Устөрөгчтэй оксидын харилцан үйлчлэл. Устөрөгчийн химийн шинж чанар

Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент юм. Азот болон бусад бага хэмжээний хийтэй хамт чөлөөт хүчилтөрөгч нь дэлхийн агаар мандлыг бүрдүүлдэг. Агаар дахь түүний агууламж эзлэхүүний 20.95% буюу массын 23.15% байна. IN дэлхийн царцдасАтомуудын 58% нь хүчилтөрөгчийн атомууд (массын 47%) байдаг. Хүчилтөрөгч нь усны нэг хэсэг (гидросфер дахь хүчилтөрөгчийн нөөц маш их байдаг), чулуулаг, олон эрдэс давс нь амьд организмыг бүрдүүлдэг өөх тос, уураг, нүүрс ус зэрэгт агуулагддаг. Дэлхийн бараг бүх чөлөөт хүчилтөрөгч нь фотосинтезийн үйл явцын үр дүнд бий болж, хадгалагддаг.

Физик шинж чанар.

Хүчилтөрөгчийн хийөнгөгүй, амтгүй, үнэргүй, агаараас арай хүнд. Усанд бага зэрэг уусдаг (20 градусын температурт 31 мл хүчилтөрөгч 1 литр усанд уусдаг) боловч агаар мандлын бусад хийтэй харьцуулахад илүү сайн байдаг тул усыг хүчилтөрөгчөөр баяжуулдаг. Хүчилтөрөгчийн нягт хэвийн нөхцөл 1.429 г/л. -183 0 С температур, 101.325 кПа даралттай үед хүчилтөрөгч шингэн төлөвт шилждэг. Шингэн хүчилтөрөгч нь цэнхэр өнгөтэй, соронзон орон руу татагдаж, -218.7 хэмд цэнхэр талстууд үүсдэг.

Байгалийн хүчилтөрөгч нь O 16, O 17, O 18 гэсэн гурван изотоптой.

Аллотропи- химийн элемент нь зөвхөн молекул дахь атомын тоо эсвэл бүтцээрээ ялгаатай хоёр ба түүнээс дээш энгийн бодис хэлбэрээр оршин тогтнох чадвар.

Озон O 3 - дотор байдаг дээд давхаргууддэлхийн гадаргуугаас 20-25 км-ийн өндөрт агаар мандал бөгөөд " озоны давхарга", энэ нь дэлхийг сүйтгэгчээс хамгаалдаг хэт ягаан туяаНар; цайвар ягаан, хортой их хэмжээгээрөвөрмөц, хурц, гэхдээ тааламжтай үнэртэй хий. Хайлах цэг нь -192.7 0 С, буцлах цэг нь 111.9 0 С. Бид хүчилтөрөгчийг усанд илүү сайн уусгадаг.

Озон бол хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм. Түүний исэлдэлтийн үйл ажиллагаа нь молекулыг задлах, ялгаруулах чадварт суурилдаг. атомын хүчилтөрөгч:

Энэ нь олон энгийн, нарийн төвөгтэй бодисуудыг исэлдүүлдэг. Зарим металлын хувьд энэ нь озонидыг үүсгэдэг, жишээлбэл калийн озонид:

K + O 3 = KO 3

Озоныг тусгай төхөөрөмж - озонжуулагчид үйлдвэрлэдэг. Тэдгээрийн дотор цахилгаан цэнэгийн нөлөөн дор молекулын хүчилтөрөгч озон болж хувирдаг.

Үүнтэй төстэй хариу үйлдэл нь аянгын цэнэгийн нөлөөн дор тохиолддог.

Озоны хэрэглээ нь түүний хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг: даавууг цайруулах, халдваргүйжүүлэхэд ашигладаг. ундны ус, анагаах ухаанд ариутгагч бодис болгон .

Озоныг их хэмжээгээр амьсгалах нь хортой: нүдний салст бүрхэвч, амьсгалын замын эрхтнүүдийг цочроодог.

Химийн шинж чанар.

Бусад элементийн атомуудтай (фтороос бусад) химийн урвалд ороход хүчилтөрөгч нь зөвхөн исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг.

Химийн хамгийн чухал шинж чанар бол бараг бүх элементүүдтэй исэл үүсгэх чадвар юм. Үүний зэрэгцээ хүчилтөрөгч нь ихэнх бодисуудтай шууд урвалд ордог, ялангуяа халах үед.

Эдгээр урвалын үр дүнд, дүрмээр бол исэл, хэт исэл бага үүсдэг.

2Ca + O 2 = 2CaO

2Ba + O 2 = 2BaO

2Na + O 2 = Na 2 O 2

Хүчилтөрөгч нь галогентэй шууд харьцдаггүй, алт, тэдгээрийн оксидыг шууд бусаар олж авдаг. Халах үед хүхэр, нүүрстөрөгч, фосфор нь хүчилтөрөгчөөр шатдаг.

Хүчилтөрөгчийн азоттой харилцан үйлчлэл нь зөвхөн 1200 0 С эсвэл температурт эхэлдэг. цахилгаан цэнэггүйдэл:

N 2 + O 2 = 2NO

Устөрөгчтэй хамт хүчилтөрөгч нь ус үүсгэдэг:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Энэ урвалын үед энэ нь ялгардаг мэдэгдэхүйц хэмжээдулаан.

Хоёр эзэлхүүнтэй устөрөгчийн нэг эзэлхүүнтэй хүчилтөрөгчийн холимог нь гал асаах үед дэлбэрдэг; үүнийг тэсрэх хий гэж нэрлэдэг.

Агаар дахь хүчилтөрөгчтэй харьцах үед олон металлууд устаж, зэврэлтэнд өртдөг. Хэвийн нөхцөлд зарим металлууд зөвхөн гадаргуугаас (жишээлбэл, хөнгөн цагаан, хром) исэлддэг. Үүссэн оксидын хальс нь цаашдын харилцан үйлчлэлээс сэргийлдэг.

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Тодорхой нөхцөлд нарийн төвөгтэй бодисууд нь хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг. Энэ тохиолдолд исэл, зарим тохиолдолд исэл ба энгийн бодисууд үүсдэг.

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

H 2 S + O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O

4НН 3 +ЗО 2 =2N 2 +6Н 2 О

4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцан үйлчлэхэд хүчилтөрөгч нь исэлдүүлэгч бодисоор ажилладаг. Үүний ач холбогдол нь хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн үйл ажиллагаанд суурилдаг. өмч - чадвардэмжлэг үзүүлэх шаталтбодисууд.

Хүчилтөрөгч нь мөн устөрөгчтэй нэгдэл үүсгэдэг - устөрөгчийн хэт исэл H 2 O 2 - усанд маш сайн уусдаг хурц амт, өнгөгүй тунгалаг шингэн. IN химийн хувьдустөрөгчийн хэт исэл нь маш их сонирхолтой холболт. Энэ нь тогтвортой байдал багатай байдаг: зогсож байхдаа ус, хүчилтөрөгч болж аажмаар задардаг.

H 2 O 2 = H 2 O + O 2

Гэрэл, дулаан, шүлтүүд байгаа эсэх, исэлдүүлэгч эсвэл бууруулагч бодисуудтай харьцах нь задралын процессыг хурдасгадаг. Устөрөгчийн хэт исэл дэх хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв = - 1, i.e. нь усан дахь хүчилтөрөгчийн исэлдэлтийн төлөв (-2) ба молекул хүчилтөрөгчийн (0) хооронд завсрын утгатай байдаг тул устөрөгчийн хэт исэл нь исэлдэлтийн давхар чанарыг харуулдаг. Исэлдэлтийн шинж чанарустөрөгчийн хэт исэл нь багасгахаас хамаагүй илүү тод илэрдэг бөгөөд хүчиллэг, шүлтлэг, төвийг сахисан орчинд илэрдэг.

H 2 O 2 + 2KI + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + I 2 + 2H 2 O

Устөрөгч H нь химийн элемент бөгөөд манай орчлон ертөнцөд хамгийн түгээмэл байдаг. Бодисын найрлага дахь элемент болох устөрөгчийн масс 75% байна ерөнхий агуулгаөөр төрлийн атомууд. Энэ бол дэлхий дээрх хамгийн чухал, амин чухал нэгдэл болох усны нэг хэсэг юм. Онцлог шинж чанарУстөрөгч нь мөн үелэх системийн эхний элемент юм химийн элементүүдД.И.Менделеев.

Нээлт ба хайгуул

Парацельсийн зохиолуудад устөрөгчийн тухай анх дурдсан нь XVI зууны үеэс эхтэй. Гэхдээ түүнээс салах хийн хольцагаар, шатамхай шинж чанарыг судлах ажлыг XVII зуунд эрдэмтэн Лемери аль хэдийн хийсэн. Устөрөгчийг английн химич, физикч, байгалийн эрдэмтэн сайтар судалж, устөрөгчийн масс бусад хийтэй харьцуулахад хамгийн бага болохыг туршилтаар нотолсон. Шинжлэх ухааны хөгжлийн дараагийн үе шатанд олон эрдэмтэд түүнтэй хамтран ажилласан, ялангуяа түүнийг "усны эх" гэж нэрлэсэн Лавуазье.

PSHE дахь албан тушаалын шинж чанарууд

Д.И.Менделеевийн үелэх системийг нээж буй элемент бол устөрөгч юм. Атомын физик, химийн шинж чанарууд нь тодорхой хоёрдмол шинж чанарыг харуулдаг, учир нь устөрөгчийг нэгэн зэрэг эхний бүлэгт хамааруулдаг. үндсэн дэд бүлэг, хэрэв энэ нь метал шиг ажиллаж, химийн урвалын явцад нэг электроноос татгалзвал, долдугаарт - валентын бүрхүүлийг бүрэн дүүргэх тохиолдолд, өөрөөр хэлбэл хүлээн авах сөрөг бөөм, энэ нь галогентэй төстэй шинж чанартай.

Элементийн электрон бүтцийн онцлог

Үүнд агуулагдах нийлмэл бодисын шинж чанар, мөн энгийн бодис H 2 нь үндсэндээ устөрөгчийн электрон тохиргоогоор тодорхойлогддог. Бөөм нь Z= (-1) бүхий нэг электронтой бөгөөд энэ нь нэгж масстай нэг протон агуулсан цөмийг тойрон тойрог замдаа эргэлддэг. эерэг цэнэг(+1). Түүний цахим тохиргоонь 1s 1 гэж бичигдсэн бөгөөд энэ нь устөрөгчийн хамгийн анхны бөгөөд цорын ганц s-орбиталд нэг сөрөг бөөмс байгааг илтгэнэ.

Электроныг салгах эсвэл өгөхөд энэ элементийн атом нь металтай холбоотой ийм шинж чанартай бол катионыг олж авдаг. Үндсэндээ устөрөгчийн ион нь эерэг элементийн бөөмс юм. Тиймээс электронгүй устөрөгчийг зүгээр л протон гэж нэрлэдэг.

Физик шинж чанар

Устөрөгчийг товч тайлбарлавал энэ нь өнгөгүй, бага зэрэг уусдаг хий юм атомын масс 2-той тэнцэх, агаараас 14.5 дахин хөнгөн, шингэрүүлэх температур -252.8 градус Цельсийн.

Туршлагаас харахад H 2 нь хамгийн хөнгөн гэдгийг хялбархан баталж чадна. Үүнийг хийхийн тулд гурван бөмбөгийг устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, энгийн агаар гэх мэт янз бүрийн бодисоор дүүргэж, нэгэн зэрэг гараас нь суллахад хангалттай. CO 2-оор дүүрсэн нь газарт хамгийн хурдан хүрч, дараа нь агаарын хольцоор дүүрсэн нь доошоо бууж, H 2 агуулсан нь таазанд хүрнэ.

Устөрөгчийн хэсгүүдийн жижиг масс, хэмжээ нь янз бүрийн бодисыг нэвтрүүлэх чадварыг зөвтгөдөг. Ижил бөмбөгний жишээг ашиглан үүнийг шалгахад хялбар байдаг, учир нь хий нь резинээр дамжин өнгөрөх болно. Устөрөгч нь зарим металлын (палладий эсвэл цагаан алт) бүтцэд хуримтлагдаж, температур нэмэгдэхэд ууршдаг.

Устөрөгчийн бага уусах шинж чанарыг лабораторийн практикт устөрөгчийг нүүлгэн шилжүүлэх замаар тусгаарлахад ашигладаг (доор үзүүлсэн хүснэгтэд үндсэн параметрүүдийг агуулсан) түүний хэрэглээний хамрах хүрээ, үйлдвэрлэлийн аргыг тодорхойлоход ашигладаг.

Изотопын найрлага

Бусад олон төлөөлөгчдийн нэгэн адил үечилсэн хүснэгтхимийн элементүүд, устөрөгч нь хэд хэдэн байгалийн изотопууд, өөрөөр хэлбэл атомуудтай ижил тооцөм дэх протонууд, гэхдээ өөр тоонейтрон - тэг цэнэгтэй, нэгж масстай бөөмс. Атомуудын жишээ ижил төстэй өмч- хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, хлор, бром болон бусад, түүний дотор цацраг идэвхт бодис.

Энэ бүлгийн төлөөлөгчдөөс хамгийн түгээмэл болох устөрөгч 1H-ийн физик шинж чанар нь түүний ижил төстэй шинж чанаруудаас эрс ялгаатай байдаг. Ялангуяа тэдгээрийн агуулагдах бодисын шинж чанар нь ялгаатай байдаг. Иймээс нэг протонтой устөрөгчийн атомын оронд 2 H гэсэн хоёр изотоп агуулсан энгийн ба детертжүүлсэн ус байдаг. энгийн бөөмс: эерэг ба цэнэггүй. Энэхүү изотоп нь энгийн устөрөгчөөс хоёр дахин хүнд бөгөөд энэ нь тэдгээрийн бүрдүүлдэг нэгдлүүдийн шинж чанарын эрс ялгаатай байдлыг тайлбарладаг. Байгальд дейтери нь устөрөгчөөс 3200 дахин бага байдаг. Гурав дахь төлөөлөгч нь тритий 3H, түүний цөмд хоёр нейтрон, нэг протон байдаг.

Үйлдвэрлэл ба тусгаарлах арга

Лаборатори ба аж үйлдвэрийн аргатэс өөр. Иймээс хийг бага хэмжээгээр голчлон эрдэс бодис оролцдог урвалаар, мөн их хэмжээний үйлдвэрлэлээр үйлдвэрлэдэг. илүү их хэмжээгээрорганик синтезийг ашигладаг.

Лабораторид дараахь химийн харилцан үйлчлэлийг ашигладаг.

Үйлдвэрлэлийн зориулалтаар хийг дараахь аргаар үйлдвэрлэдэг.

1. Метаныг катализаторын оролцоотойгоор дулааны задралд оруулдаг энгийн бодисууд (температур гэх мэт үзүүлэлтийн утга 350 градус хүрдэг) - устөрөгч H2 ба нүүрстөрөгч С.
2. Ууртай усыг 1000 хэмийн коксоор дамжин үүснэ нүүрстөрөгчийн давхар исэл CO 2 ба H 2 (хамгийн түгээмэл арга).
3. Метан хийг 800 градус хүрэх температурт никель катализатор дээр хувиргах.
4. Устөрөгч нь кали эсвэл натрийн хлоридын усан уусмалын электролизийн дайвар бүтээгдэхүүн юм.

Химийн харилцан үйлчлэл: ерөнхий заалтууд

Устөрөгчийн физик шинж чанар нь тодорхой нэгдэлтэй урвалд орох үйл явцад түүний зан чанарыг ихээхэн тайлбарладаг. Устөрөгчийн валент нь 1, учир нь энэ нь үелэх системийн эхний бүлэгт байрладаг бөгөөд исэлдэлтийн зэрэг нь өөр өөр байдаг. Гидридээс бусад бүх нэгдлүүдэд устөрөгч d.o = (1+), CN, CN 2, CN 3 - (1-) төрлийн молекулуудад.

Ерөнхий электрон хос үүсгэх замаар үүссэн устөрөгчийн хийн молекул нь хоёр атомаас бүрдэх бөгөөд энергийн хувьд нэлээд тогтвортой байдаг тул хэвийн нөхцөлд бага зэрэг идэвхгүй бөгөөд хэвийн нөхцөл өөрчлөгдөхөд урвалд ордог. Бусад бодисын найрлага дахь устөрөгчийн исэлдэлтийн зэргээс хамааран энэ нь исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Устөрөгчтэй урвалд орж, үүсдэг бодисууд

Нарийн төвөгтэй бодис үүсгэх элементүүдийн харилцан үйлчлэл (ихэвчлэн өндөр температурт):

1. Шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металл+ устөрөгч = гидрид.
2. Галоген + H 2 = галоген устөрөгч.
3. Хүхэр + устөрөгч = устөрөгчийн сульфид.
4. Хүчилтөрөгч + H 2 = ус.
5. Нүүрстөрөгч + устөрөгч = метан.
6. Азот + H 2 = аммиак.

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцах:

1. Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгчөөс синтез хий үйлдвэрлэх.
2. H 2 ашиглан металыг исэлээс нь бууруулах.
3. Ханаагүй алифат нүүрсустөрөгчийн устөрөгчийн ханалт.

Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгчийн физик шинж чанар нь түүнийг цахилгаан сөрөг элементтэй хослуулан үүсгэх боломжийг олгодог тусгай төрөлХуваалцаагүй хөрш зэргэлдээх молекулуудын ижил атомтай холбоо электрон хосууд(жишээ нь хүчилтөрөгч, азот, фтор). Хамгийн тод жишээИйм үзэгдлийг авч үзэх нь илүү дээр юм бол ус юм. Үүнийг ковалент эсвэл ионоос сул устөрөгчийн холбоогоор оёсон гэж хэлж болно, гэхдээ тэдгээр нь олон байдаг тул бодисын шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Үндсэндээ устөрөгчийн холбоо нь усны молекулуудыг димер ба полимер болгон холбож, буцлах өндөр цэгийг бий болгодог электростатик харилцан үйлчлэл юм.

Ашигт малтмалын нэгдэл дэх устөрөгч

Бүгдэд нь багтсан органик бус хүчилпротон ордог - устөрөгч зэрэг атомын катион. Хүчиллэг үлдэгдэл нь (-1)-ээс их исэлдэх төлөвтэй бодисыг олон суурьт нэгдэл гэнэ. Энэ нь хэд хэдэн устөрөгчийн атом агуулдаг бөгөөд энэ нь усан уусмал дахь диссоциацийг олон үе шаттай болгодог. Дараагийн протон бүрийг хүчиллэг үлдэгдэлээс салгахад улам хэцүү болдог. Дунд зэргийн устөрөгчийн тоон агууламж нь түүний хүчиллэгийг тодорхойлдог.

Хүний үйл ажиллагаанд хэрэглэх

Бодис бүхий цилиндр, түүнчлэн хүчилтөрөгч гэх мэт бусад шингэрүүлсэн хийтэй савнууд нь тодорхой шинж чанартай байдаг. гадаад төрх. Тэдгээрийг хар ногоон өнгөөр ​​будаж, тод улаанаар бичсэн "Устөрөгч" гэж бичжээ. 150 орчим атмосферийн даралтын дор хий нь цилиндрт шахагдана. Устөрөгчийн физик шинж чанар, ялангуяа хийн хөнгөн байдал нэгтгэх байдал, гелитэй холилдсон бөмбөлөг, бөмбөлөг зэргийг дүүргэхэд ашигладаг.

Хүмүүсийн физик, химийн шинж чанарыг олон жилийн өмнөөс хэрэглэж сурсан устөрөгчийг одоогоор олон салбарт ашиглаж байна. Үүний дийлэнх нь аммиакийн үйлдвэрлэлд зарцуулагддаг. Устөрөгч нь мөн (гафни, германий, галли, цахиур, молибден, вольфрам, циркони болон бусад) исэлд оролцож, урвалд бууруулагч, гидроциан ба давсны хүчил, түүнчлэн хиймэл шингэн түлшний үүрэг гүйцэтгэдэг. Хүнсний үйлдвэрхувиргахад ашигладаг ургамлын тосхатуу өөх тос болгон.

Устөрөгчийн химийн шинж чанар, хэрэглээг тодорхойлсон янз бүрийн процессуудөөх тос, нүүрс, нүүрсустөрөгч, тос, мазутыг устөрөгчжүүлэх, устөрөгчжүүлэх. Энэ нь хүчилтөрөгч-устөрөгчийн дөлийн нөлөөн дор үнэт чулуу, улайсдаг чийдэн, металл эдлэлийг хуурамчаар үйлдэх, гагнах зэрэгт ашиглагддаг.

Шингэн

Устөрөгч(лат. Устөрөгч; тэмдгээр илэрхийлнэ Х) нь элементүүдийн үелэх системийн эхний элемент юм. Байгальд өргөн тархсан. Устөрөгчийн хамгийн түгээмэл изотоп болох 1Н-ийн катион (мөн цөм) нь протон юм. 1 H цөмийн шинж чанар нь шинжилгээнд NMR спектроскопийг өргөнөөр ашиглах боломжийг олгодог органик бодис.

Устөрөгчийн гурван изотоп байдаг зохих нэрс: 1 H нь протиум (H), 2 H нь дейтерий (D), 3 H нь тритиум (цацраг идэвхт) (T).

Устөрөгчийн энгийн бодис болох H 2 нь цайвар өнгөгүй хий юм. Агаар эсвэл хүчилтөрөгчтэй холилдоход шатамхай, тэсрэх аюултай. Хоргүй. Этанол болон хэд хэдэн металлд уусдаг: төмөр, никель, палладий, цагаан алт.

Өгүүллэг

Хүчил ба металлын харилцан үйлчлэлийн явцад шатамхай хий ялгарах нь 16-р ба XVII зуунхими шинжлэх ухаан болж үүссэн эхэн үед. Михаил Васильевич Ломоносов мөн түүний тусгаарлалтыг шууд онцолсон боловч энэ нь флогистон биш гэдгийг тэр аль хэдийн мэдэж байсан. Английн физикч, химич Хенри Кавендиш 1766 онд энэ хийг судалж үзээд "шатамхай агаар" гэж нэрлэжээ. Шатах үед "шатдаг агаар" нь ус үүсгэдэг боловч Кавендиш флогистоны онолыг баримталдаг байсан нь зөв дүгнэлт гаргахад саад болжээ. Францын химичАнтуан Лавуазье инженер Ж.Меньетэй хамтран тусгай газометр ашиглан 1783 онд усны нийлэгжилтийг хийж, дараа нь усны уурыг халуун төмрөөр задлан шинжилж байжээ. Тиймээс тэрээр "шатамхай агаар" нь усны нэг хэсэг бөгөөд үүнээс гаргаж авах боломжтой гэдгийг тогтоожээ.

Нэрийн гарал үүсэл

Лавуазье устөрөгчийг "усыг төрүүлдэг гидроген" гэж нэрлэжээ. Оросын "устөрөгч" гэсэн нэрийг химич М.Ф. Соловьев 1824 онд Сломоносовын "хүчилтөрөгч" -тэй зүйрлэн санал болгосон.

Тархалт

Устөрөгч бол орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элемент юм. Энэ нь бүх атомын 92% -ийг эзэлдэг (8% нь гелий атомууд, бусад бүх элементүүдийн нийлбэр нь 0.1% -иас бага байдаг). Тиймээс устөрөгч нь гол зүйл юм бүрэлдэхүүн хэсэгодод ба од хоорондын хий. Оддын температурын нөхцөлд (жишээлбэл, нарны гадаргуугийн температур ~ 6000 ° C) устөрөгч нь од хоорондын орон зайд плазм хэлбэрээр байдаг, энэ элемент нь бие даасан молекул, атом, ион хэлбэрээр байдаг бөгөөд үүсч болно хэмжээ, нягтрал, температурын хувьд ихээхэн ялгаатай молекулын үүл.

Дэлхийн царцдас ба амьд организмууд

Дэлхийн царцдас дахь устөрөгчийн массын эзлэх хувь 1% - энэ нь хамгийн элбэг байдаг арав дахь элемент юм. Гэсэн хэдий ч түүний байгальд гүйцэтгэх үүргийг массаар бус атомын тоогоор тодорхойлдог бөгөөд бусад элементүүдийн дунд эзлэх хувь нь 17% (хүчилтөрөгчийн дараа хоёрдугаарт, атомын эзлэх хувь ~ 52%) байна. Тиймээс устөрөгчийн үнэ цэнэ нь химийн процессуудДэлхий дээр үүсэх нь хүчилтөрөгчтэй бараг тэнцүү юм. Хүчилтөрөгчөөс ялгаатай нь дэлхий дээр холбогдсон болон чөлөөт төлөвт байдаг бөгөөд дэлхий дээрх бараг бүх устөрөгч нь нэгдлүүд хэлбэртэй байдаг; Агаар мандалд маш бага хэмжээний устөрөгч энгийн бодис хэлбэрээр агуулагддаг (эзэлхүүний 0.00005%).

Устөрөгч нь бараг бүх органик бодисын нэг хэсэг бөгөөд бүх амьд эсэд байдаг. Амьд эсэд устөрөгч нь атомын бараг 50% -ийг эзэлдэг.

Баримт

Энгийн бодисыг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн аргууд нь байгальд харгалзах элемент нь ямар хэлбэрээр, өөрөөр хэлбэл түүнийг үйлдвэрлэх түүхий эд байж болох хэлбэрээс хамаарна. Тиймээс чөлөөт төлөвт байгаа хүчилтөрөгчийг шингэн агаараас салгах замаар физик байдлаар олж авдаг. Бараг бүх устөрөгч нь нэгдлүүд хэлбэртэй байдаг тул үүнийг олж авахын тулд ашигладаг химийн аргууд. Ялангуяа задралын урвалыг ашиглаж болно. Устөрөгчийг үйлдвэрлэх нэг арга бол усыг цахилгаан гүйдлээр задлах явдал юм.

Үндсэн аж үйлдвэрийн аргаустөрөгч үйлдвэрлэх - нэг хэсэг болох метантай устай урвалд орно байгалийн хий. Энэ нь дээр хийгддэг өндөр температур(буцалж буй усаар ч метаныг нэвтрүүлэхэд ямар ч хариу үйлдэл үзүүлэхгүй гэдгийг харахад хялбар байдаг):

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 −165 кЖ

Лабораторид энгийн бодисыг олж авахын тулд байгалийн гаралтай түүхий эдийг ашиглах шаардлагагүй, харин тэдгээрийг сонгох хэрэгтэй. эхлэх материал, үүнээс шаардлагатай бодисыг тусгаарлахад хялбар байдаг. Жишээлбэл, лабораторид хүчилтөрөгчийг агаараас авдаггүй. Устөрөгчийн үйлдвэрлэлд мөн адил хамаарна. Үйлдвэрт заримдаа ашигладаг устөрөгчийг үйлдвэрлэх лабораторийн аргуудын нэг бол усыг цахилгаан гүйдлээр задлах явдал юм.

Ихэвчлэн устөрөгчийг лабораторид цайрыг давсны хүчилтэй урвалд оруулснаар үйлдвэрлэдэг.

Аж үйлдвэрт

1. Давсны усан уусмалын электролиз:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2. Усны уурыг халуун коксоор 1000 ° C орчим температурт нэвтрүүлэх:

H2O+C? H2+CO

3. Байгалийн хийнээс.

Steam хөрвүүлэлт:

CH 4 + H 2 O ? CO + 3H 2 (1000 °C)

Хүчилтөрөгчтэй каталитик исэлдэлт:

2CH 4 + O 2 ? 2CO + 4H2

4. Газрын тос боловсруулах явцад нүүрсустөрөгчийн хагарал, шинэчлэл.

Лабораторид

1.Металл дахь шингэрүүлсэн хүчлүүдийн нөлөө.Энэ урвалыг явуулахын тулд цайр ба шингэрүүлсэн давсны хүчлийг ихэвчлэн ашигладаг.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.Кальцийн устай харилцан үйлчлэх:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.Гидридийн гидролиз:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.Цайр эсвэл хөнгөн цагаанд шүлтийн нөлөө:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Электролиз ашиглах.Шүлт эсвэл хүчлийн усан уусмалын электролизийн үед катод дээр устөрөгч ялгардаг, жишээлбэл:

2H 3 O + + 2e − → H 2 + 2H 2 O

Физик шинж чанар

Устөрөгч нь хоёр хэлбэрээр (өөрчлөлт) байж болно - орто- ба пара-устөрөгчийн хэлбэрээр. Ортогидроген молекулд о-H 2 (mp −259.10 °C, bp −252.56 °C) цөмийн спин нь ижил (зэрэгцээ) чиглэгддэг ба пара устөрөгчийн хувьд х-H 2 (хайлах цэг -259.32 ° C, буцлах цэг -252.89 ° C) - бие биенийхээ эсрэг (эсрэг параллель). Тэнцвэрийн холимог о-H 2 ба х-Өгөгдсөн температурт H 2-ийг нэрлэдэг тэнцвэрт устөрөгч д-Н2.

Устөрөгчийн өөрчлөлтийг температурт идэвхтэй нүүрстөрөгч дээр шингээх замаар салгаж болно шингэн азот. Маш их бага температурортогидроген ба пара устөрөгчийн хоорондын тэнцвэр бараг бүхэлдээ сүүлийнх рүү шилждэг. 80 К-т хэлбэрүүдийн харьцаа ойролцоогоор 1: 1 байна. Халах үед десорбцийн парагидроген нь тасалгааны температурт тэнцвэртэй холимог үүсэх хүртэл ортогидроген болж хувирдаг (орто-пара: 75:25). Катализаторгүй бол хувирал аажмаар явагддаг (нөхцөлд од хоорондын орчин- сансар огторгуйн цаг хүртэлх онцлог шинж чанаруудтай), энэ нь хувь хүний ​​өөрчлөлтийн шинж чанарыг судлах боломжийг олгодог.

Устөрөгч нь хамгийн хөнгөн хий бөгөөд агаараас 14.5 дахин хөнгөн. Молекулуудын масс бага байх тусам ижил температурт хурд нь өндөр байх нь ойлгомжтой. Хамгийн хөнгөн молекулуудын хувьд устөрөгчийн молекулууд нь бусад хийн молекулуудаас илүү хурдан хөдөлдөг тул дулааныг нэг биеэс нөгөөд илүү хурдан шилжүүлж чаддаг. Үүнээс үзэхэд устөрөгч хамгийн их байдаг өндөр дулаан дамжуулалтдунд хийн бодисууд. Түүний дулаан дамжуулалт нь агаарын дулаан дамжуулалтаас ойролцоогоор долоо дахин их байдаг.

Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомт - H2. Хэвийн нөхцөлд энэ нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Нягт 0.08987 г/л (үгүй), буцлах цэг -252.76 ° C, тодорхой дулааншаталт 120.9×10 6 Ж/кг, усанд бага зэрэг уусдаг - 18.8 мл/л. Устөрөгч нь олон металл (Ni, Pt, Pd гэх мэт), ялангуяа палладийд (1 эзлэхүүн Pd тутамд 850 боть) маш сайн уусдаг. Метал дахь устөрөгчийн уусах чадвар нь тэдгээрийн дундуур тархах чадвартай холбоотой; Нүүрстөрөгчийн хайлшаар (жишээлбэл, ган) тархах нь заримдаа устөрөгчийн нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцсэний улмаас хайлшийг устгах (декарбонизаци гэж нэрлэгддэг) дагалддаг. Мөнгөнд бараг уусдаггүй.

Шингэн устөрөгч−252.76-аас −259.2 °C хүртэл маш нарийн температурын мужид оршдог. Энэ нь өнгөгүй шингэн, маш хөнгөн (-253 ° C-ийн нягтрал 0.0708 г/см3) ба шингэн (-253 ° C-д зуурамтгай чанар 13.8 spuaz). Чухал параметрүүдустөрөгч нь маш бага: температур -240.2 ° C, даралт 12.8 атм. Энэ нь устөрөгчийг шингэрүүлэхэд хүндрэлтэй байгааг тайлбарладаг. Шингэн төлөвт тэнцвэрт устөрөгч нь 99.79% пара-Н2, 0.21% орто-Н2-ээс бүрдэнэ.

Хатуу устөрөгч, хайлах цэг −259.2 °C, нягт 0.0807 г/см 3 (−262 °C-д) - цас шиг масс, зургаан өнцөгт талст, орон зайн бүлэг P6/mmc, эсийн параметрүүд а=3,75 в=6.12. At цусны даралт ихсэхустөрөгч металл төлөвт ордог.

Изотопууд

Устөрөгч нь гурвын хэлбэрБие даасан нэртэй изотопууд: 1 H - протиум (H), 2 H - дейтерий (D), 3 H - тритиум (цацраг идэвхт) (T).

Протиум ба дейтерий байна тогтвортой изотопуудмассын тоо 1 ба 2. Тэдний байгаль дахь агуулга нь 99.9885 ± 0.0070% ба 0.0115 ± 0.0070% байна. Устөрөгчийг үйлдвэрлэх эх үүсвэр, аргаас хамааран энэ харьцаа бага зэрэг ялгаатай байж болно.

Устөрөгчийн изотоп 3H (тритиум) нь тогтворгүй байдаг. Түүний хагас задралын хугацаа 12.32 жил байна. Тритиум нь маш бага хэмжээгээр байгалийн гаралтай байдаг.

Мөн уран зохиолд массын тоо нь 4 - 7, хагас задралын хугацаа 10 -22 - 10 -23 секундын устөрөгчийн изотопуудын талаарх мэдээллийг өгдөг.

Байгалийн устөрөгч нь 3200:1 харьцаатай H 2 ба HD (дейтерийн устөрөгч) молекулуудаас бүрддэг. Цэвэр дейтерийн устөрөгч D 2-ийн агууламж үүнээс ч бага байна. HD ба D 2-ийн концентрацийн харьцаа ойролцоогоор 6400:1 байна.

Химийн элементүүдийн бүх изотопуудаас устөрөгчийн изотопуудын физик, химийн шинж чанар нь бие биенээсээ ихээхэн ялгаатай байдаг. Энэ нь атомын массын хамгийн том харьцангуй өөрчлөлттэй холбоотой юм.

Дейтерий ба тритиум нь мөн орто- болон пара-модификацтай байдаг: х-D 2, о-D 2, х-T 2, о-Т 2. Гетероизотопын устөрөгч (HD, HT, DT) нь орто- болон пара-модификацтай байдаггүй.

Химийн шинж чанар

Диссоциацлагдсан устөрөгчийн молекулуудын хэсэг

Устөрөгчийн молекул H2 нь нэлээд хүчтэй бөгөөд устөрөгч урвалд орохын тулд маш их энерги зарцуулах шаардлагатай.

H 2 = 2H - 432 кЖ

Тиймээс энгийн температурт устөрөгч нь зөвхөн маш их урвалд ордог идэвхтэй металлууджишээлбэл, кальцитай хамт кальцийн гидрид үүсгэдэг:

Ca + H 2 = CaH 2

ба устөрөгчийн фтор үүсгэдэг цорын ганц металл бус фтортой:

Устөрөгч нь өндөр температурт эсвэл бусад нөлөөллийн дор ихэнх металл ба металл бустай урвалд ордог, жишээлбэл, гэрэлтүүлэг:

O 2 + 2H 2 = 2H 2 O

Энэ нь зарим исэлээс хүчилтөрөгчийг "зайлж" чаддаг, жишээлбэл:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

Бичсэн тэгшитгэлийг тусгасан болно нөхөн сэргээх шинж чанарустөрөгч.

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

Галогентэй устөрөгчийн галид үүсгэдэг:

F 2 + H 2 → 2HF, урвал нь харанхуйд, ямар ч температурт тэсрэх аюултай,

Cl 2 + H 2 → 2HCl, урвал нь зөвхөн гэрэлд тэсрэх замаар явагддаг.

Энэ нь өндөр халуунд тортогтой харьцдаг:

C + 2H 2 → CH 4

Шүлт ба шүлтлэг шороон металлуудтай харилцан үйлчлэл

Идэвхтэй металлуудтай харилцан үйлчлэхэд устөрөгч нь гидрид үүсгэдэг.

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

Mg + H 2 → MgH 2

Гидрид- давстай төстэй хатуу бодис, амархан гидролизд ордог:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

Металлын оксидуудтай харилцан үйлчлэл (ихэвчлэн d-элементүүд)

Оксидыг металл болгон бууруулж:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O

WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Органик нэгдлүүдийг устөрөгчжүүлэх

Молекулын устөрөгчийг өргөн ашигладаг органик синтезнөхөн сэргээх зорилгоор органик нэгдлүүд. Эдгээр процессуудыг нэрлэдэг устөрөгчжүүлэх урвалууд. Эдгээр урвалууд нь катализаторын оролцоотойгоор явагддаг цусны даралт ихсэхба температур. Катализатор нь нэгэн төрлийн (жишээ нь, Вилкинсоны катализатор) эсвэл гетероген (жишээ нь: Рэйни никель, нүүрстөрөгч дээрх палладий) байж болно.

Тиймээс, ялангуяа алкен, алкин зэрэг ханаагүй нэгдлүүдийг каталитик устөрөгчжүүлэх явцад ханасан нэгдлүүд - алканууд үүсдэг.

Устөрөгчийн геохими

Чөлөөт устөрөгч H2 нь хуурай газрын хийд харьцангуй ховор боловч ус хэлбэрээр геохимийн процесст маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Устөрөгч нь эрдэс бодист аммонийн ион, гидроксил ион, талст ус хэлбэрээр байж болно.

Агаар мандалд ус задралын үр дүнд устөрөгч тасралтгүй үүсдэг нарны цацраг. Байгаа бага масс, устөрөгчийн молекулууд байдаг өндөр хурдтархалтын хөдөлгөөн (энэ нь хоёрдугаарт ойрхон байна зугтах хурд) мөн агаар мандлын дээд давхаргад унаснаар сансар огторгуйд нисч чаддаг.

Эмчилгээний онцлог

Устөрөгч нь агаартай холилдох үед тэсрэх бодис гэж нэрлэгддэг тэсрэх хольц үүсгэдэг. Энэ хий нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний харьцаа 2:1 буюу устөрөгч ба агаар ойролцоогоор 2:5 байх үед хамгийн их тэсрэх аюултай, учир нь агаар нь ойролцоогоор 21% хүчилтөрөгч агуулдаг. Устөрөгч нь бас галын аюул юм. Шингэн устөрөгч нь арьсанд хүрвэл хүчтэй хөлдөлт үүсгэдэг.

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн тэсрэх агууламж нь эзлэхүүний 4% -иас 96% хүртэл байдаг. Эзлэхүүний 4%-аас 75(74)% хүртэл агаартай холилдох үед.

Эдийн засаг

Томоохон бөөний нийлүүлэлтийн устөрөгчийн үнэ нэг кг тутамд 2-5 доллар байдаг.

Өргөдөл

Атомын устөрөгчийг атомын устөрөгчийн гагнуурын ажилд ашигладаг.

Химийн үйлдвэр

• Аммиак, метанол, саван, хуванцар үйлдвэрлэлд
• Шингэн ургамлын тосноос маргарин үйлдвэрлэхэд
• гэж бүртгүүлсэн хүнсний нэмэлтүүд E949(хий савлах)

Хүнсний үйлдвэр

Агаарын тээврийн салбар

Устөрөгч нь маш хөнгөн бөгөөд агаарт үргэлж өсдөг. Нэгэн цагт агаарын хөлөг ба бөмбөлөгустөрөгчөөр дүүрсэн. Гэхдээ 30-аад онд. XX зуун Агаарын хөлөг дэлбэрч, шатсан хэд хэдэн гамшиг тохиолдсон. Өнөө үед агаарын хөлөг нь хамаагүй өндөр өртөгтэй ч гелийээр дүүрдэг.

Шатахуун

Устөрөгчийг пуужингийн түлш болгон ашигладаг.

Устөрөгчийг суудлын автомашины түлш болгон ашиглах судалгаа болон ачааны машин. Устөрөгчийн хөдөлгүүр нь бохирдуулдаггүй орчинзөвхөн усны уурыг ялгаруулна.

Устөрөгч-хүчилтөрөгчийн түлшний эсүүд нь химийн урвалын энергийг шууд цахилгаан энерги болгон хувиргахад устөрөгчийг ашигладаг.

"Шингэн устөрөгч"(“LH”) - 0.07 г/см³ бага хувийн нягттай устөрөгчийн шингэн төлөв байдал криоген шинж чанархөлдөх цэг нь 14.01 К (-259.14 ° C), буцлах цэг нь 20.28 К (-252.87 ° C). Энэ нь өнгөгүй, үнэргүй шингэн бөгөөд агаартай холилдоход 4-75% шатах чадвартай тэсрэх аюултай гэж ангилдаг. Шингэн устөрөгч дэх изомеруудын эргэлтийн харьцаа: 99.79% - парагидроген; 0.21% - ортогидроген. Агрегацын төлөвийг хийн төлөвт шилжүүлэх үед устөрөгчийн тэлэлтийн коэффициент нь 20 ° C-д 848: 1 байна.

Бусад хийтэй адил устөрөгчийг шингэрүүлэх нь түүний эзэлхүүнийг багасгахад хүргэдэг. Шингэрүүлсний дараа шингэн шингэнийг даралтын дор дулаан тусгаарлагдсан саванд хадгална. Шингэн устөрөгч Шингэн устөрөгч, LH2, LH 2) нь үйлдвэрлэлд, хий хадгалах нэг хэлбэр, сансрын салбарт пуужингийн түлш болгон идэвхтэй ашиглагддаг.

Өгүүллэг

Хиймэл хөргөлтийн анхны баримтжуулсан хэрэглээг 1756 онд Английн эрдэмтэн Уильям Каллен, 1784 онд Гаспард Монж хүхрийн ислийн шингэн төлөвийг олж авсан анхны хүн, Майкл Фарадей шингэрүүлсэн аммиак, Америкийн зохион бүтээгч Оливер Эванс анх гаргажээ. 1805 онд хөргөлтийн компрессор бүтээж, Жейкоб Перкинс 1834 онд, Жон Гори 1851 онд АНУ-д агааржуулагчийн патентыг анхлан авсан. Вернер Сименс 1857 онд нөхөн сэргээгдэх хөргөлтийн үзэл баримтлалыг санал болгосон бол Карл Линде 1876 онд "Жоуль-Томсоны тэлэлтийн эффект" каскад ашиглан шингэн агаар үйлдвэрлэх төхөөрөмжийг патентжуулсан. 1885 онд Польшийн физикч, химич Зигмунт Вроблевски чухал температурустөрөгч 33 К, чухал даралт 13.3 атм. ба буцлах температур 23 К. Устөрөгчийг анх 1898 онд Жеймс Дьюар нөхөн төлжүүлэх хөргөлт болон түүний зохион бүтээсэн Дьюар колбыг ашиглан шингэрүүлсэн. Шингэн устөрөгчийн тогтвортой изомер болох пара устөрөгчийн анхны нийлэгжилтийг 1929 онд Пол Хартек, Карл Бонхоффер нар хийжээ.

Устөрөгчийн спин изомерууд

Өрөөний температурт устөрөгч нь гол төлөв спин изомер болох ортогидрогенээс бүрдэнэ. Үйлдвэрлэсний дараа шингэн устөрөгч нь хувирамтгай төлөвт байгаа бөгөөд бага температурт өөрчлөгдөх үед тэсрэх экзотермик урвалаас зайлсхийхийн тулд параустөрөгчийн хэлбэрт шилжих ёстой. Пара устөрөгчийн фаз руу шилжих нь ихэвчлэн төмрийн исэл, хромын исэл, идэвхжүүлсэн нүүрс, цагаан алтаар бүрсэн асбест, газрын ховор металлэсвэл уран, никель нэмэлтийг ашиглан .

Хэрэглээ

Шингэн устөрөгчийг хөдөлгүүрт түлш хадгалах нэг хэлбэр болгон ашиглаж болно дотоод шаталтболон түлшний эсүүд. Төрөл бүрийн шумбагч онгоцууд ("212А" ба "214" төслүүд, Герман) болон устөрөгчийн тээвэрлэлтийн концепцийг устөрөгчийн нэгтгэсэн хэлбэрийг ашиглан бүтээсэн (жишээлбэл "DeepC" эсвэл "BMW H2R"-ийг үзнэ үү). Загварын ойролцоо байгаа тул LHV төхөөрөмжийг бүтээгчид шингэрүүлсэн байгалийн хий (LNG) ашиглан системийг ашиглах эсвэл зөвхөн өөрчлөх боломжтой. Гэсэн хэдий ч, доод улмаас их хэмжээний нягтралшаталтын эрчим хүч нь байгалийн хийнээс илүү их хэмжээний устөрөгч шаарддаг. Хэрэв поршений хөдөлгүүрт "CNG"-ийн оронд шингэн устөрөгчийг ашигладаг бол ихэвчлэн илүү их хэмжээний түлшний систем шаардлагатай байдаг. Шууд тарилга хийснээр хэрэглээний суваг дахь алдагдал ихсэх нь цилиндрийн дүүргэлтийг бууруулдаг.

Шингэн устөрөгчийг нейтроныг тараах туршилтанд нейтроныг хөргөхөд ашигладаг. Нейтрон ба устөрөгчийн цөмийн массууд бараг тэнцүү тул энергийн солилцоо нь цагт уян харимхай мөргөлдөөнхамгийн үр дүнтэй.

Давуу тал

Устөрөгчийг ашиглахын давуу тал нь түүний хэрэглээний "тэг ялгаралт" юм. Түүний агаартай харьцах бүтээгдэхүүн нь ус юм.

Саад бэрхшээл

Нэг литр "ZhV" нь ердөө 0.07 кг жинтэй. Энэ нь түүний тодорхой таталцал 20 К-т 70.99 г/л байна. Шингэн устөрөгч нь тусгай дулаан тусгаарлалттай сав гэх мэт криоген хадгалах технологи шаарддаг бөгөөд энэ нь бүх криоген материалын хувьд ердийн зүйл юм. Энэ нь шингэн хүчилтөрөгчтэй ойролцоо боловч галын аюулын улмаас илүү болгоомжтой байхыг шаарддаг. Тусгаарласан савтай байсан ч шингэн байлгахад шаардагдах бага температурт байлгахад хэцүү байдаг (энэ нь ихэвчлэн өдөрт 1% ууршдаг). Түүнтэй харьцахдаа устөрөгчтэй ажиллахдаа ердийн аюулгүй байдлын урьдчилан сэргийлэх арга хэмжээг дагаж мөрдөх шаардлагатай - энэ нь агаарыг шингэрүүлэхэд хангалттай хүйтэн тул тэсрэх аюултай.

Түлш

Шингэн устөрөгч нь пуужингийн түлшний нийтлэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд пуужингийн тийрэлтэт хурдатгалд ашиглагддаг. сансрын хөлөг. Ихэнх шингэнд пуужингийн хөдөлгүүрүүдУстөрөгчийг исэлдүүлэгчтэй хольж шатаахаас өмнө хошуу болон хөдөлгүүрийн бусад хэсгүүдийг нөхөн төлжүүлж хөргөхөд ашигладаг. H 2 / O 2 бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ашигладаг орчин үеийн хөдөлгүүрүүд хэт баяжуулсан устөрөгчийг хэрэглэдэг түлшний хольц, үүний үр дүнд яндан дахь шатаагүй устөрөгч үүсдэг. Энэ нь молекулын жинг бууруулах замаар хөдөлгүүрийн тодорхой импульсийг нэмэгдүүлэхээс гадна хушуу болон шатаах камерын элэгдлийг бууруулдаг.

Криоген шинж чанар, нягтрал бага зэрэг бусад газруудад LH-ийг ашиглахад тулгарч буй ийм саад тотгорууд нь мөн адил хязгаарлагдмал хүчин зүйл болдог. энэ тохиолдолд. 2009 оны байдлаар зөвхөн нэг зөөгч пуужин (Дельта-4) байгаа бөгөөд энэ нь бүхэлдээ устөрөгчийн пуужин юм. Үндсэндээ "ZhV" нь пуужингийн дээд шатанд эсвэл вакуум дахь ачааг сансарт хөөргөх ажлын ихээхэн хэсгийг гүйцэтгэдэг блокуудад ашиглагддаг. Энэ төрлийн түлшний нягтралыг нэмэгдүүлэх арга хэмжээний нэг болох лаг устөрөгч буюу хагас хөлдөөсөн "шингэн устөрөгч"-ийг ашиглах санал гарч байна.

Устөрөгчийн химийн шинж чанар

Энгийн нөхцөлд молекулын устөрөгч нь харьцангуй бага идэвхтэй бөгөөд зөвхөн хамгийн идэвхтэй металл бустай (фтортой, гэрэлд хлортой) шууд нийлдэг. Гэсэн хэдий ч халах үед энэ нь олон элементтэй урвалд ордог.

Устөрөгч нь энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисуудтай урвалд ордог.

Өндөр температурт устөрөгч шууд урвалд ордог зарим металлуудтай(шүлтлэг, шүлтлэг шороо болон бусад), цагаан өнгөтэй талст бодисууд- металл гидрид (Li H, Na H, KH, CaH 2 гэх мэт):

H 2 + 2Li = 2LiH

Металл гидрид нь усаар амархан задардаг бөгөөд холбогдох шүлт ба устөрөгчийг үүсгэдэг.

Ca H 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

1). ХүчилтөрөгчөөрУстөрөгч нь ус үүсгэдэг:

"Устөрөгчийн шаталт" видео

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q

Хэвийн температурт урвал маш удаан, 550 хэмээс дээш температурт тэсрэлттэй явагддаг (2 эзэлхүүн H 2 ба 1 эзэлхүүн O 2 хольцыг нэрлэдэг тэсрэх хий) .

Видео "Тэсрэх хийн дэлбэрэлт"

Видео "Тэсрэх хольц бэлтгэх, дэлбэлэх"

2). ГалогентэйУстөрөгч нь галоген устөрөгч үүсгэдэг, жишээлбэл:

H 2 + Cl 2 = 2HCl

Үүний зэрэгцээ устөрөгч нь фтортой (харанхуйд, - 252 ° C-д ч гэсэн) дэлбэрч, зөвхөн гэрэлтүүлэх эсвэл халаах үед хлор, бромтой, харин зөвхөн халах үед иодтой урвалд ордог.

3). АзоттойУстөрөгч нь аммиак үүсгэдэг:

ZN 2 + N 2 = 2NH 3

зөвхөн катализатор дээр, өндөр температур, даралттай үед.

4). Халаахад устөрөгч хүчтэй урвалд ордог хүхэртэй:

H 2 + S = H 2 S (устөрөгчийн сульфид),

селен, теллуртай харьцуулахад илүү хэцүү байдаг.

5). Цэвэр нүүрстөрөгчтэйУстөрөгч нь катализаторгүйгээр зөвхөн өндөр температурт урвалд ордог.

2H 2 + C (аморф) = CH 4 (метан)

- Устөрөгч нь металлын ислүүдтэй орлуулах урвалд ордог , энэ тохиолдолд бүтээгдэхүүнд ус үүсч, метал багасна. Устөрөгч - бууруулагч бодисын шинж чанарыг харуулдаг.

Устөрөгчийг ашигладаг олон металлыг нөхөн сэргээхэд зориулагдсан, учир нь энэ нь хүчилтөрөгчийг исэлээс нь авдаг:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O гэх мэт.

Устөрөгчийн хэрэглээ

"Устөрөгчийг ашиглах нь" видео

Одоогоор устөрөгчийг асар их хэмжээгээр үйлдвэрлэж байна. Маш ихэнх ньЭнэ нь аммиакийн нийлэгжилт, өөх тосыг устөрөгчжүүлэх, нүүрс, тос, нүүрсустөрөгчийг устөрөгчжүүлэхэд ашиглагддаг. Үүнээс гадна устөрөгчийг синтез хийхэд ашигладаг давсны хүчил, метилийн спирт, цианы хүчил, металл гагнуур, хуурамчаар үйлдэх, түүнчлэн улайсдаг чийдэн үйлдвэрлэх, үнэт чулуунууд. Устөрөгчийг 150 атм-аас дээш даралтын дор цилиндрт зардаг. Тэдгээр нь хар ногоон өнгөөр ​​будаж, "Устөрөгч" гэсэн улаан бичээстэй байдаг.

Устөрөгчийг шингэн өөх тосыг хатуу өөх тос болгон хувиргахад ашигладаг (устөрөгчжүүлэлт), нүүрс, түлшний тосыг устөрөгчжүүлэн шингэн түлш үйлдвэрлэдэг. Металлургийн салбарт устөрөгчийг металл ба металл бус (германий, цахиур, галлий, цирконий, гафни, молибден, вольфрам гэх мэт) үйлдвэрлэхийн тулд исэл эсвэл хлоридыг багасгах бодис болгон ашигладаг.

Устөрөгчийн практик хэрэглээ нь олон янз байдаг: тэдгээрийг ихэвчлэн бөмбөлөг дүүргэхэд ашигладаг. химийн үйлдвэрЭнэ нь маш олон чухал бүтээгдэхүүн (аммиак гэх мэт) үйлдвэрлэх түүхий эд болж, хүнсний үйлдвэрт - ургамлын тосноос хатуу өөх тос үйлдвэрлэх гэх мэт өндөр температур (2600 ° C хүртэл), үр дүнд нь хүчилтөрөгч дэх устөрөгчийн шаталтаас үүссэн галд тэсвэртэй металл, кварц гэх мэт хайлуулахад ашигладаг. Шингэн устөрөгч нь онгоцны хамгийн үр ашигтай түлшний нэг юм. Дэлхийн устөрөгчийн жилийн хэрэглээ 1 сая тонн давж байна.

СИМУЛЯТОР

№2. Устөрөгч

ДААЛГАВАР ДААЛГАВАР

22-р хичээл дээр" Устөрөгчийн химийн шинж чанар"хичээлээс" Дамми нарт зориулсан хими» устөрөгч ямар бодистой урвалд орохыг олж мэдэх; Устөрөгч ямар химийн шинж чанартай болохыг олж мэдье.

Устөрөгч ордог химийн урвалэнгийн ба нарийн төвөгтэй бодисуудтай. Гэсэн хэдий ч хэвийн нөхцөлд устөрөгч идэвхгүй байдаг. Бусад бодисуудтай харилцан үйлчлэхийн тулд нөхцөлийг бүрдүүлэх шаардлагатай: температурыг нэмэгдүүлэх, катализатор ашиглах гэх мэт.

Устөрөгчийн энгийн бодисуудтай үзүүлэх урвал

Халах үед устөрөгч нь энгийн бодисуудтай урвалд ордог - хүчилтөрөгч, хлор, азот, хүхэр.

Хэрэв та хийн гаралтын хоолойноос гарч буй цэвэр устөрөгчийг агаарт асаавал энэ нь жигд, бараг мэдэгдэхүйц дөлөөр шатдаг. Одоо шатаж буй устөрөгчтэй хоолойг хүчилтөрөгчтэй саванд хийцгээе (Зураг 95).

Устөрөгчийн шаталт үргэлжилж байхад урвалын үр дүнд үүссэн усны дуслууд савны ханан дээр харагдаж байна.

Устөрөгчийг шатаах үед маш их дулаан ялгардаг. Хүчилтөрөгч-устөрөгчийн дөлийн температур 2000 ° C-аас дээш хүрдэг.

Устөрөгчийн хүчилтөрөгчтэй химийн урвал нь нийлмэл урвал юм. Урвалын үр дүнд устөрөгчийн исэл (ус) үүсдэг. Энэ нь устөрөгчийг хүчилтөрөгчөөр исэлдүүлсэн гэсэн үг юм, өөрөөр хэлбэл бид энэ урвалыг исэлдэлтийн урвал гэж нэрлэж болно.

Хэрэв та агаарыг эргүүлж эргүүлсэн туршилтын хоолойд бага зэрэг устөрөгч цуглуулж, дараа нь түүний нүхэнд шатаж буй шүдэнз авчрах юм бол устөрөгч ба агаарын холимог жижиг дэлбэрэлтийн чанга "хуцах" дууг сонсох болно. Энэ хольцыг "тэсрэх" гэж нэрлэдэг.

Жич: Агаартай холилдсон устөрөгч нь "тэсрэх хий" үүсгэх чадвар нь дэлхий даяар гамшгийн шалтгаан болдог. бөмбөлөгустөрөгчөөр дүүрсэн. Бөмбөлөгний бүрхүүлийн битүүмжлэлийг зөрчсөн нь гал түймэр, тэр ч байтугай дэлбэрэлтэд хүргэсэн. Өнөө үед бөмбөлөгүүд нь гелий эсвэл байнга шахдаг халуун агаараар дүүрдэг.

Хлорын уур амьсгалд устөрөгч шатаж нарийн төвөгтэй бодис үүсгэдэг. устөрөгчийн хлорид. Энэ тохиолдолд хариу үйлдэл үүснэ:

Устөрөгчийн азотын урвал нь катализаторын оролцоотойгоор өндөр температур, даралтанд явагддаг. Урвалын үр дүнд аммиак NH 3 үүсдэг.

Хэрэв устөрөгчийн урсгал нь туршилтын хоолойд хайлсан хүхэр рүү чиглүүлбэл та түүний нээлтээс ялзарсан өндөгний үнэрийг мэдрэх болно. Устөрөгчийн хүхэртэй урвалын бүтээгдэхүүн болох H2S устөрөгчийн сульфидын хий нь иймэрхүү үнэртэй байдаг.

Жич: Устөрөгч нь зөвхөн зарим металлд уусгаад зогсохгүйтэдэнтэй тогло. Энэ тохиолдолд химийн нэгдлүүд, гидрид гэж нэрлэдэг (NaH - натрийн гидрид). Зарим металлын гидридийг хатуу түлшээр ажилладаг пуужингийн хөдөлгүүрт түлш болгон, мөн термоядролын энерги үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Устөрөгчийн нарийн төвөгтэй бодисуудтай урвал

Устөрөгч нь зөвхөн энгийн төдийгүй нарийн төвөгтэй бодисуудтай өндөр температурт урвалд ордог. Үүний жишээ болгон зэс (II) исэл CuO-тай хийсэн урвалыг авч үзье (Зураг 96).

Халсан зэс (II) ислийн нунтаг CuO дээр устөрөгчийг дамжуулъя. Урвалын явцад нунтаг өнгө нь хараас хүрэн улаан болж өөрчлөгддөг. Энэ нь Cu элементийн зэсийн өнгө юм. Урвалын явцад шингэний дуслууд туршилтын хоолойн хүйтэн хэсгүүдэд гарч ирдэг. Энэ бол өөр нэг урвалын бүтээгдэхүүн юм - ус H 2 O. Зэсийн энгийн бодисоос ялгаатай нь ус нь нарийн төвөгтэй бодис гэдгийг анхаарна уу.

Зэс (II) оксидын устөрөгчтэй урвалын тэгшитгэл:

Устөрөгч нь зэс (II) исэлтэй урвалд орохдоо металын исэлээс хүчилтөрөгчийг зайлуулах чадварыг харуулдаг бөгөөд ингэснээр энэ исэлээс металыг багасгадаг. Үүний үр дүнд энэ нь тохиолддог зэсийн нөхөн сэргэлт CuO нийлмэл бодисоос металл зэс (Cu) хүртэл.

Сэргээх урвалууд- Эдгээр нь нарийн төвөгтэй бодисууд хүчилтөрөгчийн атомыг бусад бодисуудад өгөх урвал юм.

Хүчилтөрөгчийн атомыг зайлуулдаг бодисыг ангижруулагч гэж нэрлэдэг. Зэс (II) оксидтэй урвалд ороход бууруулагч бодис нь устөрөгч юм. Устөрөгч нь бусад металлын ислүүдтэй, тухайлбал PbO, HgO, MoO 3, WO 3 гэх мэт урвалд ордог. Исэлдэлт ба бууралт нь үргэлж харилцан хамааралтай байдаг. Хэрэв нэг бодис (H2) исэлдвэл нөгөө нь (CuO) буурч, эсрэгээрээ.

Хичээлийн товч дүгнэлт:

1. Халаахад устөрөгч нь хүчилтөрөгч, хлор, азот, хүхэртэй урвалд ордог.
2. Багасгах гэдэг нь хүчилтөрөгчийн атомыг нарийн төвөгтэй бодисоор бусад бодисуудад өгөх явдал юм.
3. Исэлдэх, багасгах үйл явц нь хоорондоо холбоотой байдаг.

Найдвар хичээл 22" Устөрөгчийн химийн шинж чанар"тодорхой бөгөөд мэдээлэл сайтай байсан. Хэрэв танд асуулт байвал сэтгэгдэл дээр бичээрэй.