдаг бөгөөд агаартай холилдоход их хэмжээгээр дэлбэрдэг. Тиймээс туршилтын хоолойг эргүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг дүүргэсний дараа резинэн таглаагаар хаалттай байх ёстой.

Цуглуулсан устөрөгчийн цэвэр байдлыг шалгахын тулд хүзүүндээ шүдэнз авчрах хэрэгтэй. Хэрэв алга ташилт нь уйтгартай, чимээгүй байвал хий нь цэвэр, агаарын бохирдол багатай гэсэн үг юм. Хэрэв энэ нь чанга, исгэрч байвал энэ нь бохир, их хэмжээний гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байдаг.

Ашиглалтын талбарууд

Устөрөгчийг шатаах үед маш их хэмжээгээр ялгардаг олон тооныэрчим хүч (дулаан), энэ хий нь хамгийн ашигтай түлш гэж тооцогддог. Үүнээс гадна байгаль орчинд ээлтэй. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл энэ чиглэлээр түүний хэрэглээ хязгаарлагдмал байна. Энэ нь реактор, хөдөлгүүр, түлш болгон ашиглахад тохиромжтой цэвэр устөрөгчийн нийлэгжилтийн асуудалтай холбоотой юм. зөөврийн төхөөрөмжүүд, ба халаалтын зуухорон сууцны барилгууд.

Эцсийн эцэст, энэ хий үйлдвэрлэх арга нь нэлээд үнэтэй тул эхлээд синтезийн тусгай аргыг боловсруулах шаардлагатай. Энэ нь бүтээгдэхүүнийг их хэмжээгээр, хамгийн бага зардлаар авах боломжийг танд олгоно.

Бидний авч үзэх гэж буй хийн хэд хэдэн үндсэн чиглэлүүд байдаг.

1. Химийн синтез. Устөрөгчийг саван, маргарин, хуванцар үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Устөрөгч, метанол, аммиак, түүнчлэн бусад нэгдлүүдийн оролцоотойгоор нийлэгждэг.
2. IN Хүнсний үйлдвэр- нэмэлт E949.
3. Нисэхийн үйлдвэрлэл (пуужингийн шинжлэх ухаан, нисэх онгоцны үйлдвэрлэл).
4. Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэр.
5. Цаг уур.
6. Байгаль орчинд ээлтэй түлш.

Мэдээжийн хэрэг, устөрөгч нь байгальд элбэг байдаг шиг чухал юм. Илүү том үүрэгтүүний үүсгэсэн янз бүрийн нэгдлүүд тоглодог.

Устөрөгчийн нэгдлүүд

Эдгээр нь устөрөгчийн атом агуулсан нарийн төвөгтэй бодис юм. Ийм бодисын хэд хэдэн үндсэн төрлүүд байдаг.

1. Галоген устөрөгч. Ерөнхий томъёо нь HHal юм. Онцгой утгаТэдний дунд устөрөгчийн хлорид байдаг. Энэ нь давсны хүчлийн уусмал үүсгэхийн тулд усанд уусдаг хий юм. Энэ хүчил олдог өргөн хэрэглээбараг бүх химийн синтезд. Түүнээс гадна, органик болон органик бус аль аль нь. Устөрөгчийн хлорид нь HCL эмпирик томьёотой нэгдэл бөгөөд манай улсад жил бүр үйлдвэрлэгддэг хамгийн том нэгдэл юм. Устөрөгчийн галогенид мөн устөрөгчийн иодид, устөрөгчийн фтор, устөрөгчийн бромид орно. Тэд бүгд холбогдох хүчил үүсгэдэг.
2. Дэгдэмхий Эдгээр нь бараг бүгдээрээ нэлээд хортой хий юм. Жишээлбэл, устөрөгчийн сульфид, метан, силан, фосфин болон бусад. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь маш шатамхай байдаг.
3. Гидрид нь металлтай нэгдлүүд юм. Тэд давсны ангилалд багтдаг.
4. Гидроксид: суурь, хүчил ба амфотерийн нэгдлүүд. Тэдгээр нь заавал нэг буюу хэд хэдэн устөрөгчийн атом агуулдаг. Жишээ нь: NaOH, K 2, H 2 SO 4 болон бусад.
5. Устөрөгчийн гидроксид. Энэ нэгдлийг ус гэж илүү сайн мэддэг. Өөр нэг нэр нь устөрөгчийн исэл юм. Эмпирик томъёо нь иймэрхүү харагдаж байна - H 2 O.
6. Устөрөгчийн хэт исэл. Энэ бол хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд томъёо нь H 2 O 2 юм.
7. Олон тооны органик нэгдлүүд: нүүрсустөрөгч, уураг, өөх тос, липид, витамин, гормон, чухал тосмөн бусад.

Бидний авч үзэж буй элементийн нэгдлүүдийн төрөл нь маш том байгаа нь ойлгомжтой. Энэ нь байгаль, хүн төрөлхтөнд төдийгүй бүх амьд биетүүдэд маш чухал ач холбогдолтой болохыг дахин баталж байна.

- энэ бол хамгийн сайн уусгагч юм

Дээр дурдсанчлан энэ бодисын нийтлэг нэр нь ус юм. Энэ нь хоёр устөрөгчийн атом ба нэг хүчилтөрөгчөөс бүрдэх ба ковалент туйлын холбоогоор холбогдсон. Усны молекул нь диполь бөгөөд энэ нь түүний үзүүлж буй олон шинж чанарыг тайлбарладаг. Ялангуяа энэ нь бүх нийтийн уусгагч юм.

Усны орчинд бараг бүх химийн процесс явагддаг. Амьд организм дахь хуванцар ба энергийн солилцооны дотоод урвалыг устөрөгчийн ислийг ашиглан гүйцэтгэдэг.

Ус бол дэлхий дээрх хамгийн чухал бодис гэж зүй ёсоор тооцогддог. Ямар ч амьд организм түүнгүйгээр амьдрах боломжгүй гэдгийг мэддэг. Дэлхий дээр энэ нь нэгтгэх гурван төлөвт байж болно.

• шингэн;
• хий (уур);
• хатуу (мөс).

Молекул дахь устөрөгчийн изотопоос хамааран гурван төрлийн усыг ялгадаг.

1. Гэрэл эсвэл протиум. Массын дугаартай изотоп 1. Формула - H 2 O. Энэ бол бүх организмын хэрэглэдэг ердийн хэлбэр юм.
2. Дейтерий буюу хүнд, томьёо нь D 2 O. 2 H изотоп агуулсан.
3. Супер хүнд эсвэл тритиум. Томъёо нь T 3 O, изотоп - 3 H шиг харагдаж байна.

Дэлхий дээрх цэвэр протиумын усны нөөц маш чухал. Олон оронд аль хэдийн хомсдолд орсон. Давстай усыг цэвэршүүлж ундны ус гаргах аргыг боловсруулж байна.

Устөрөгчийн хэт исэл бол бүх нийтийн эмчилгээ юм

Энэ нэгдэл нь дээр дурдсанчлан маш сайн исэлдүүлэгч бодис юм. Гэсэн хэдий ч хүчирхэг төлөөлөгчдийн хамт тэрээр сэргээн засварлагчийн үүргийг гүйцэтгэж чаддаг. Үүнээс гадна энэ нь нян устгах нөлөөтэй байдаг.

Энэ нэгдлийн өөр нэг нэр нь хэт исэл юм. Энэ нь анагаах ухаанд энэ хэлбэрээр ашиглагддаг. Тухайн нэгдлийн талст гидратын 3% -ийн уусмал нь жижиг шархыг халдваргүйжүүлэх зорилгоор эмчлэхэд ашигладаг эмнэлгийн эм юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь шархны эдгэрэх хугацааг уртасгадаг нь батлагдсан.

Устөрөгчийн хэт ислийг пуужингийн түлш, үйлдвэрт халдваргүйжүүлэлт, цайруулах, зохих материал (жишээ нь хөөс) үйлдвэрлэхэд хөөсөрдөгч бодис болгон ашигладаг. Үүнээс гадна хэт исэл нь аквариумыг цэвэрлэх, үсийг цайруулах, шүдийг цайруулахад тусалдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь эд эсэд гэмтэл учруулдаг тул мэргэжилтнүүд эдгээр зорилгоор хэрэглэхийг зөвлөдөггүй.

Байгаль дахь тархалт. V. нь байгальд өргөн тархсан бөгөөд дэлхийн царцдас (литосфер ба гидросфер) массын 1%, атомын тоогоор 16% байдаг. V. нь нүүрс, газрын тос, байгалийн хий, шавар, түүнчлэн амьтан, ургамлын организмыг бүрдүүлдэг нэгдлүүдийн найрлага дахь ус (жингийн V. 11.19%) - Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл бодисын нэг хэсэг юм. найрлага дахь уураг, нуклейн хүчил, өөх тос, нүүрс ус гэх мэт). Чөлөөт төлөвт V. галт уулын болон бусад байгалийн хийд бага хэмжээгээр олддог. Агаар мандалд бага хэмжээний чөлөөт устөрөгч (атомын тоогоор 0.0001%) байдаг. Дэлхийн ойролцоох орон зайд цацраг нь протоны урсгал хэлбэрээр дэлхийн дотоод ("протон") цацрагийн бүсийг үүсгэдэг. Сансарт V. нь хамгийн түгээмэл элемент юм. Плазмын хэлбэрээр энэ нь нар болон ихэнх оддын массын тал орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд од хоорондын орчин ба хийн мананцарын хийн дийлэнх хэсгийг бүрдүүлдэг. V. нь олон тооны гаригуудын агаар мандалд болон сүүлт одуудад чөлөөт H2, метан CH4, аммиак NH3, ус H2O, CH, NH, OH, SiH, PH гэх мэт радикалууд хэлбэрээр байдаг. Протоны урсгалын хэлбэрээр V. нь нэг хэсэг юм корпускуляр цацрагНар ба сансрын туяа.

Изотопууд, атом ба молекулууд. Энгийн витриол нь хөнгөн витриол эсвэл протиум (1Н), хүнд витриол эсвэл дейтерий (2H эсвэл D) гэсэн хоёр тогтвортой изотопын холимогоос бүрдэнэ. Байгалийн нэгдлүүдэд 1 2Н атом тутамд дунджаар 6800 1Н атом байдаг. Зөөлөн β-цацрагтай, хагас задралын хугацаа T1/2 = 12.262 жил - хэт хүнд V. буюу тритиум (3H, эсвэл T) - цацраг идэвхт изотопыг зохиомлоор үйлдвэрлэсэн. Байгалийн хувьд тритиум нь жишээлбэл, сансрын цацрагийн нейтроны нөлөөн дор агаар мандлын азотоос үүсдэг; агаар мандалд бага зэрэг (4-10-15%) нийт тооатомууд V.). Маш тогтворгүй 4H изотопыг олж авсан. 1H, 2H, 3H, 4H изотопуудын массын тоо нь 1,2, 3 ба 4 нь протиумын атомын цөмд зөвхөн 1 протон, дейтерий - 1 протон, 1 нейтрон, тритий - 1 протон, 2 агуулагдаж байгааг харуулж байна. нейтрон, 4Н - 1 протон, 3 нейтрон. V.-ийн изотопуудын массын том ялгаа нь бусад элементүүдийн изотопуудтай харьцуулахад тэдгээрийн физик, химийн шинж чанарт илүү мэдэгдэхүйц ялгааг тодорхойлдог.

V. атом нь бусад бүх элементийн атомуудаас хамгийн энгийн бүтэцтэй: цөм ба нэг электроноос бүрддэг. Цөмтэй электроныг холбох энерги (иончлолын потенциал) 13.595 эВ байна. Төвийг сахисан атом нь хоёр дахь электроныг нэмж үүсгэж болно сөрөг ион N-; энэ тохиолдолд саармаг атомтай хоёр дахь электроныг холбох энерги (электронын хамаарал) 0.78 эВ байна. Квант механикЭнэ нь атомын бүх боломжит энергийн түвшинг тооцоолох боломжийг олгодог бөгөөд ингэснээр түүний атомын спектрийн бүрэн тайлбарыг өгдөг. V. атомыг квант механик тооцоонд загвар атом болгон ашигладаг эрчим хүчний түвшинбусад, илүү төвөгтэй атомууд. Молекул B. H2 нь ковалентаар холбогдсон хоёр атомаас бүрдэнэ химийн холбоо. Диссоциацийн энерги (өөрөөр хэлбэл атом болгон задрах) нь 4.776 эВ (1 эВ = 1.60210-10-19 Ж) байна. Цөмийн тэнцвэрт байрлал дахь атом хоорондын зай 0.7414-Å байна. At өндөр температурмолекул V. атомуудад хуваагдана (2000°С-д диссоциацийн зэрэг 0.0013, 5000°С-д 0.95). Атомын V. мөн янз бүрийн хэлбэрээр үүсдэг химийн урвал(жишээлбэл, Zn-ийн үйлдэл давсны хүчил). Гэсэн хэдий ч атомын төлөвт V. оршин тогтнох нь зөвхөн үргэлжилдэг богино хугацаа, атомууд Н2 молекулууд болж дахин нэгддэг.

Физик ба Химийн шинж чанар. V. нь мэдэгдэж байгаа бүх бодисуудаас хамгийн хөнгөн нь (агаараас 14.4 дахин хөнгөн), нягт нь 0°С, 1 атм-д 0.0899 г/л. Гели нь -252.6 ° C ба -259.1 ° C-д (зөвхөн гели бага хайлах ба буцалгах цэгтэй) тус тусад нь буцалгана (шингэрдэг) ба хайлдаг (хатуу болдог). Чухал температурТемператур нь маш бага (-240 ° C) тул шингэрүүлэх нь маш их бэрхшээлтэй тулгардаг; эгзэгтэй даралт 12.8 кгс/см2 (12.8 атм), чухал нягт 0.0312 г/см3. Бүх хий дотроос V. нь хамгийн их дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй, 0°С ба 1 атм-д 0.174 Вт/(м-К) тэнцүү, өөрөөр хэлбэл 4.16-0-4 кал/(с-см-°С). Тодорхой дулаан V. 0°С ба 1 атм Дундаж 14.208-103 Ж/(кг-К), өөрөөр хэлбэл 3.394 кал/(г-°С). V. усанд бага зэрэг уусдаг (20°С ба 1 атм-д 0,0182 мл/г), гэхдээ олон металл (Ni, Pt, Pd гэх мэт), ялангуяа палладийд (1 эзлэхүүн Pd тутамд 850 боть) сайн уусдаг. . V.-ийн метал дахь уусах чадвар нь тэдгээрийн дундуур тархах чадвартай холбоотой; нүүрстөрөгчийн хайлшаар (жишээлбэл, ган) тархах нь заримдаа нүүрстөрөгчтэй нүүрстөрөгчийн харилцан үйлчлэлийн улмаас хайлшийг устгах (декарбонизаци гэж нэрлэгддэг) дагалддаг. Шингэн V. нь маш хөнгөн (нягт -253°С 0.0708 г/см3) ба шингэн (-253°С-д зуурамтгай чанар 13.8 spuaz).

Ихэнх нэгдлүүдэд V. валент (илүү нарийвчлалтай, исэлдэлтийн төлөв) +1, натри болон бусад шүлтлэг металлууд; Энэ нь ихэвчлэн 1 грамм жинтэй эдгээр металлын аналог гэж тооцогддог. Менделеевийн систем. Гэсэн хэдий ч металл гидридэд B ион нь сөрөг цэнэгтэй (исэлдэлтийн төлөв -1), өөрөөр хэлбэл Na+H-гидрид нь Na+Cl-хлоридтой төстэй бүтэцтэй байдаг. Энэ болон бусад зарим баримтууд (V. ба галогенүүдийн физик шинж чанаруудын ижил төстэй байдал, галоген нь органик нэгдлүүдэд V.-г орлуулах чадвар) V.-г мөн үелэх системийн VII бүлэгт ангилах үндэслэл болж байна (дэлгэрэнгүй мэдээллийг, Элементүүдийн үечилсэн хүснэгтийг үзнэ үү). At хэвийн нөхцөлмолекул V. нь харьцангуй бага идэвхтэй, зөвхөн хамгийн идэвхтэй металл бустай (фтортой, гэрэлд хлортой) шууд нийлдэг. Гэсэн хэдий ч халах үед энэ нь олон элементтэй урвалд ордог. Атом V. молекултай харьцуулахад химийн идэвхжил нэмэгдсэн. Хүчилтөрөгчтэй хамт V. ус үүсгэдэг: H2 + 1/2O2 = H2O 285.937-103 Дж / моль, өөрөөр хэлбэл 68.3174 ккал / моль дулаан (25 ° C ба 1 атм) ялгаруулдаг. Хэвийн температурт урвал маш удаан явагддаг бөгөөд 550 хэмээс дээш температурт тэсрэлт үүсдэг. Устөрөгч-хүчилтөрөгчийн хольцын тэсрэх хязгаар нь (эзэлхүүнээр) 4-94% H2, устөрөгч-агаарын хольц - 4-74% H2 (2 эзлэхүүн H2 ба 1 эзэлхүүн O2 хольцыг гэнэ. тэсрэх хий). V. нь олон металыг исэлдүүлэгчээс хүчилтөрөгчийг зайлуулдаг тул тэдгээрийг багасгахад ашигладаг.

CuO + H2 = Cu + H2O,
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O гэх мэт.
Галогентэй хамт V. галоген устөрөгч үүсгэдэг, жишээлбэл:
H2 + Cl2 = 2HCl.

Үүний зэрэгцээ V. нь фтороор (харанхуйд, -252 ° C-д ч гэсэн) дэлбэрч, зөвхөн гэрэлтүүлэх эсвэл халаах үед хлор, бромтой, зөвхөн халах үед иодтой урвалд ордог. V. азоттой урвалд орж аммиак үүсгэдэг: 3H2 + N2 = 2NH3 зөвхөн катализатор дээр ба өндөр температурболон дарамт. Халах үед V. хүхэртэй хүчтэй урвалд ордог: H2 + S = H2S (хүхэрт устөрөгч), селен, теллуртай харьцуулахад илүү хэцүү байдаг. V. катализаторгүйгээр цэвэр нүүрстөрөгчтэй зөвхөн өндөр температурт урвалд орж болно: 2H2 + C (аморф) = CH4 (метан). V. тодорхой металл (шүлт, шүлтлэг газар гэх мэт) -тэй шууд урвалд орж, гидрид үүсгэдэг: H2 + 2Li = 2LiH. Чухал практик ач холбогдолнүүрстөрөгчийн давхар ислийг нүүрстөрөгчийн дутуу исэлтэй урвалд оруулдаг бөгөөд үүнд температур, даралт, катализатороос хамааран янз бүрийн органик нэгдлүүд үүсдэг, жишээлбэл HCHO, CH3OH гэх мэт (Нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг үзнэ үү). Ханаагүй нүүрсустөрөгч нь устөрөгчтэй урвалд орж, ханасан болно, жишээлбэл: CnH2n + H2 = CnH2n+2 (устөрөгчжилтийг үзнэ үү).

МИНСКИЙН ХӨНГӨН ҮЙЛДВЭРИЙН ТЕХНОЛОГИ, ЗОХИОН БАЙГУУЛЛАГЫН КОЛЛЕЖ

Эссэ

хичээл: хими

Сэдэв: "Устөрөгч ба түүний нэгдлүүд"

Бэлтгэсэн: 1-р курсын оюутан 343 бүлэг

Вискуп Елена

Шалгасан:Алябьева Н.В.

Минск 2009 он

Үелэх систем дэх устөрөгчийн атомын бүтэц

Исэлдэлтийн төлөв

Байгаль дахь тархалт

Устөрөгчийг энгийн бодис гэж үздэг

Устөрөгчийн нэгдлүүд

Ном зүй

Үелэх систем дэх устөрөгчийн атомын бүтэц

Үелэх системийн эхний элемент (1-р үе, серийн дугаар 1). Энэ нь бусад химийн элементүүдтэй бүрэн ижил төстэй байдаггүй бөгөөд ямар ч бүлэгт хамаарахгүй тул хүснэгтэд IA ба / эсвэл VIIA бүлэгт нөхцөлт байдлаар байрлуулсан болно.

Устөрөгчийн атом нь бүх элементийн атомуудаас хамгийн жижиг бөгөөд хамгийн хөнгөн нь юм. Атомын электрон томъёо нь 1s 1 байна. Чөлөөт төлөвт элементийн оршин тогтнох ердийн хэлбэр нь хоёр атомт молекул юм.

Исэлдэлтийн төлөв

Илүү электрон сөрөг элементтэй нэгдлүүдийн устөрөгчийн атом нь исэлдэлтийн төлөвийг +1 харуулдаг, жишээлбэл HF, H 2 O гэх мэт. Мөн металл гидридтэй нэгдлүүдэд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв -1, жишээ нь NaH, CaH байна. 2 гэх мэт. Энэ нь ердийн металл ба металл бус хоёрын хоорондох цахилгаан сөрөг утгатай байна. зэрэг органик уусгагчийг катализатороор бууруулах чадвартай Цууны хүчилэсвэл спирт, олон органик нэгдлүүд: ханаагүй нэгдлүүдийг ханасан, зарим натрийн нэгдлүүдийг аммиак эсвэл амин.

Байгаль дахь тархалт

Байгалийн устөрөгч нь хоёр тогтвортой изотопоос бүрддэг - протиум 1 H, дейтерий 2 H, тритий 3 H. Дейтери нь D, трити нь T гэж тодорхойлогддог. Төрөл бүрийн хослол байж болно, жишээ нь NT, HD, TD, H 2, D 2 , T2. Устөрөгч нь хэлбэрээр байгальд илүү түгээмэл байдаг янз бүрийн холболтуудхүхэр (H 2 S), хүчилтөрөгч (ус хэлбэрээр), нүүрстөрөгч, азот, хлортой. Фосфор, иод, бром болон бусад элементүүдтэй нэгдлүүд хэлбэрээр бага байдаг. Бүх ургамал, амьтны организм, газрын тос, чулуужсан нүүрс, Байгалийн хий, хэд хэдэн ашигт малтмал, чулуулаг . Чөлөөт төлөвт энэ нь маш ховор тохиолддог - галт уулын хий, органик үлдэгдлийн задралын бүтээгдэхүүнээс бага хэмжээгээр олддог. Устөрөгч бол орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элемент (ойролцоогоор 75%). Энэ нь нар болон ихэнх оддын бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд гол төлөв устөрөгчөөс бүрддэг Бархасбадь, Санчир гариг ​​юм. Зарим гариг ​​дээр устөрөгч хатуу хэлбэрээр байж болно.

Устөрөгчийг энгийн бодис гэж үздэг

Устөрөгчийн молекул нь ковалент туйлшгүй холбоогоор холбогдсон хоёр атомаас бүрдэнэ. Физик шинж чанар- өнгө, үнэргүй хий. Энэ нь сансарт бусад хийтэй харьцуулахад илүү хурдан тархаж, жижиг нүхээр дамжин өнгөрч, өндөр температурт ган болон бусад материалыг харьцангуй амархан нэвтэрдэг. Өндөр дулаан дамжуулалттай.

Химийн шинж чанар. Хэвийн төлөвт бага температурт энэ нь халаалтгүй (гэрлийн үед) фтор, хлортой урвалд ордог;

H 2 + F 2 2HF H 2 +Cl 2 hv 2HCl

Энэ нь металаас илүү металл бустай илүү идэвхтэй харилцан үйлчилдэг.

Харьцаж байхдаа янз бүрийн бодисуудисэлдүүлэх, багасгах шинж чанарыг хоёуланг нь харуулж чадна.

Устөрөгчийн нэгдлүүд

Устөрөгчийн нэгдлүүдийн нэг нь галоген юм. Эдгээр нь устөрөгч VIIA бүлгийн элементүүдтэй нэгдэх үед үүсдэг. HF, HCl, HBr, HI нь усанд сайн уусдаг өнгөгүй хий юм.

Cl 2 + H 2 OHClO + HCl; HClO-хлорт ус

HBr ба HI нь ердийн бууруулагч бодис тул тэдгээрийг HCl шиг солилцооны урвалаар олж авах боломжгүй.

CaF 2 + H 2 SO 4 = CaSO 4 + 2HF

Ус бол байгальд хамгийн түгээмэл устөрөгчийн нэгдэл юм.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Энэ нь ямар ч өнгө, амт, үнэргүй. Маш сул электролит боловч олон металл ба металл бус, үндсэн ба хүчиллэг исэлд идэвхтэй урвалд ордог.

2H 2 O + 2Na = 2NaOH + H 2

H 2 O + BaO = Ba(OH) 2

3H 2 O + P 2 O 5 = 2H 3 PO 4

Хүнд ус (D 2 O) нь изотоп төрлийн ус юм. Хүнд усанд бодисын уусах чадвар нь энгийн устай харьцуулахад хамаагүй бага байдаг. Хүнд ус нь удааширдаг тул хортой байдаг биологийн үйл явцамьд организмд. Усны дахин электролизийн үед электролизийн үлдэгдэлд хуримтлагдана. Цөмийн реакторуудад хөргөлтийн бодис, нейтрон зохицуулагч болгон ашигладаг.

Гидридүүд нь устөрөгчийн метал (өндөр температурт) эсвэл устөрөгчөөс бага цахилгаан сөрөг нөлөө бүхий металл бус бодисуудтай харилцан үйлчлэлцэх явдал юм.

Si + 2H 2 = SiH 4

Устөрөгч өөрөө 16-р зууны эхний хагаст нээгдсэн. Парацельс. 1776 онд Г.Кавендиш 1783-1787 онд түүний шинж чанарыг судалж, А.Лавуазье устөрөгч нь усны нэг хэсэг болохыг харуулж, жагсаалтад оруулсан; химийн элементүүдмөн "устөрөгч" гэсэн нэрийг санал болгосон.

Ном зүй

1. М.Б. Волович, О.Ф. Кабардин, Р.А. Лидин, Л.Ю. Аликберова, В.С. Рохлов, В.Б. Пятунин, Ю.А. Симагин, С.В.Симонович/Сургуулийн сурагчдын гарын авлага/Москва "AST-PRESS BOOK" 2003 он.

2. I.L. Кнуняц / Химийн нэвтэрхий толь / Москва “Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг” 1988 он.

3. I.E. Шиманович / Хими 11 / Минск "Ардын Асвета" 2008 он.

4. Ф.Коттон, Ж.Уилкинсон / Орчин үеийн органик бус хими / Москва “Мир” 1969 он.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Устөрөгч- үечилсэн системийн эхний элемент. Тэмдэглэл - Латин "hydrogenium" -аас H. Эхний үед байрласан IA бүлэг. Металл бус металлыг хэлнэ. Цөмийн цэнэг 1.

Устөрөгч нь хамгийн түгээмэл химийн элементүүдийн нэг бөгөөд түүний эзлэх хувь бүх гурван бүрхүүлийн массын 1% орчим байдаг. дэлхийн царцдас(агаар мандал, гидросфер ба литосфер) нь атомын хувь болгон хувиргахад 17.0 гэсэн үзүүлэлтийг өгдөг.

Энэ элементийн гол хэмжээ нь холбогдсон төлөвт байна. Тиймээс ус ойролцоогоор 11 жин агуулдаг. %, шавар - ойролцоогоор 1.5% гэх мэт. Нүүрстөрөгчтэй нэгдлүүд хэлбэрээр устөрөгч нь газрын тос, шатамхай байгалийн хий, бүх организмын нэг хэсэг юм.

Устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий (атомын бүтцийн диаграммыг 1-р зурагт үзүүлэв). Түүний хайлах болон буцалгах температур маш бага (тус тус -259 o C ба -253 o C). Температур (-240 ° C) ба даралтын дор устөрөгч нь шингэрүүлэх чадвартай бөгөөд үүссэн шингэнийг хурдан ууршуулж, хатуу төлөвт (тунгалаг талст) хувирдаг. Энэ нь усанд бага зэрэг уусдаг - 2:100 эзэлхүүнтэй. Устөрөгч нь зарим металл, жишээлбэл, төмрийн уусах чадвараараа тодорхойлогддог.

Цагаан будаа. 1. Устөрөгчийн атомын бүтэц.

Устөрөгчийн атом ба молекулын масс

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Харьцангуй атомын массэлемент гэдэг нь тухайн элементийн атомын массыг нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-д харьцуулсан харьцаа юм.

Хамаатан садан атомын массхэмжээсгүй бөгөөд A r-ээр тэмдэглэгдсэн ("r" индекс нь эхний үсэг юм Англи үгхарьцангуй, энэ нь "хамаатан" гэсэн утгатай). Атомын устөрөгчийн харьцангуй атомын масс нь 1.008 аму байна.

Молекулын масс, түүнчлэн атомын массыг илэрхийлдэг атомын нэгжүүдмасс.

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Молекулын жинБодисыг атомын массын нэгжээр илэрхийлсэн молекулын масс гэж нэрлэдэг. Харьцангуй молекул жинбодисыг тухайн бодисын молекулын массыг нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-д харьцуулсан харьцаа гэж нэрлэдэг бөгөөд масс нь 12 аму байна.

Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомт - H 2 гэдгийг мэддэг. Хамаатан садан молекулын массустөрөгчийн молекул нь тэнцүү байх болно:

M r (H 2) = 1.008 × 2 = 2.016.

Устөрөгчийн изотопууд

Устөрөгч нь гурван изотоптой: протиум 1 H, дейтерий 2 H эсвэл D, тритий 3 H эсвэл T. Тэдний массын тоо 1, 2 ба 3. Протиум ба дейтерий тогтвортой, трити нь цацраг идэвхт (хагас задралын хугацаа 12.5 жил). Байгалийн нэгдлүүдэд дейтерий ба протиум нь дунджаар 1:6800 харьцаатай (атомын тоогоор) агуулагддаг. Тритиум нь байгальд маш бага хэмжээгээр агуулагддаг.

Устөрөгчийн атомын цөм 1 H нь нэг протон агуулдаг. Дейтерий ба тритий цөмд протоноос гадна нэг ба хоёр нейтрон орно.

Устөрөгчийн ионууд

Устөрөгчийн атом нь нэг электроноо орхиж эерэг ион (энэ нь нүцгэн протон) үүсгэх эсвэл нэг электрон авч гелий электроны бүтэцтэй сөрөг ион болох боломжтой.

Устөрөгчийн атомаас электроныг бүрэн арилгахын тулд маш их зүйлийг шаарддаг өндөр энергиионжуулалт:

H + 315 ккал = H + + e.

Үүний үр дүнд устөрөгч нь металлоидуудтай харилцан үйлчлэхэд ион биш, харин зөвхөн туйлын холбоо үүсдэг.

Төвийг сахисан атомын илүүдэл электрон авах хандлага нь түүний электрон хамаарлын үнэлэмжээр тодорхойлогддог. Устөрөгчийн хувьд энэ нь нэлээд сул илэрхийлэгддэг (гэхдээ энэ нь ийм устөрөгчийн ион байх боломжгүй гэсэн үг биш юм):

H + e = H - + 19 ккал.

Устөрөгчийн молекул ба атом

Устөрөгчийн молекул нь H2 гэсэн хоёр атомаас бүрдэнэ. Устөрөгчийн атом ба молекулыг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

Дасгал хийх	Гидрид байдаг гэдгийг батал ерөнхий томъёо EN x 12.5% ​​устөрөгч агуулсан.
Шийдэл	Дээжийн массыг 100 г гэж аваад устөрөгч ба үл мэдэгдэх элементийн массыг тооцоолъё. m(H) = m (EN x) ×w (H); м (H) = 100 × 0.125 = 12.5 гр. m(E) = m (EN x) - m(H); м(E) = 100 - 12.5 = 87.5 гр. Устөрөгчийн бодис ба үл мэдэгдэх элементийн хэмжээг олъё, сүүлчийнх нь молийн массыг "x" гэж тэмдэглэе ( молийн массустөрөгч нь 1 г/моль-тэй тэнцүү):