રસાયણશાસ્ત્રમાં હાઇડ્રોજન. હાઇડ્રોજન - લાક્ષણિકતાઓ, ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

હાઇડ્રોજન– રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનું પ્રથમ રાસાયણિક તત્વ D.I. મેન્ડેલીવ. રાસાયણિક તત્વ હાઇડ્રોજન પ્રથમ જૂથ, મુખ્ય પેટાજૂથ, સામયિક સિસ્ટમના પ્રથમ સમયગાળામાં સ્થિત છે.

હાઇડ્રોજનનો સાપેક્ષ અણુ સમૂહ = 1.

હાઇડ્રોજન સૌથી સરળ અણુ માળખું ધરાવે છે, તે એક ઇલેક્ટ્રોન ધરાવે છે, જે પેરીન્યુક્લિયર જગ્યામાં સ્થિત છે. હાઇડ્રોજન અણુના ન્યુક્લિયસમાં એક પ્રોટોન હોય છે.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં હાઇડ્રોજન અણુ કાં તો છોડી શકે છે અથવા ઇલેક્ટ્રોન મેળવી શકે છે, બે પ્રકારના આયનો બનાવે છે:

H0 + 1ē → H1− H0 – 1ē → H1+.

હાઇડ્રોજન- બ્રહ્માંડમાં સૌથી સામાન્ય તત્વ. તે તમામ અણુઓમાં લગભગ 88.6% જેટલો હિસ્સો ધરાવે છે (આશરે 11.3% હિલીયમ અણુઓ છે, અન્ય તમામ તત્વોનો સંયુક્ત હિસ્સો લગભગ 0.1% છે). આમ, હાઇડ્રોજન એ તારાઓ અને તારાઓ વચ્ચેનો વાયુનો મુખ્ય ઘટક છે. ઇન્ટરસ્ટેલર અવકાશમાં, આ તત્વ વ્યક્તિગત પરમાણુઓ, અણુઓ અને આયનોના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને પરમાણુ વાદળો બનાવી શકે છે જે કદ, ઘનતા અને તાપમાનમાં નોંધપાત્ર રીતે બદલાય છે.

પૃથ્વીના પોપડામાં હાઇડ્રોજનનો સમૂહ અંશ 1% છે.તે નવમું સૌથી સામાન્ય તત્વ છે. પૃથ્વી પર થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં હાઇડ્રોજનનું મહત્વ લગભગ ઓક્સિજન જેટલું જ છે. ઓક્સિજનથી વિપરીત, જે પૃથ્વી પર બંધાયેલ અને મુક્ત બંને સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, પૃથ્વી પર લગભગ તમામ હાઇડ્રોજન સંયોજનોના સ્વરૂપમાં છે; એક સરળ પદાર્થના રૂપમાં હાઇડ્રોજનની માત્ર ખૂબ જ ઓછી માત્રા વાતાવરણમાં સમાયેલ છે (સૂકી હવા માટે વોલ્યુમ દ્વારા 0.00005%).

હાઇડ્રોજન લગભગ તમામ કાર્બનિક પદાર્થોનો ભાગ છે અને તમામ જીવંત કોષોમાં હાજર છે.

હાઇડ્રોજનના ભૌતિક ગુણધર્મો

રાસાયણિક તત્વ હાઇડ્રોજન દ્વારા રચાયેલ એક સરળ પદાર્થ પરમાણુ માળખું ધરાવે છે. તેની રચના સૂત્રને અનુરૂપ છે H2.રાસાયણિક તત્વની જેમ, સરળ પદાર્થને પણ હાઇડ્રોજન કહેવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોજન- રંગહીન ગેસ, ગંધહીન અને સ્વાદહીન, પાણીમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય. ઓરડાના તાપમાને અને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર, 1 લિટર પાણી દીઠ 18.8 મિલી ગેસની દ્રાવ્યતા છે.

હાઇડ્રોજન- સૌથી હળવો ગેસ, તેની ઘનતા 0.08987 g/l છે. સરખામણી માટે: હવાની ઘનતા 1.3 g/l છે.

હાઇડ્રોજન ધાતુઓમાં ઓગળી શકે છે,ઉદાહરણ તરીકે, પેલેડિયમના એક જથ્થામાં હાઇડ્રોજનના 850 વોલ્યુમો સુધી ઓગળી શકે છે. તેના અત્યંત નાના પરમાણુ કદને લીધે, હાઇડ્રોજન ઘણી સામગ્રીઓ દ્વારા પ્રસરણ માટે સક્ષમ છે

અન્ય વાયુઓની જેમ, હાઇડ્રોજન નીચા તાપમાને રંગહીન પારદર્શક પ્રવાહીમાં પરિવર્તિત થાય છે - 252.8°Cજ્યારે તાપમાન -259.2 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધી પહોંચે છે, ત્યારે હાઇડ્રોજન સફેદ સ્ફટિકોના રૂપમાં સ્ફટિકીકરણ કરે છે, જે બરફના સમાન હોય છે.

ઓક્સિજનથી વિપરીત, હાઇડ્રોજન એલોટ્રોપી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ નથી

હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ

હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ વિવિધ ઉદ્યોગોમાં થાય છે. એમોનિયા ઉત્પન્ન કરવા માટે પુષ્કળ હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ થાય છે (NH3).નાઈટ્રોજન ખાતર, કૃત્રિમ રેસા અને પ્લાસ્ટિક અને દવાઓ એમોનિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.

ખાદ્ય ઉદ્યોગમાં, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ માર્જરિનના ઉત્પાદનમાં થાય છે, જેમાં ઘન ચરબી હોય છે. તેમને પ્રવાહી ચરબીમાંથી મેળવવા માટે, હાઇડ્રોજન તેમના દ્વારા પસાર થાય છે.

જ્યારે હાઇડ્રોજન ઓક્સિજનમાં બળે છે, ત્યારે જ્યોતનું તાપમાન લગભગ છે 2500°Cઆ તાપમાને, પ્રત્યાવર્તન ધાતુઓ ઓગળી અને વેલ્ડ કરી શકાય છે. આમ, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ વેલ્ડીંગમાં થાય છે.

પ્રવાહી હાઇડ્રોજન અને ઓક્સિજનનું મિશ્રણ રોકેટ ઇંધણ તરીકે વપરાય છે.

હાલમાં, સંખ્યાબંધ દેશોએ બિન-નવીનીકરણીય ઉર્જા સ્ત્રોતો (તેલ, ગેસ, કોલસો) ને હાઇડ્રોજન સાથે બદલવા પર સંશોધન શરૂ કર્યું છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન ઓક્સિજનમાં બાળવામાં આવે છે, ત્યારે પર્યાવરણને અનુકૂળ ઉત્પાદન રચાય છે - પાણી, અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ નહીં, જે ગ્રીનહાઉસ અસરનું કારણ બને છે.

વૈજ્ઞાનિકો સૂચવે છે કે હાઇડ્રોજન સંચાલિત કારનું મોટા પાયે ઉત્પાદન 21મી સદીના મધ્યમાં શરૂ થવું જોઈએ. ઘરના બળતણ કોષો, જેનું સંચાલન ઓક્સિજન સાથે હાઇડ્રોજનના ઓક્સિડેશન પર આધારિત છે, તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરવામાં આવશે.

19મીના અંતમાં - 20મી સદીની શરૂઆતમાં,એરોનોટિક્સના યુગની શરૂઆતમાં, ફુગ્ગાઓ, એરશીપ્સ અને ફુગ્ગાઓ હાઇડ્રોજનથી ભરેલા હતા, કારણ કે તે હવા કરતા વધુ હળવા છે. જો કે, એરશીપ સાથે થયેલી દુર્ઘટના પછી એરશીપનો યુગ ભૂતકાળમાં ઝડપથી વિલીન થવા લાગ્યો. હિન્ડેનબર્ગ. 6 મે, 1937 એરશીપ,હાઇડ્રોજનથી ભરપૂર, તેમાં આગ લાગી, જેના પરિણામે તેના ડઝનેક મુસાફરો મૃત્યુ પામ્યા.

હાઇડ્રોજન ઓક્સિજન સાથે ચોક્કસ પ્રમાણમાં અત્યંત વિસ્ફોટક છે. સલામતીના નિયમોનું પાલન કરવામાં નિષ્ફળતાને કારણે એરશીપની ઇગ્નીશન અને વિસ્ફોટ થઈ.

• હાઇડ્રોજન– રાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકનું પ્રથમ રાસાયણિક તત્વ D.I. મેન્ડેલીવ
• હાઇડ્રોજન જૂથ I માં સ્થિત છે, મુખ્ય પેટાજૂથ, સામયિક સિસ્ટમનો સમયગાળો 1
• સંયોજનોમાં હાઇડ્રોજનનું વેલેન્સ – I
• હાઇડ્રોજન- રંગહીન ગેસ, ગંધહીન અને સ્વાદહીન, પાણીમાં વ્યવહારીક રીતે અદ્રાવ્ય
• હાઇડ્રોજન- સૌથી હળવો ગેસ
• પ્રવાહી અને ઘન હાઇડ્રોજન નીચા તાપમાને ઉત્પન્ન થાય છે
• હાઇડ્રોજન ધાતુઓમાં ઓગળી શકે છે
• હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ વૈવિધ્યસભર છે

હાઇડ્રોજન સામયિક કોષ્ટકમાં એક જ સમયે I અને VII જૂથોમાં નંબર વન છે. હાઇડ્રોજન માટેનું પ્રતીક H (lat. હાઇડ્રોજનિયમ) છે. તે ખૂબ જ હળવો ગેસ છે, રંગહીન અને ગંધહીન છે. હાઇડ્રોજનના ત્રણ આઇસોટોપ છે: 1H - પ્રોટિયમ, 2H - ડ્યુટેરિયમ અને 3H - ટ્રીટિયમ (કિરણોત્સર્ગી). સાદા હાઇડ્રોજન H₂ સાથે પ્રતિક્રિયામાં હવા અથવા ઓક્સિજન અત્યંત જ્વલનશીલ અને વિસ્ફોટક પણ છે. હાઇડ્રોજન ઝેરી ઉત્પાદનોનું ઉત્સર્જન કરતું નથી. તે ઇથેનોલ અને સંખ્યાબંધ ધાતુઓમાં દ્રાવ્ય છે (ખાસ કરીને બાજુના પેટાજૂથ).

પૃથ્વી પર હાઇડ્રોજન વિપુલતા

ઓક્સિજનની જેમ હાઇડ્રોજનનું પણ ઘણું મહત્વ છે. પરંતુ, ઓક્સિજનથી વિપરીત, લગભગ તમામ હાઇડ્રોજન અન્ય પદાર્થો સાથે બંધાયેલા છે. તે માત્ર વાતાવરણમાં મુક્ત અવસ્થામાં જોવા મળે છે, પરંતુ ત્યાં તેનું પ્રમાણ અત્યંત નજીવું છે. હાઇડ્રોજન લગભગ તમામ કાર્બનિક સંયોજનો અને જીવંત જીવોનો એક ભાગ છે. મોટેભાગે તે ઓક્સાઇડ - પાણીના સ્વરૂપમાં જોવા મળે છે.

ભૌતિક-રાસાયણિક ગુણધર્મો

હાઇડ્રોજન નિષ્ક્રિય છે, અને જ્યારે ગરમ થાય છે અથવા ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં, તે લગભગ તમામ સરળ અને જટિલ રાસાયણિક તત્વો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

સરળ રાસાયણિક તત્વો સાથે હાઇડ્રોજનની પ્રતિક્રિયા

ઊંચા તાપમાને, હાઇડ્રોજન ઓક્સિજન, સલ્ફર, ક્લોરિન અને નાઇટ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. તમે શીખી શકશો કે ગેસ સાથે કયા પ્રયોગો ઘરે કરી શકાય છે.

પ્રયોગશાળાની પરિસ્થિતિઓમાં ઓક્સિજન સાથે હાઇડ્રોજનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનો અનુભવ

ચાલો શુદ્ધ હાઇડ્રોજન લઈએ, જે ગેસ આઉટલેટ ટ્યુબ દ્વારા આવે છે, અને તેને આગ લગાડીએ. તે ભાગ્યે જ ધ્યાનપાત્ર જ્યોત સાથે બળી જશે. જો તમે કોઈપણ વાસણમાં હાઇડ્રોજન ટ્યુબ મૂકો છો, તો તે સળગતી રહેશે, અને દિવાલો પર પાણીના ટીપાં બનશે. આ ઓક્સિજન હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О + Q

જ્યારે હાઇડ્રોજન બળે છે, ત્યારે ઘણી બધી થર્મલ ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનના મિશ્રણનું તાપમાન 2000 °C સુધી પહોંચે છે. ઓક્સિજન ઓક્સિડાઇઝ્ડ હાઇડ્રોજન, તેથી આ પ્રતિક્રિયાને ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા કહેવામાં આવે છે.

સામાન્ય સ્થિતિમાં (ગરમી વિના), પ્રતિક્રિયા ધીમે ધીમે આગળ વધે છે. અને 550 ° સે ઉપરના તાપમાને વિસ્ફોટ થાય છે (કહેવાતા ડિટોનેટીંગ ગેસ રચાય છે). ભૂતકાળમાં, હાઇડ્રોજનનો ઉપયોગ ઘણીવાર ફુગ્ગાઓમાં થતો હતો, પરંતુ વિસ્ફોટ કરનાર ગેસની રચનાને કારણે ઘણા અકસ્માતો થયા હતા. બોલની અખંડિતતાનું ઉલ્લંઘન થયું હતું, અને વિસ્ફોટ થયો હતો: હાઇડ્રોજન ઓક્સિજન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. તેથી, હવે હિલીયમનો ઉપયોગ થાય છે, જે સમયાંતરે જ્યોત સાથે ગરમ થાય છે.

ક્લોરિન હાઇડ્રોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડ બનાવે છે (ફક્ત પ્રકાશ અને ગરમીની હાજરીમાં). હાઇડ્રોજન અને ક્લોરિનની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા આના જેવી દેખાય છે:

H₂ + Cl₂ = 2HCl

રસપ્રદ તથ્ય: હાઇડ્રોજન સાથે ફ્લોરિનની પ્રતિક્રિયા અંધકાર અને 0 ° સે કરતા ઓછા તાપમાનમાં પણ વિસ્ફોટનું કારણ બને છે.

હાઇડ્રોજન સાથે નાઇટ્રોજનની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ત્યારે જ થઈ શકે છે જ્યારે ગરમ થાય અને ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં. આ પ્રતિક્રિયા એમોનિયા ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ:

ЗН₂ + N₂ = 2NN₃

સલ્ફર અને હાઇડ્રોજનની પ્રતિક્રિયાથી ગેસ બને છે - હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ. પરિણામ એ સડેલા ઇંડાની ગંધ છે:

H₂ + S = H₂S

હાઇડ્રોજન માત્ર ધાતુઓમાં જ ઓગળી શકતું નથી, પરંતુ તેમની સાથે પ્રતિક્રિયા પણ કરી શકે છે. પરિણામે, સંયોજનો રચાય છે જેને હાઇડ્રાઇડ્સ કહેવામાં આવે છે. કેટલાક હાઇડ્રાઈડ્સનો ઉપયોગ રોકેટમાં બળતણ તરીકે થાય છે. તેનો ઉપયોગ પરમાણુ ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે પણ થાય છે.

જટિલ રાસાયણિક તત્વો સાથે પ્રતિક્રિયા

ઉદાહરણ તરીકે, કોપર ઓક્સાઇડ સાથે હાઇડ્રોજન. ચાલો હાઇડ્રોજનની ટ્યુબ લઈએ અને તેને કોપર ઓક્સાઇડ પાવડરમાંથી પસાર કરીએ. જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે સમગ્ર પ્રતિક્રિયા થાય છે. કાળો કોપર પાવડર ભુરો લાલ (સાદો કોપર કલર) થઈ જશે. ફ્લાસ્કના ગરમ ન થયેલા વિસ્તારો પર પ્રવાહીના ટીપાં પણ દેખાશે - આ રચના થઈ છે.

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા:

CuO + H₂ = Cu + H₂O

જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, હાઇડ્રોજન ઓક્સાઇડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે અને તાંબામાં ઘટાડો કરે છે.

પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રતિક્રિયાઓ

જો પ્રતિક્રિયા દરમિયાન પદાર્થ ઓક્સાઇડને દૂર કરે છે, તો તે ઘટાડનાર એજન્ટ છે. કોપર ઓક્સાઇડની પ્રતિક્રિયાના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આપણે જોઈએ છીએ કે હાઇડ્રોજન એ ઘટાડતું એજન્ટ હતું. તે કેટલાક અન્ય ઓક્સાઇડ જેમ કે HgO, MoO₃ અને PbO સાથે પણ પ્રતિક્રિયા આપે છે. કોઈપણ પ્રતિક્રિયામાં, જો તત્વોમાંથી એક ઓક્સિડાઇઝિંગ એજન્ટ છે, તો અન્ય ઘટાડનાર એજન્ટ હશે.

બધા હાઇડ્રોજન સંયોજનો

બિનધાતુઓ સાથે હાઇડ્રોજન સંયોજનો- ખૂબ જ અસ્થિર અને ઝેરી વાયુઓ (ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ, સિલેન, મિથેન).

હાઇડ્રોજન હલાઇડ્સ- હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે. જ્યારે ઓગળવામાં આવે છે, ત્યારે તે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ બનાવે છે. આ જૂથમાં પણ શામેલ છે: હાઇડ્રોજન ફ્લોરાઇડ, હાઇડ્રોજન આયોડાઇડ અને હાઇડ્રોજન બ્રોમાઇડ. આ તમામ સંયોજનો અનુરૂપ એસિડની રચનામાં પરિણમે છે.

હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ(રાસાયણિક સૂત્ર H₂O₂) મજબૂત ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો દર્શાવે છે.

હાઇડ્રોજન હાઇડ્રોક્સાઇડ્સઅથવા પાણી H₂O.

હાઇડ્રાઇડ્સ- આ ધાતુઓ સાથેના સંયોજનો છે.

હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ- આ એસિડ, પાયા અને અન્ય સંયોજનો છે જેમાં હાઇડ્રોજન હોય છે.

કાર્બનિક સંયોજનો: પ્રોટીન, ચરબી, લિપિડ્સ, હોર્મોન્સ અને અન્ય.

તે રાસાયણિક તત્વોના મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકમાં પ્રથમ સ્થાન ધરાવે છે અને પ્રતીક H દ્વારા નિયુક્ત કરવામાં આવે છે.

લેખ વાંચો અને સાઇટ પર જાઓ www.h2miraclewater-russia.ru હાઇડ્રોજન ઉપકરણ અને હાઇડ્રોજન પાણી વિશે વધુ માહિતી માટે.

વ્યાખ્યાન 29

હાઇડ્રોજન. પાણી

વ્યાખ્યાન રૂપરેખા:

પાણી. રાસાયણિક અને ભૌતિક ગુણધર્મો

પ્રકૃતિમાં હાઇડ્રોજન અને પાણીની ભૂમિકા

રાસાયણિક તત્વ તરીકે હાઇડ્રોજન

હાઇડ્રોજન એ D.I. મેન્ડેલીવના સામયિક કોષ્ટકનું એકમાત્ર તત્વ છે, જેનું સ્થાન અસ્પષ્ટ છે. તેનું રાસાયણિક પ્રતીક સામયિક કોષ્ટકમાં બે વાર લખાયેલું છે: બંને IA અને VIIA જૂથોમાં. આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યું છે કે હાઇડ્રોજનમાં અસંખ્ય ગુણધર્મો છે જે તેને ક્ષારયુક્ત ધાતુઓ અને હેલોજન બંને સાથે જોડે છે (કોષ્ટક 14).

કોષ્ટક 14

આલ્કલી ધાતુઓ અને હેલોજનના ગુણધર્મો સાથે હાઇડ્રોજનના ગુણધર્મોની તુલના

કુદરતમાં, હાઇડ્રોજન સમૂહ નંબર 1, 2 અને 3 સાથે ત્રણ આઇસોટોપ્સના સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વમાં છે: પ્રોટિયમ 1 1 H, ડ્યુટેરિયમ 2 1 D અને ટ્રીટિયમ 3 1 T. પ્રથમ બે સ્થિર આઇસોટોપ્સ છે, અને ત્રીજો કિરણોત્સર્ગી છે. આઇસોટોપ્સના કુદરતી મિશ્રણમાં પ્રોટિયમ પ્રબળ છે. આઇસોટોપ્સ H: D: T વચ્ચેના જથ્થાત્મક ગુણોત્તર 1: 1.46 10 -5: 4.00 10 -15 છે.

હાઇડ્રોજન આઇસોટોપ્સના સંયોજનો એકબીજાથી ગુણધર્મોમાં અલગ પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હળવા પ્રોટિયમ પાણી (H 2 O) ના ઉત્કલન અને ઠંડું બિંદુઓ અનુક્રમે - 100 o C અને 0 o C, અને ડ્યુટેરિયમ પાણી (D 2 O) - 101.4 o C અને 3.8 o C. પ્રતિક્રિયા દર સંડોવતા હોય છે. હળવા પાણી ભારે પાણી કરતા વધારે છે.

બ્રહ્માંડમાં, હાઇડ્રોજન એ સૌથી સામાન્ય તત્વ છે - તે બ્રહ્માંડના દળના લગભગ 75% અથવા તેના તમામ અણુઓના 90% થી વધુ હિસ્સો ધરાવે છે. હાઇડ્રોજન એ પૃથ્વીના તેના સૌથી મહત્વપૂર્ણ ભૂસ્તરશાસ્ત્રીય શેલમાં પાણીનો ભાગ છે - હાઇડ્રોસ્ફિયર.

હાઇડ્રોજન સ્વરૂપો, કાર્બન સાથે, તમામ કાર્બનિક પદાર્થો, એટલે કે, તે પૃથ્વીના જીવંત શેલનો એક ભાગ છે - બાયોસ્ફિયર. પૃથ્વીના પોપડામાં - લિથોસ્ફિયરમાં - હાઇડ્રોજનની સામૂહિક સામગ્રી માત્ર 0.88% છે, એટલે કે તે તમામ તત્વોમાં 9મા ક્રમે છે. પૃથ્વીનું હવાનું શેલ - વાતાવરણમાં કુલ જથ્થાના એક મિલિયનમાં ઓછા ભાગનો સમાવેશ થાય છે, જે પરમાણુ હાઇડ્રોજનનો હિસ્સો છે. તે માત્ર ઉપરના વાતાવરણમાં જ જોવા મળે છે.

હાઇડ્રોજનનું ઉત્પાદન અને ઉપયોગ

હાઇડ્રોજન સૌપ્રથમ 16મી સદીમાં મધ્યયુગીન ચિકિત્સક અને રસાયણશાસ્ત્રી પેરાસેલસસ દ્વારા સલ્ફ્યુરિક એસિડમાં લોખંડની પ્લેટને ડૂબાડીને મેળવવામાં આવ્યું હતું અને 1766માં અંગ્રેજી રસાયણશાસ્ત્રી હેનરી કેવેન્ડિશે સાબિત કર્યું હતું કે હાઇડ્રોજન માત્ર સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે આયર્નની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાથી જ ઉત્પન્ન થાય છે. પણ અન્ય એસિડ સાથે અન્ય ધાતુઓ. કેવેન્ડિશ પણ પ્રથમ વખત હાઇડ્રોજનના ગુણધર્મો વર્ણવે છે.

IN પ્રયોગશાળા શરતો, હાઇડ્રોજન મેળવવામાં આવે છે:

1. એસિડ સાથે ધાતુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. પાણી સાથે આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વીની ધાતુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

IN ઉદ્યોગ હાઇડ્રોજન નીચેની રીતે મેળવવામાં આવે છે:

1. ક્ષાર, એસિડ અને આલ્કલીના જલીય દ્રાવણનું વિદ્યુત વિચ્છેદન.સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું સોલ્યુશન ટેબલ મીઠું છે:

2NaCl + 2H 2 O →el. વર્તમાન H 2 + Cl 2 + NaOH

2. ગરમ કોક સાથે પાણીની વરાળમાં ઘટાડો:

C + H 2 O → t CO + H 2

કાર્બન મોનોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજનના પરિણામી મિશ્રણને કહેવામાં આવે છે પાણી ગેસ (સંશ્લેષણ ગેસ),અને વિવિધ રાસાયણિક ઉત્પાદનો (એમોનિયા, મિથેનોલ, વગેરે) ના સંશ્લેષણ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. હાઇડ્રોજનને પાણીના વાયુમાંથી અલગ કરવા માટે, જ્યારે પાણીની વરાળથી ગરમ થાય છે ત્યારે કાર્બન મોનોક્સાઇડ કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત થાય છે:

CO + H 2 → t CO 2 + H 2

3. હીટિંગ મિથેનપાણીની વરાળ અને ઓક્સિજનની હાજરીમાં. આ પદ્ધતિ હાલમાં મુખ્ય છે:

2CH 4 + O 2 + 2H 2 O → t 2CO 2 + 6H 2

હાઇડ્રોજનનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે:

1. એમોનિયા અને હાઇડ્રોજન ક્લોરાઇડનું ઔદ્યોગિક સંશ્લેષણ;

2. સંશ્લેષણ ગેસના ભાગ રૂપે મિથેનોલ અને કૃત્રિમ પ્રવાહી બળતણ મેળવવું (હાઈડ્રોજનના 2 વોલ્યુમ અને CO ના 1 વોલ્યુમ);

3. તેલના અપૂર્ણાંકનું હાઇડ્રોટ્રીટીંગ અને હાઇડ્રોક્રેકીંગ;

4. પ્રવાહી ચરબીનું હાઇડ્રોજનેશન;

5. ધાતુઓની કટિંગ અને વેલ્ડીંગ;

6. તેમના ઓક્સાઇડમાંથી ટંગસ્ટન, મોલીબડેનમ અને રેનિયમ મેળવવું;

7. ઇંધણ તરીકે અવકાશ એન્જિન.

8. થર્મોન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં, હાઇડ્રોજન આઇસોટોપનો ઉપયોગ બળતણ તરીકે થાય છે.

હાઇડ્રોજનના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મો

હાઇડ્રોજન રંગહીન, સ્વાદહીન અને ગંધહીન ગેસ છે. ઘનતા નં. 0.09 g/l (હવા કરતાં 14 ગણી હળવા). હાઇડ્રોજન પાણીમાં નબળી રીતે દ્રાવ્ય છે (પાણીના 100 વોલ્યુમ દીઠ ગેસના માત્ર 2 વોલ્યુમ), પરંતુ ડી-ધાતુઓ દ્વારા સારી રીતે શોષાય છે - નિકલ, પ્લેટિનમ, પેલેડિયમ (પેલેડિયમના એક જથ્થામાં હાઇડ્રોજનના 900 વોલ્યુમો સુધી ઓગળવામાં આવે છે).

રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, હાઇડ્રોજન ઘટાડવા અને ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો બંને દર્શાવે છે. મોટેભાગે, હાઇડ્રોજન ઘટાડનાર એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે.

1. બિન-ધાતુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા. હાઇડ્રોજન બિનધાતુઓ સાથે અસ્થિર હાઇડ્રોજન સંયોજનો બનાવે છે (લેક્ચર 25 જુઓ).

હેલોજન સાથેપ્રતિક્રિયા દર અને પરિસ્થિતિઓ ફ્લોરિનથી આયોડિન સુધી બદલાય છે: ફ્લોરિન સાથે, હાઇડ્રોજન અંધારામાં પણ વિસ્ફોટક રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, ક્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા પ્રકાશ સાથે થોડી ઇરેડિયેશન સાથે એકદમ શાંતિથી આગળ વધે છે, બ્રોમિન અને આયોડિન સાથે પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું છે અને જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે જ થાય છે:

H 2 + F 2 → 2HF

H 2 + Cl 2 → hν 2HCl

H 2 + I 2 → t 2HI

ઓક્સિજન સાથેઅને સલ્ફર હાઇડ્રોજન સહેજ ગરમી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. 1:2 ના ગુણોત્તરમાં ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજનનું મિશ્રણ કહેવામાં આવે છે વિસ્ફોટક ગેસ:

H 2 + O 2 → t H 2 O

H 2 + S → t H 2 S

નાઇટ્રોજન, ફોસ્ફરસ અને કાર્બન સાથેપ્રતિક્રિયા ગરમી, એલિવેટેડ દબાણ અને ઉત્પ્રેરકની હાજરીમાં થાય છે. પ્રતિક્રિયાઓ ઉલટાવી શકાય તેવું છે:

3H 2 + N 2 → બિલાડી., p, t2NH 3

2H 2 + 3P → બિલાડી., p, t3PH 3

H 2 + C → બિલાડી., p, t CH 4

2. જટિલ પદાર્થો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.ઊંચા તાપમાને, હાઇડ્રોજન તેમના ઓક્સાઇડમાંથી ધાતુઓને ઘટાડે છે:

CuO + H 2 → t Cu + H 2 O

3. મુ આલ્કલી અને આલ્કલાઇન પૃથ્વી ધાતુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાહાઇડ્રોજન ઓક્સિડાઇઝિંગ ગુણધર્મો દર્શાવે છે:

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

4. કાર્બનિક પદાર્થો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા.હાઇડ્રોજન ઘણા કાર્બનિક પદાર્થો સાથે સક્રિય રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, આવી પ્રતિક્રિયાઓને હાઇડ્રોજનેશન પ્રતિક્રિયાઓ કહેવામાં આવે છે. "ઓર્ગેનિક કેમિસ્ટ્રી" સંગ્રહના ભાગ III માં આવી પ્રતિક્રિયાઓની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવશે.

મિન્સ્ક કૉલેજ ઑફ ટેક્નૉલૉજી એન્ડ ડિઝાઈન ઑફ લાઇટ ઈન્ડસ્ટ્રી

અમૂર્ત

શિસ્ત: રસાયણશાસ્ત્ર

વિષય: "હાઈડ્રોજન અને તેના સંયોજનો"

આના દ્વારા તૈયાર:પ્રથમ વર્ષનો વિદ્યાર્થી 343 જૂથો

વિસ્કપ એલેના

તપાસેલ:અલ્યાબયેવા એન.વી.

મિન્સ્ક 2009

સામયિક કોષ્ટકમાં હાઇડ્રોજન અણુની રચના

ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સ

પ્રકૃતિમાં વ્યાપ

હાઇડ્રોજન એક સરળ પદાર્થ તરીકે

હાઇડ્રોજન સંયોજનો

સંદર્ભો

સામયિક કોષ્ટકમાં હાઇડ્રોજન અણુની રચના

સામયિક કોષ્ટકનું પ્રથમ તત્વ (1 લી પીરિયડ, સીરીયલ નંબર 1). તે અન્ય રાસાયણિક તત્વો સાથે સંપૂર્ણ સામ્યતા ધરાવતું નથી અને તે કોઈપણ જૂથ સાથે સંબંધિત નથી, તેથી કોષ્ટકોમાં તેને શરતી રીતે જૂથ IA અને/અથવા જૂથ VIIA માં મૂકવામાં આવે છે.

હાઇડ્રોજન અણુ એ તમામ તત્વોના અણુઓમાં સૌથી નાનો અને હલકો છે. અણુનું ઇલેક્ટ્રોનિક સૂત્ર 1s 1 છે. મુક્ત અવસ્થામાં તત્વના અસ્તિત્વનું સામાન્ય સ્વરૂપ એ ડાયટોમિક પરમાણુ છે.

ઓક્સિડેશન સ્ટેટ્સ

વધુ ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ તત્વોવાળા સંયોજનોમાં હાઇડ્રોજન અણુ +1 ની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ દર્શાવે છે, ઉદાહરણ તરીકે HF, H 2 O, વગેરે. અને મેટલ હાઇડ્રાઇડ્સવાળા સંયોજનોમાં, હાઇડ્રોજન અણુની ઓક્સિડેશન સ્થિતિ -1 છે, ઉદાહરણ તરીકે NaH, CaH 2, વગેરે. તે લાક્ષણિક ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓ વચ્ચેનું ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવિટી મૂલ્ય ધરાવે છે. એસિટિક એસિડ અથવા આલ્કોહોલ જેવા કાર્બનિક દ્રાવકોમાં ઘણા કાર્બનિક સંયોજનોને ઉત્પ્રેરક રીતે ઘટાડવામાં સક્ષમ: અસંતૃપ્ત સંયોજનોથી સંતૃપ્ત, કેટલાક સોડિયમ સંયોજનો એમોનિયા અથવા એમાઇન્સ.

પ્રકૃતિમાં વ્યાપ

કુદરતી હાઇડ્રોજનમાં બે સ્થિર આઇસોટોપ હોય છે - પ્રોટિયમ 1 H, ડ્યુટેરિયમ 2 H અને ટ્રિટિયમ 3 H. ડ્યુટેરિયમ અન્યથા D તરીકે, અને ટ્રિટિયમને T તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે. વિવિધ સંયોજનો શક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે NT, HD, TD, H 2, D 2 , T2. સલ્ફર (H 2 S), ઓક્સિજન (પાણીના સ્વરૂપમાં), કાર્બન, નાઇટ્રોજન અને ક્લોરિન સાથેના વિવિધ સંયોજનોના સ્વરૂપમાં પ્રકૃતિમાં હાઇડ્રોજન વધુ સામાન્ય છે. ફોસ્ફરસ, આયોડિન, બ્રોમિન અને અન્ય તત્વો સાથેના સંયોજનોના રૂપમાં ઓછી વાર. તે તમામ વનસ્પતિ અને પ્રાણી સજીવો, તેલ, અશ્મિભૂત કોલસો, કુદરતી ગેસ અને સંખ્યાબંધ ખનિજો અને ખડકોનો ભાગ છે. મુક્ત સ્થિતિમાં, તે ખૂબ જ ભાગ્યે જ ઓછી માત્રામાં જોવા મળે છે - જ્વાળામુખી વાયુઓ અને કાર્બનિક અવશેષોના વિઘટન ઉત્પાદનોમાં. હાઇડ્રોજન એ બ્રહ્માંડમાં સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં તત્વ છે (લગભગ 75%). તે સૂર્ય અને મોટાભાગના તારાઓ તેમજ ગુરુ અને શનિ ગ્રહોનો એક ઘટક છે, જે મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજનથી બનેલો છે. કેટલાક ગ્રહો પર, હાઇડ્રોજન ઘન સ્વરૂપમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે.

હાઇડ્રોજન એક સરળ પદાર્થ તરીકે

હાઇડ્રોજન પરમાણુમાં સહસંયોજક નોનપોલર બોન્ડ દ્વારા જોડાયેલા બે અણુઓ હોય છે. ભૌતિક ગુણધર્મો- રંગ અને ગંધ વગરનો ગેસ. તે અવકાશમાં અન્ય વાયુઓ કરતાં વધુ ઝડપથી ફેલાય છે, નાના છિદ્રોમાંથી પસાર થાય છે અને ઊંચા તાપમાને સ્ટીલ અને અન્ય સામગ્રીમાં પ્રમાણમાં સરળતાથી પ્રવેશ કરે છે. ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા ધરાવે છે.

રાસાયણિક ગુણધર્મો. નીચા તાપમાને તેની સામાન્ય સ્થિતિમાં તે નિષ્ક્રિય છે; તે ગરમ કર્યા વિના ફ્લોરિન અને ક્લોરિન સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે (પ્રકાશની હાજરીમાં).

તે ધાતુઓ કરતાં બિન-ધાતુઓ સાથે વધુ સક્રિય રીતે સંપર્ક કરે છે.

જ્યારે વિવિધ પદાર્થો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે ઓક્સિડાઇઝિંગ અને ઘટાડવાના ગુણધર્મો બંનેનું પ્રદર્શન કરી શકે છે.

હાઇડ્રોજન સંયોજનો

હાઇડ્રોજન સંયોજનોમાંનું એક હેલોજન છે. જ્યારે હાઇડ્રોજન જૂથ VIIA તત્વો સાથે જોડાય છે ત્યારે તેઓ રચાય છે. HF, HCl, HBr અને HI એ રંગહીન વાયુઓ છે, જે પાણીમાં અત્યંત દ્રાવ્ય છે.

HBr અને HI લાક્ષણિક ઘટાડતા એજન્ટો હોવાથી, તેઓ HCl જેવી વિનિમય પ્રતિક્રિયા દ્વારા મેળવી શકાતા નથી.

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

પાણી એ પ્રકૃતિમાં સૌથી સામાન્ય હાઇડ્રોજન સંયોજન છે.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

તેનો કોઈ રંગ નથી, સ્વાદ નથી, કોઈ ગંધ નથી. ખૂબ જ નબળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ, પરંતુ ઘણી ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓ, મૂળભૂત અને એસિડિક ઓક્સાઇડ સાથે સક્રિય રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે.

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

હેવી વોટર (D 2 O) એ પાણીની આઇસોટોપિક વિવિધતા છે. ભારે પાણીમાં પદાર્થોની દ્રાવ્યતા સામાન્ય પાણી કરતાં ઘણી ઓછી હોય છે. ભારે પાણી ઝેરી છે કારણ કે તે જીવંત જીવોમાં જૈવિક પ્રક્રિયાઓને ધીમું કરે છે. પાણીના પુનરાવર્તિત વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન વિદ્યુત વિચ્છેદન અવશેષોમાં એકઠા થાય છે. પરમાણુ રિએક્ટરમાં શીતક અને ન્યુટ્રોન મોડરેટર તરીકે ઉપયોગ થાય છે.

હાઇડ્રાઇડ્સ એ હાઇડ્રોજનની ધાતુઓ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા છે (ઉચ્ચ તાપમાને) અથવા બિન-ધાતુઓ હાઇડ્રોજન કરતાં ઓછી ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ છે.

Si + 2H 2 = SiH 4

16મી સદીના પહેલા ભાગમાં હાઈડ્રોજનની શોધ થઈ હતી. પેરાસેલસસ. 1776માં, જી. કેવેન્ડિશે સૌપ્રથમ તેના ગુણધર્મોની તપાસ કરી 1783-1787માં, એ. લેવોઇસિયરે દર્શાવ્યું કે હાઇડ્રોજન પાણીનો એક ભાગ છે, તેને રાસાયણિક તત્વોની યાદીમાં સામેલ કર્યો અને "હાઇડ્રોજન" નામનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો.

સંદર્ભો

1. M.B. વોલોવિચ, ઓ.એફ. કબાર્ડિન, આર.એ. લિડિન, એલ.યુ. અલિકબેરોવા, વી.એસ. રોખલોવ, વી.બી. પ્યાટુનિન, યુ.એ. સિમાગિન, એસ.વી. સિમોનોવિચ/સ્કૂલ ચિલ્ડ્રન્સ હેન્ડબુક/મોસ્કો “એએસટી-પ્રેસ બુક” 2003.

2. આઈ.એલ. Knunyats / રાસાયણિક જ્ઞાનકોશ / મોસ્કો "સોવિયેત જ્ઞાનકોશ" 1988

3. આઇ.ઇ. શિમાનોવિચ / રસાયણશાસ્ત્ર 11 / મિન્સ્ક “પીપલ્સ અસ્વેટા” 2008

4. એફ. કોટન, જે. વિલ્કિન્સન / આધુનિક અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર / મોસ્કો “મીર” 1969