Hidrojen nasıl bir maddedir? Hidrojenin kimyasal ve fiziksel özellikleri. Doğada olmak

Hidrojen tüm elementlerin en basitidir ve aynı zamanda doğada en bol bulunanıdır. Daha büyük okul çocukları, magnezyum ve çinko gibi metallerin seyreltik maddelerle reaksiyonlarının olduğunu zaten biliyorlar. inorganik asitler hidrojen oluşumuna yol açar. Ayrıca karakteristik bir "patlama" özelliğine sahip hidrojen gazı testini de biliyorlar. Hidrojen, su, metan gibi okulda kimya çalışmasının başladığı en basit bileşiklerin formüllerine dahil edilir. sülfürik asit amonyak ve etanol

Hidrojen evrende en bol bulunan elementtir. İle mevcut tahminler Hidrojen atomların %90'ından fazlasını ve Evrenin kütlesinin yaklaşık %75'ini oluşturur. Dünya üzerinde bulunan elementler arasında hidrojen en çok bulunan dokuzuncu elementtir. Dünya kütlesinin %0,76'sını oluşturur ve neredeyse karbon kadar farklı bileşikte bulunur. En önemli bağlantı Doğal olarak oluşan hidrojen sudur. Hidrojen ayrıca kömür ve petrol gibi organik bileşiklerde de bulunur.

Hidrojen yalnızca en yaygın elementlerden biri değildir, aynı zamanda birçok kimyasal ve fiziksel özelliği bakımından diğer tüm elementlerden tamamen farklıdır. Ayrıca, oluşturur özel seri bağlantılar. Bu, benzersiz bir kimyasal bağ türünün adlandırıldığı tek elementtir (bkz. Bölüm 2.1). gibi kavramlar var Hidrojen bombası(bkz. bölüm 1.3), hidrojen bakterileri ve hatta hidrojen enerjisi (aşağıya bakın).

Hidrojen bakterileri hidrojeni suya oksitleyerek enerji üretebilirler. Bu enerji, hidrojen bakterilerinin karbondioksiti özümsemesi için gereklidir. Belirli koşullar altında belirli maddeleri oksitleme yeteneğine de sahiptirler. organik bileşikler.

Hidrojen yanıcı gaz olan tek elementtir. Hidrojeni ilk izole eden Flaman kimyager I. B. Van Helmont'un (1579-1644) onu "yanıcı gaz" olarak adlandırmasının nedeni budur. İÇİNDE laboratuvar koşulları Hidrojen ilk olarak asitin demir üzerindeki etkisiyle T. Mayern ve daha sonra (1672'de) R. Boyle tarafından elde edildi. 1766 yılında İngiliz kimyager ve fizikçi G. Cavendish hidrojeni dikkatle inceledi ve ona "yanıcı hava" adını verdi. "Hidrojen" adı Lavoisier tarafından tanıtıldı ve Latince "hidrojen" terimini oluşturdu. Yunanca kelimeler“hidro” (su) ve “genler” (doğum yapmak).

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)

Lavoisier kurucusu olarak kabul edilir modern kimya. Kimyaya en önemli katkısı, yanlış teori filojiston. Bu teoriye göre, tüm yanıcı maddeler iki bileşenden oluşur: flojiston ve kireç. Yanıcı bir madde yakıldığında flojistonunu kaybeder ve tortuya (“kül” veya “kireç”) dönüşür. Lavoisier deneysel olarak havadaki oksijenin yanma sürecinde yer aldığını gösterdi. Ayrıca oksijenin solunumdaki rolünü de ortaya koydu ve elementler ile bileşikler arasında ayrım yapan ilk kişi oldu.

Antoine Lavoisier (Thalstrup'un tablosundan).

Hidrojen atomunun yapısı

Hidrojen atomu en basit yapıya sahiptir: bir protondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeği çevreleyen ls yörüngesinde yer alan bir elektrondan oluşur (bkz. Bölüm 1.2). Çok basit yapı Hidrojenin birçok benzersiz özelliğini belirler. Birincisi, hidrojen atomunun yalnızca değerlik elektron kabuğu vardır. Bu nedenle, onun tek elektronu, iç elektronlar tarafından nükleer yükün etkisinden korunmaz. İkincisi, bu dış kabuğun kararlı hale gelmesi için yalnızca bir elektron kazanması veya kaybetmesi yeterlidir. elektronik konfigürasyon. Son olarak hidrojen atomu yalnızca bir elektron ve bir protondan oluştuğu için boyutu çok küçüktür. Aslında kovalent yarıçapı (0,029 nm) ve van der Waals yarıçapı (0,12 nm) minimum değerler tüm unsurlar arasında (bkz. bölüm 2.2). Bu özellikler birçok şeyi açıklıyor ayırt edici özellikler hidrojen ve periyodik tablodaki özel konumu.

Periyodik tablodaki konumu

Tek elektronunu kaybeden bir hidrojen atomu tek yüklü bir atom oluşturduğundan pozitif iyon, bu element periyodik tabloda 1. grubun en üstüne yerleştirilir. Bununla birlikte, belirli koşullar altında hidrojen elde edilebilmesine rağmen

Tablo 12.1. Hidrojen, lityum ve sodyumun iyonlaşma enerjileri

Tablo 12.2. Hidrojen, flor ve klorun elektron ilgileri

Tablo 12.3. Hidrojen, flor ve klor moleküllerindeki ortalama bağ entalpileri

metalik özellikler(bkz. Şekil 2.15), normal koşullar altında yalnızca algılar metalik olmayan özellikler. İyonlaşma enerjisinin lityum ve sodyumun iyonlaşma enerjisiyle karşılaştırılması (Tablo 12.1), hidrojenin grup I alkali metallerin diğer elementlerinden çok farklı olduğunu gösterir.

Hidrojen atomu aynı zamanda zorlukla da olsa bir elektron bağlayarak iyon oluşturabilir. Bu özelliğinden dolayı halojenlerle birlikte grup VII'nin en üstüne yerleştirilebilir. Bununla birlikte, hidrojen bir p-elementi değildir ve onun elektron ilgisi (bkz. Bölüm 2.1) ile flor ve klorun elektron ilgisi (Tablo 12.2) karşılaştırıldığında şunu göstermektedir: VII grubu ona yer yok.

Ayrıca halojenler gibi hidrojenin de oluşabileceğini unutmayın. iki atomlu moleküller Bir hidrojen molekülündeki bağ, flor veya klor moleküllerindeki bağdan çok daha güçlüdür. Bu, Tabloda belirtilen bağ entalpileri (bkz. Bölüm 5.3) karşılaştırılarak doğrulanabilir. 12.3.

İÇİNDE periyodik tablo sergilediği özellikleri yansıtan ve kendi varlığından söz eden kendine özgü bir konuma sahiptir. elektronik yapı. Ancak bunların arasında aynı anda iki hücreyi işgal eden özel bir atom vardır. Özellikleri bakımından tamamen zıt olan iki element grubunda bulunur. Bu hidrojendir. Bu tür özellikler onu benzersiz kılmaktadır.

Hidrojen sadece bir element değil aynı zamanda basit bir maddedir. bileşen birçok karmaşık bileşikler, biyojenik ve organojenik element. Bu nedenle özelliklerini ve özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Kimyasal element olarak hidrojen

Hidrojen grup 1 elementidir ana alt grup ve ilk küçük dönemde ana alt grubun yedinci grubu. Bu periyot yalnızca iki atomdan oluşur: helyum ve ele aldığımız element. Periyodik tablodaki hidrojenin konumunun ana özelliklerini açıklayalım.

1. Hidrojenin atom numarası 1, elektron sayısı aynı ve buna bağlı olarak proton sayısı da aynıdır. Atom kütlesi - 1,00795. Bu elementin kütle numaraları 1, 2, 3 olan üç izotopu vardır. Bununla birlikte, her birinin özellikleri çok farklıdır, çünkü hidrojen için kütlede bir birim bile artış hemen iki katına çıkar.
2. Dış yüzeyinde yalnızca bir elektron bulunması, hem oksidatif hem de onarıcı özellikler. Ek olarak, bir elektron verdikten sonra, oluşumda yer alan serbest bir yörüngede kalır. Kimyasal bağlar verici-alıcı mekanizmasına göre.
3. Hidrojen güçlü bir indirgeyici ajandır. Bu nedenle ana yeri, en çok başkanlık ettiği ana alt grubun ilk grubu olarak kabul edilir. aktif metaller- alkalin.
4. Bununla birlikte, metaller gibi güçlü indirgeyici maddelerle etkileşime girdiğinde elektron kabul eden bir oksitleyici madde de olabilir. Bu bileşiklere hidritler denir. Bu özelliğine göre benzer olduğu halojenler alt grubunun başında gelir.
5. Hidrojen, çok küçük atom kütlesi nedeniyle en hafif element olarak kabul edilir. Ayrıca yoğunluğu da çok düşüktür, dolayısıyla hafiflik açısından da bir ölçüttür.

Böylece hidrojen atomunun diğer tüm elementlerden farklı olarak tamamen benzersiz bir element olduğu açıktır. Dolayısıyla özellikleri de özeldir ve ortaya çıkanlar basit ve karmaşık maddelerçok önemli. Onları daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Basit madde

Eğer hakkında konuşursak bu eleman Molekül olarak diatomik olduğunu söylemeliyiz. Yani hidrojen (basit bir madde) bir gazdır. Ampirik formülü H 2 olarak, grafik formülü ise tek bir formül kullanılarak yazılacaktır. sigma H-H bağı. Atomlar arasındaki bağ oluşumunun mekanizması polar olmayan kovalenttir.

1. Buhar metan reformasyonu.
2. Kömürün gazlaştırılması - süreç, kömürün 1000 0 C'ye ısıtılmasını içerir ve bunun sonucunda hidrojen ve yüksek karbonlu kömür oluşur.
3. Elektroliz. Bu yöntem yalnızca çeşitli tuzların sulu çözeltileri için kullanılabilir, çünkü eriyikler katotta su tahliyesine yol açmaz.

Hidrojen üretimi için laboratuvar yöntemleri:

1. Metal hidritlerin hidrolizi.
2. Seyreltik asitlerin aktif metaller ve ortam aktivitesi üzerindeki etkisi.
3. Alkali ve arasındaki etkileşim alkali toprak metalleri su ile.

Üretilen hidrojeni toplamak için test tüpünü baş aşağı tutmalısınız. Sonuçta bu gaz örneğin şu şekilde toplanamaz: karbon dioksit. Bu hidrojendir, havadan çok daha hafiftir. Hızla buharlaşır ve Büyük miktarlar Havayla karıştığında patlar. Bu nedenle test tüpü ters çevrilmelidir. Doldurulduktan sonra lastik tıpa ile kapatılmalıdır.

Toplanan hidrojenin saflığını kontrol etmek için boynunuza yanan bir kibrit getirmelisiniz. Alkış donuk ve sessizse bu, gazın temiz olduğu ve hava kirliliğinin minimum düzeyde olduğu anlamına gelir. Gürültülü ve ıslık çalıyorsa kirlidir. büyük bir pay yabancı bileşenler.

Kullanım alanları

Yandığında çok fazla hidrojen açığa çıkıyor çok sayıda enerji (ısı), bu gazın en karlı yakıt olduğu düşünülür. Üstelik çevre dostudur. Ancak bugüne kadar bu alandaki uygulaması sınırlıdır. Bunun nedeni, reaktörlerde, motorlarda ve taşınabilir cihazlarda ve ayrıca konut ısıtma kazanlarında yakıt olarak kullanıma uygun olan saf hidrojenin sentezlenmesine ilişkin kötü düşünülmüş ve çözülmemiş problemlerdir.

Sonuçta, bu gazı üretme yöntemleri oldukça pahalıdır, bu nedenle öncelikle geliştirmek gerekir. özel yöntem sentez. Ürünü büyük miktarlarda ve minimum maliyetle elde etmenizi sağlayacak bir ürün.

Düşündüğümüz gazın kullanıldığı birkaç ana alan var.

1. Kimyasal sentezler. Hidrojenasyon sabun, margarin ve plastik üretmek için kullanılır. Hidrojen, metanol ve amonyağın yanı sıra diğer bileşiklerin katılımıyla sentezlenir.
2. İÇİNDE Gıda endüstrisi- katkı maddesi olarak E949.
3. Havacılık endüstrisi (roket bilimi, uçak üretimi).
4. Elektrik enerjisi endüstrisi.
5. Meteoroloji.
6. Çevre dostu yakıt.

Açıkçası hidrojen doğada bol olduğu kadar önemlidir. Oluşturduğu çeşitli bileşikler daha da büyük bir rol oynar.

Hidrojen bileşikleri

Bunlar hidrojen atomları içeren karmaşık maddelerdir. Bu tür maddelerin birkaç ana türü vardır.

1. Hidrojen halojenürler. Genel formül- HHal. Özel anlam bunların arasında hidrojen klorür vardır. Suda çözünerek çözelti oluşturan bir gazdır hidroklorik asit. Bu asit hemen hemen tüm kimyasal sentezlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Üstelik hem organik hem de inorganik. Hidrojen klorür, HCL ampirik formülüne sahip bir bileşiktir ve ülkemizde her yıl üretilen en büyük bileşiklerden biridir. Hidrojen halojenürler ayrıca hidrojen iyodür, hidrojen florür ve hidrojen bromürü içerir. Hepsi karşılık gelen asitleri oluşturur.
2. Uçucu Neredeyse hepsi oldukça zehirli gazlar. Örneğin hidrojen sülfür, metan, silan, fosfin ve diğerleri. Aynı zamanda çok yanıcıdırlar.
3. Hidritler metalli bileşiklerdir. Tuzlar sınıfına aittirler.
4. Hidroksitler: bazlar, asitler ve amfoterik bileşikler. Mutlaka bir veya daha fazla hidrojen atomu içerirler. Örnek: NaOH, K2, H2S04 ve diğerleri.
5. Hidrojen hidroksit. Bu bileşik daha çok su olarak bilinir. Diğer adı hidrojen oksittir. Ampirik formülşuna benziyor - H 2 O.
6. Hidrojen peroksit. Bu, formülü H202 olan güçlü bir oksitleyici maddedir.
7. Çok sayıda organik bileşik: hidrokarbonlar, proteinler, yağlar, lipitler, vitaminler, hormonlar, uçucu yağlar ve diğerleri.

Düşündüğümüz elementin bileşik çeşitliliğinin çok büyük olduğu açıktır. Bu bir kez daha doğruluyor yüksek değer doğa ve insanlar için olduğu kadar tüm canlılar için de.

- bu en iyi çözücüdür

Yukarıda da bahsettiğimiz gibi bu maddenin ortak adı sudur. Kovalent bağlarla birbirine bağlanan iki hidrojen atomu ve bir oksijenden oluşur kutupsal bağlar. Su molekülü bir dipoldür ve bu onun sergilediği birçok özelliği açıklar. Özellikle evrensel bir çözücüdür.

tam olarak su ortamı neredeyse her şey oluyor kimyasal süreçler. Canlı organizmalarda plastik ve enerji metabolizmasının iç reaksiyonları da hidrojen oksit kullanılarak gerçekleştirilir.

Su haklı olarak en çok kabul edilir önemli madde gezegende. Hiçbir canlı organizmanın onsuz yaşayamayacağı bilinmektedir. Dünya'da üç toplama durumunda var olabilir:

• sıvı;
• gaz (buhar);
• katı (buz).

Molekülde bulunan hidrojen izotopuna bağlı olarak üç tür su ayırt edilir.

1. Işık veya protium. Kütle numarası 1 olan bir izotop. Formül - H2O. Bu, tüm organizmaların kullandığı olağan formdur.
2. Döteryum veya ağır, formülü D 2 O'dur. 2 H izotopunu içerir.
3. Süper ağır veya trityum. Formül T 3 O, izotop - 3 H'ye benziyor.

Gezegendeki tatlı protium suyu rezervleri çok önemlidir. Zaten birçok ülkede bu eksiklik var. İçme suyu üretmek için tuzlu suyun arıtılmasına yönelik yöntemler geliştirilmektedir.

Hidrojen peroksit evrensel bir çözümdür

Bu bileşik yukarıda belirtildiği gibi mükemmel bir oksitleyici maddedir. Ancak güçlü temsilcilerle birlikte restoratör olarak da hareket edebilir. Ayrıca belirgin bir bakteri yok edici etkiye sahiptir.

Bu bileşiğin bir diğer adı peroksittir. Tıpta bu haliyle kullanılmaktadır. Söz konusu bileşiğin %3'lük kristal hidrat çözeltisi, küçük yaraları dezenfekte etmek amacıyla tedavi etmek için kullanılan tıbbi bir ilaçtır. Ancak bunun yaranın iyileşme süresini arttırdığı kanıtlanmıştır.

Hidrojen peroksit ayrıca roket yakıtında, endüstride dezenfeksiyon ve ağartma amacıyla ve uygun malzemelerin (örneğin köpük) üretiminde köpük oluşturucu madde olarak kullanılır. Ayrıca peroksit akvaryumların temizlenmesine, saçların beyazlatılmasına ve dişlerin beyazlatılmasına yardımcı olur. Ancak dokulara zarar verdiği için uzmanlar tarafından bu amaçlarla kullanılması önerilmez.

su ile etkileşim bir alkali oluşturur; c) pasif, aktif değil; b) metallerle etkileşime girdiğinde tuz oluştururlar; d) tipik metaller; 2. Hidrojen üretmek için kullanılabilen metal (düşük sıcaklıkta suyla reaksiyona sokularak): a) Zn; b) Mg; c) Au; d) Hg; e)K; 3. Hem asitlerle hem de alkalilerle reaksiyona girebilen oksit ve hidroksitlere denir: a) amfoterik b) asidik c) bazik 4. Periyodik olarak soldan sağa metalik özellikler: a) artar b) zayıflar c) değişmeden kalır 5 . Grup VII'nin yan ürün element alt grupları: a) klor b) fosfor c) manganez d) francium 6. Bir atomun çekirdeğinin yükü aşağıdakilerle belirlenir: a) periyot numarasına göre b) grup numarasına göre c) ile. seri numarası 7. Seri numarası 17 ve 35 olan elementlerin atomlarının yapısı: a) Toplam elektronlar; c) elektronik seviyelerin sayısı; d) son enerji seviyesindeki elektronların sayısı; b) nötron sayısı; 8. Öğe elektronik formül 1s22s2р63s2p4: a) karbon; b) kükürt; c) klor; d) sodyum; 9. Karbon atomunun elektronik formülü şu şekildedir: a) 1s22s22р3 b) 1s22s2 c) 1s22s22p2 10. Son enerji seviyesindeki elementi aşağıdaki yapıya sahip olan atom…3s23p5: a) fosfor; b) florin; c) klor; d) magnezyum; 11. Eşleşmemiş elektronların sayısı elektron kabuğu 19 numaralı eleman: a) 1; b) 2; 3'te; d) 4; 12. Atomları RO3 türünde daha yüksek bir oksit oluşturabilen bir elementin sıra numarası: a) No. 11 (sodyum); b) No. 14 (silikon); c) No. 16 (kükürt); 13. Elektronik formülü 1s22s22p63s23p5 olan bir element uçucu bir element oluşturur. hidrojen bağlantısı tip: a) RH4; b) RH3; c) H2R; d) İK; 14. 3 mol hidrojenin hacmi normal koşullar: a) 22,4 l; b) 44,8 l; c) 67,2 l; d) 89,6 l; e) 112 l; 15. Dördüncü periyodun elementi yan alt grup; oksit ve hidroksit amfoterik karakter sergiler. Bu element, RO tipi bir oksit ve bir R(OH)2 hidroksit oluşturur. a) magnezyum b) kalsiyum c) çinko d) karbon 16. Silikonun maksimum değeri: a) IV b) V c) VI d) VII 17. Selenyumun minimum değeri (No. 34): a) I b) II c ) III d ) IV 18. Moleküler kütle ikisinin reaksiyona girmesiyle elde edilen tuz daha yüksek oksitler Atomik konfigürasyonları sırasıyla 1s22s22p63s23p64s1 ve 1s22s22p3 olan elementler şuna eşittir: a) 85; b) 111; c) 63; d) 101; e) 164; 19. Dönüşümler sonucunda elde edilen “X” ürünü: Al tuzu Al(OH)3 X a) Al Cl3 b) Al H3 c) Na Al O2 d) Al e) Al2O3 20. Katsayıların toplamı reaksiyon denkleminde diyagramı H2S + O2 → SO2 + H2O a) 5; b) 6; 7'de; d) 8; e) 9; 21. Molar kütle magnezyum oksit (g/mol cinsinden): a) 24; b) 36; c) 40; d) 80; e) 82; 22. Bu bileşiğin 800 gramını oluşturan demir (III) oksidin mol sayısı: a) 1; b) 2; 3'te; d) 4; e) 5; 23. 8 g CH4 metan yakıldığında 401 kJ ısı açığa çıktı. CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (g) + Q kimyasal reaksiyonunun termal etkisini (Q) hesaplayın: a) + 401 kJ; b) +802 kJ; c) - 802 kJ; d) + 1604 kJ; e) - 1604 kJ; 24. Normal koşullar altında 128 g oksijen aşağıdaki hacmi kaplar: a) 11,2 l; b) 22,4 l; c) 44,8 l; d) 67,2 l; e) 89,6 l; 25. Kütle fraksiyonu SiH4 bileşiğindeki hidrojen: a) %30; b) %12,5; c) %40; d) %60; e) %65; 26. EO2 bileşiğindeki oksijenin kütle oranı %50'dir. Bileşikteki E elementinin adı: a) nitrojen; b) titanyum; c) kükürt; d) selenyum; e) karbon; 27. 44,8 litre hidrojenle etkileşime giren demir (III) oksidin mol sayısı (n.s.): a) 0,67 mol; b) 2 mol; c) 0,3 mol; d) 0,4 mol; e) 5 mol; 28. 44,8 litre hidrojen elde etmek için gereken hidroklorik asit kütlesi (n.s.) (Mg + 2HCl = MgCl2 + H2): a) 146 g; b) 73 gr; c) 292 gr; d) 219 gr; e) 20 gr; 29. 400 g %80 sodyum klorür çözeltisi içindeki tuzun kütlesi: a) 146 g; b) 320 gr; c) 210 gr; d) 32 gr; e) 200 gr; 30. Potasyum hidroksitin 300 g %65'lik ortofosforik asit çözeltisi ile etkileşimi sonucu oluşan tuz kütlesi: a) 422 g; b) 196 gr; c) 360 gr; d) 435 gr; e) 200 gr;

1766'da İngiliz kimyager G. Cavendish, metallerin asitlerden uzaklaştırdığı "yanıcı havayı" topladı ve özelliklerini inceledi. Ancak ancak 15 yıl sonra bu “havanın” suyun bir parçası olduğu kanıtlandı ve ona “hidrojenyum” yani “suyu doğuran”, “hidrojen” adı verildi.

Su ve hava da dahil olmak üzere Dünya'daki hidrojen kütlece yaklaşık %1'i oluşturur. Çok yaygın ve hayati bir durum önemli unsur. Tüm bitki ve hayvanların bir parçası olmasının yanı sıra Dünya üzerindeki en yaygın madde olan sudur.

Hidrojen Evrendeki en yaygın elementtir. Uzun bir yolun başında duruyor ve karmaşık süreç Yıldızlardaki elementlerin sentezi.

Güneş enerjisi Dünya'daki yaşamın ana kaynağıdır. Ve bu enerjinin temel prensibi termonükleer reaksiyon Güneş'te birkaç aşamada meydana gelir. Bunun sonucu 4 hidrojen çekirdeğinin - protonların - bir helyum çekirdeğinin ve iki pozitronun oluşmasıdır. Aynı zamanda öne çıkıyor büyük miktar enerji.

İnsan, Dünya'da ana güneş reaksiyonunun pek de doğru olmayan bir benzerliğini yeniden üretmeyi başardı. Karasal koşullar altında, yalnızca hidrojen 2H - döteryum ve 3H - trityumun ağır izotoplarını böyle bir reaksiyona girmeye zorlayabiliriz. Sıradan hidrojen atom kütlesi 1 - protius - bu anlamda bize tabi değildir. Yönetilen termonükleer füzyon Sınırsız bir barışçıl enerji kaynağı olarak henüz insanoğlunun kullanımına açık değildir.

Periyodik element tablosunda hidrojen yer alır özel mekan. Bu başlayan unsur periyodik tablo Mendeleev. Genellikle lityumun üzerinde grup I'de bulunur. Çünkü hidrojen atomunun yalnızca bir değerlik elektronu (ve genel olarak bir elektronu) vardır. Bununla birlikte, periyodik tablonun modern baskılarında hidrojen, halojenlerle ortak bir noktaya sahip olduğundan, hidrojen de florin üzerinde grup VII'ye yerleştirilir. Ek olarak hidrojen, metaller - hidritlerle bileşikler oluşturma yeteneğine sahiptir. Pratikte bunlardan en önemlisi lityumun ağır hidrojenle oluşturduğu bileşik olan döteryumdur.

Tüm elementlerin izotopları temel fiziksel ve Kimyasal özellikler neredeyse aynı. Ancak hidrojenin izotopları (protium, döteryum ve trityum) oldukça farklıdır. Örneğin protium, döteryum ve trityumun kaynama noktaları birkaç derece farklılık gösterir. Bu nedenle hidrojen izotoplarının ayrılması diğer elementlerin izotoplarından daha kolaydır.

Hidrojen renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Tüm gazların en hafifidir, havadan 14,4 kat daha hafiftir. Hidrojen -252,6°C'de sıvı, -259,1°C'de katı hale gelir.

Normal koşullar altında hidrojenin kimyasal aktivitesi düşüktür; flor, iyot ve klor ile reaksiyona girer. Ancak yüksek sıcaklıklarda hidrojen brom, iyot, kükürt, selenyum, tellür ile ve katalizörlerin varlığında nitrojen ile reaksiyona girerek amonyak NH3 oluşturur. Patlayıcı gaz olarak adlandırılan 2 hacim H2 ve 1 hacim O2 karışımı ateşlendiğinde şiddetli bir şekilde patlar. Hidrojen, oksijen içinde parlak olmayan bir alevle yanarak su oluşturur.

Yüksek sıcaklıklarda hidrojen, çoğu metal oksit de dahil olmak üzere birçok bileşiğin moleküllerinden oksijeni “çıkarabilir”. Bir kimyager için hidrojen her şeyden önce mükemmel bir indirgeyici maddedir, ancak yine de oldukça pahalıdır. Ve onunla çalışmak kolay değil. Bu nedenle endüstriyel ölçekte hidrojenle indirgeme (örneğin oksitlerden metaller) çok sınırlı olarak kullanılır.

Hidrojen, hidrojenasyon sürecinde yaygın olarak kullanılır - örneğin sıvı yağların katı yağlara dönüştürülmesi. sebze yağları yenilebilir margarinin yanı sıra birçok kimyasal sentezler. En büyük hidrojen tüketicileri kimyasal endüstri hala amonyak üretimi devam ediyor ve metil alkol.

Günümüzde termal enerji kaynağı olarak hidrojene olan ilgi giderek artıyor. Aslında saf hidrojenin yanması, aynı miktardaki herhangi bir yakıtın yanmasından çok daha fazla ısı açığa çıkarır. Hidrojen yakıtlı arabaların tasarımları bile ortaya çıktı. Çoğunda hidrojen kaynağı, belirli koşullar altında kendilerine bağlı hidrojeni sıkı bir şekilde tutan belirli metallerin katı hidritleridir. Ancak bu koşullar değiştiğinde, örneğin sıcaklık bazı, genellikle oldukça düşük bir eşiğin üzerine çıkar ve böyle bir arabadaki karbüratörün yerini alan bir cihaza hidrojen salınmaya başlar. Elbette seri üretim hidrojenli araba yaratmanın önünde hâlâ pek çok teknik zorluk var. Ancak görünüşe göre, bu yakıt enerji açısından faydalı olduğu için yakında bunların üstesinden gelinecek. Ayrıca yanma hidrojen üretmez. zararlı kirlilikler atmosferi kirletir ancak yalnızca temiz su elde edilir.

Evrendeki en yaygın kimyasal element hidrojendir. Bu başlı başına bir başlangıç ​​noktasıdır çünkü periyodik tabloda atomik numara bire eşittir. İnsanlık mümkün olan en iyi yollardan biri olarak bu konuda daha fazla şey öğrenebileceğini umuyor. Araç gelecekte. Hidrojen en basit, en hafif, en yaygın elementtir, her yerde çok miktarda bulunur - toplam madde kütlesinin yüzde yetmiş beşi. Her yıldızda bulunur, özellikle çok fazla hidrojen vardır. gaz devleri. Yıldız füzyon reaksiyonlarındaki rolü çok önemlidir. Hidrojen olmazsa su olmaz, yani hayat olmaz. Herkes bir su molekülünün bir oksijen atomu içerdiğini ve içindeki iki atomun hidrojen olduğunu hatırlar. Bu herkes için ünlü formül H20.

Bunu nasıl kullanıyoruz?

Hidrojen, 1766 yılında Henry Cavendish tarafından bir metalin oksidasyon reaksiyonunu analiz ederken keşfedildi. Birkaç yıl süren gözlemlerden sonra hidrojenin yanması sırasında suyun oluştuğunu fark etti. Daha önce bilim adamları bu elementi izole ediyorlardı ancak onu bağımsız olarak görmüyorlardı. 1783 yılında hidrojen, hidrojen adını aldı (Yunanca "hidro" - su ve "gen" - doğurmak için tercüme edilmiştir). Suyu üreten element hidrojendir. Bu, moleküler formülü H2 olan bir gazdır. Sıcaklık oda sıcaklığına yakınsa ve basınç normalse bu eleman algılanamaz. Hidrojen insan duyuları tarafından bile algılanamayabilir; tatsız, renksiz ve kokusuzdur. Ancak basınç altında ve -252,87 C sıcaklıkta (çok soğuk!) bu gaz sıvılaşır. Gaz formunda çok daha fazla yer kapladığı için bu şekilde depolanır. Roket yakıtı olarak sıvı hidrojen kullanılıyor.

Hidrojen katı, metalik hale gelebilir, ancak bu ultra yüksek basınç gerektirir ve bu tam olarak en önde gelen bilim adamlarının (fizikçiler ve kimyagerler) şu anda yaptığı şeydir. Zaten şu anda bu öğe hizmet veriyor Alternatif yakıt ulaşım için. Uygulaması bir motorun çalışma şekline benzer içten yanma: Hidrojen yakıldığında kimyasal enerjisinin büyük bir kısmı açığa çıkar. Oluşturmak için bir yöntem yakıt hücresi buna dayanarak: Oksijenle birleştirildiğinde bir reaksiyon meydana gelir ve bu sayede su ve elektrik oluşur. Belki de yakında ulaşım benzinden hidrojene "geçecek" - birçok otomobil üreticisi alternatif yanıcı malzemeler yaratmayla ilgileniyor ve başarılar var. Ancak tamamen hidrojenli bir motor hala gelecekte var; burada pek çok zorluk var. Bununla birlikte, avantajlar öyle ki katı hidrojenli bir yakıt deposunun oluşturulması devam ediyor tam kapasite ile çalışmak ve bilim adamları ve mühendisler geri çekilmeyecekler.

Temel bilgiler

Hidrojenyum (enlem.) - hidrojen, ilk olarak seri numarası periyodik tabloda H olarak gösterilir. Hidrojen atomunun kütlesi 1,0079'dur, normal şartlarda tadı, kokusu, rengi olmayan bir gazdır. On altıncı yüzyıldan bu yana kimyacılar belirli bir yanıcı gazı farklı şekillerde tanımlayarak tanımladılar. Ancak aynı koşullar altında, yani metal asite maruz kaldığında herkes için işe yaradı. Hidrojen, Cavendish'in kendisi tarafından bile uzun yıllar boyunca basitçe "yanıcı hava" olarak adlandırıldı. Lavoisier ancak 1783 yılında suyun var olduğunu kanıtladı. karmaşık kompozisyon sentez ve analiz yoluyla ve dört yıl sonra onu “yanıcı hava”ya verdi. modern isim. Bunun kökü Birleşik kelime Hidrojen bileşiklerini ve dahil olduğu herhangi bir işlemi adlandırmak gerektiğinde yaygın olarak kullanılır. Örneğin hidrojenasyon, hidrit ve benzerleri. A Rus adı 1824'te M. Solovyov tarafından önerildi.

Doğada bu elementin dağılımının eşitliği yoktur. Litosfer ve hidrosferde yerkabuğu kütlesi yüzde birdir, ancak hidrojen atomları yüzde on altı kadardır. Su, Dünya'da en bol bulunan maddedir ve kütlece %11,19'u hidrojendir. Ayrıca petrolü, kömürü, tüm doğal gazları ve kili oluşturan hemen hemen tüm bileşiklerde de kesinlikle mevcuttur. Bitki ve hayvanların tüm organizmalarında - proteinlerde, yağlarda, nükleik asitlerde, karbonhidratlarda vb. - hidrojen vardır. Serbest durum hidrojen için tipik değildir ve neredeyse hiç oluşmaz; doğal ve volkanik gazlarda çok az bulunur. Atmosferdeki hidrojenin çok önemsiz bir miktarı atom sayısına göre %0,0001'dir. Ancak proton akışlarının tamamı Dünya'ya yakın uzayda hidrojeni temsil eder, iç uzay ondan oluşur. radyasyon kemeri gezegenimizin.

Uzay

Hiçbir element uzayda hidrojen kadar yaygın değildir. Güneş'in elementlerindeki hidrojenin hacmi kütlesinin yarısından fazladır. Çoğu yıldız plazma formunda hidrojen üretir. Bulutsuların çeşitli gazlarının büyük kısmı ve yıldızlararası ortam aynı zamanda hidrojenden oluşur. Kuyruklu yıldızlarda ve birçok gezegenin atmosferinde bulunur. Doğal olarak saf formunda değil; bazen serbest H2, bazen metan CH4, bazen amonyak NH3, hatta su H2O olarak CH, NH, SiN, OH, PH ve benzerleri çok yaygındır. Proton akışı olarak hidrojen, parçacık yapısının bir parçasıdır. Güneş radyasyonu Ve kozmik ışınlar.

Sıradan hidrojende, iki kararlı izotopun bir karışımı hafif hidrojen (veya protium 1H) ve ağır hidrojendir (veya döteryum - 2H veya D). Başka izotoplar da var: radyoaktif trityum - 3 H veya T, aksi takdirde - süper ağır hidrojen. Ve ayrıca çok kararsız 4 N. Doğada, hidrojen bileşiği aşağıdaki oranlarda izotoplar içerir: bir döteryum atomu için 6800 protium atomu vardır. Trityum, atmosferde kozmik ışınlardan gelen nötronlardan etkilenen, ancak ihmal edilebilir miktarlarda nitrojenden oluşur. İzotop kütle numaraları ne anlama geliyor? Sayı, protium çekirdeğinin yalnızca bir protona sahip olduğunu, döteryumun ise yalnızca bir protona değil, aynı zamanda atom çekirdeğinde bir nötrona da sahip olduğunu gösterir. Trityumun çekirdeğinde zaten her protona karşılık iki nötron var. Ancak 4H'de proton başına üç nötron bulunur. Bu yüzden fiziki ozellikleri ve hidrojen izotoplarının kimyasal özellikleri de diğer tüm elementlerin izotoplarından çok farklıdır. büyük fark ağırlık

Yapı ve fiziksel özellikler

Hidrojen atomunun yapısı diğer tüm elementlerle karşılaştırıldığında en basit olanıdır: bir çekirdek - bir elektron. İyonlaşma potansiyeli - bir çekirdeğin bir elektrona bağlanma enerjisi - 13.595 elektron volt (eV). Hidrojen atomunun model olarak uygun olmasının nedeni tam olarak bu yapının basitliğidir. Kuantum mekaniği ne zaman hesaplanmalı enerji seviyeleri Daha karmaşık atomlar. H2 molekülünde kimyasal kovalent bağla bağlanan iki atom vardır. Çürüme enerjisi çok yüksektir. Atomik hidrojen içinde oluşabilir kimyasal reaksiyonlarÇinko ve hidroklorik asit gibi. Bununla birlikte, pratikte hidrojen ile hiçbir etkileşim meydana gelmez - hidrojenin atomik durumu çok kısadır, atomlar hemen H2 moleküllerine yeniden birleşir.

İLE fiziksel nokta hidrojen hepsinden hafiftir bilinen maddeler- havadan on dört kat daha hafif (uçup gitmeyi unutmayın) hava balonları tatillerde - içlerinde hidrojen var). Ancak kaynayabilir, sıvılaşabilir, eriyebilir, katılaşabilir ve yalnızca helyum daha yüksek sıcaklıkta kaynar ve erir. Düşük sıcaklık. Sıvılaştırılması zordur; -240 santigrat derecenin altında bir sıcaklığa ihtiyacınız vardır. Ancak çok yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Suda neredeyse çözünmez, ancak metallerin hidrojeni ile iyi etkileşime girer - neredeyse hepsinde, en iyisi paladyumda çözünür (bir hacim hidrojen sekiz yüz elli hacim alır). Sıvı hidrojen hafif ve akışkandır ve metallerde çözündüğünde karbonla (örneğin çelik) etkileşimi nedeniyle genellikle alaşımları yok eder, difüzyon ve karbondan arındırma meydana gelir.

Kimyasal özellikler

Bileşiklerde çoğunlukla hidrojen, sodyum ve diğerleri gibi +1'lik bir oksidasyon durumu (değerlik) gösterir. alkali metaller. Periyodik sistemin ilk grubunun başında duran analogları olarak kabul edilir. Ancak metal hidritlerdeki hidrojen iyonu negatif yüklüdür ve oksidasyon durumu -1'dir. Bu element aynı zamanda organik bileşiklerde bile yerini alabilen halojenlere de yakındır. Bu, hidrojenin periyodik sistemin yedinci grubuna da atfedilebileceği anlamına gelir. Normal koşullar altında, hidrojen molekülleri aktivite açısından farklılık göstermez, yalnızca en aktif metal olmayanlarla birleşir: flor ile iyi ve hafif ise klor ile. Ancak ısıtıldığında hidrojen farklılaşır; birçok elementle reaksiyona girer. Atomik hidrojen, moleküler hidrojenle karşılaştırıldığında kimyasal olarak çok aktiftir, bu nedenle oksijenle bağlantılı olarak su oluşur ve aynı anda enerji ve ısı açığa çıkar. Oda sıcaklığında bu reaksiyon çok yavaştır ancak beş yüz elli derecenin üzerine ısıtıldığında patlama meydana gelir.

Hidrojen metalleri indirgemek için kullanılır çünkü oksijeni metallerin oksitlerinden uzaklaştırır. Hidrojen, flor ile birlikte karanlıkta ve eksi iki yüz elli iki santigrat derecede bile patlama oluşturur. Klor ve brom hidrojeni yalnızca ısıtıldığında veya aydınlatıldığında, iyotu ise yalnızca ısıtıldığında uyarır. Hidrojen ve nitrojen amonyağı oluşturur (gübrelerin çoğu bu şekilde yapılır). Isıtıldığında kükürt ile çok aktif reaksiyona girer ve hidrojen sülfür elde edilir. Tellür ve selenyum ile hidrojen reaksiyonu oluşturmak zordur, ancak saf karbon ile reaksiyon çok düşük sıcaklıklarda meydana gelir. yüksek sıcaklıklar ve metan üretilir. Hidrojen, karbon monoksitle birlikte çeşitli organik bileşikler oluşturur; basınç, sıcaklık, katalizörler bunu etkiler ve tüm bunların etkisi çok büyüktür. pratik önemi. Ve genel olarak, hidrojenin ve bileşiklerinin rolü son derece büyüktür, çünkü verir asit özellikleri protik asitler. Hem inorganik hem de organik bileşiklerin özelliklerini etkileyen birçok elementle bir hidrojen bağı oluşur.

Teslim alma ve kullanma

Hidrojen endüstriyel ölçekte doğal gazlardan (yanıcı gazlar, kok gazı ve petrol rafine gazları) üretilir. Elektriğin çok pahalı olmadığı durumlarda elektroliz yoluyla da üretilebilir. Fakat en önemli şekilde Hidrojen üretimi, dönüşüm elde edildiğinde çoğunlukla metan olmak üzere hidrokarbonların su buharı ile katalitik etkileşimidir. Hidrokarbonların oksijenle oksitlenmesi yöntemi de yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidrojen üretimi doğal gaz en ucuz yoldur. Diğer ikisi ise kok fırını gazı ve rafineri gazının kullanılmasıdır; geri kalan bileşenler sıvılaştırıldığında hidrojen açığa çıkar. Daha kolay sıvılaştırılırlar ve hatırladığımız gibi hidrojen için -252 dereceye ihtiyacınız vardır.

Hidrojen peroksitin kullanımı oldukça popülerdir. Bu çözümle tedavi çok sık kullanılır. H 2 O 2 moleküler formülünün, sarışın olmak ve saçlarını hafifletmek isteyen milyonlarca insanın yanı sıra mutfakta temizliği sevenler tarafından adlandırılması pek olası değildir. Bir yavru kedi ile oynamaktan kaynaklanan çizikleri tedavi edenler bile çoğu zaman hidrojen tedavisi kullandıklarının farkında değildir. Ancak tarihi herkes biliyor: 1852'den bu yana hidrojen uzun zamandır havacılıkta kullanılır. Henry Giffard tarafından icat edilen zeplin hidrojene dayalı olarak yaratıldı. Onlara zeplin deniyordu. Zeplinler, uçak imalatının hızla gelişmesiyle göklerden silindi. 1937'de vardı Büyük kaza Hindenburg zeplin yandığında. Bu olaydan sonra zeplinler bir daha kullanılmadı. Ancak 18. yüzyılın sonunda yayılmaya başladı. balonlar Hidrojenle dolu her yerde mevcuttu. Amonyak üretiminin yanı sıra, artık metil alkol ve diğer alkoller, benzin, hidrojenlenmiş ağır akaryakıt ve katı yakıtların üretimi için de hidrojene ihtiyaç duyulmaktadır. Kaynak yaparken, metalleri keserken hidrojen olmadan yapamazsınız - oksijen-hidrojen ve atom-hidrojen olabilir. Ve trityum ve döteryum hayat veriyor nükleer enerji. Bunlar, hatırladığımız gibi, hidrojenin izotoplarıdır.

Neumyvakin

Hidrojen olarak kimyasal element o kadar iyi ki kendi hayranlarına sahip olmaktan kendini alamadı. Ivan Pavlovich Neumyvakin - doktor Tıp Bilimleri, profesör, ödüllü Devlet Ödülü ve bunların arasında daha birçok unvanı ve ödülü var. Doktor olmak Geleneksel tıp Rusya'nın en iyi halk şifacısı seçildi. sağlamanın birçok yöntem ve ilkesini geliştiren oydu. Tıbbi bakım uçuştaki astronotlara. Eşsiz bir hastane - uzay gemisinde bir hastane - yaratan oydu. Aynı zamanda kozmetik tıpta eyalet koordinatörü olarak görev yaptı. Uzay ve kozmetik. Hidrojene olan tutkusu şu anda olduğu gibi büyük para kazanmayı amaçlamıyor. ulusal tıp, ama tam tersine - insanlara eczanelere ek ziyaretler yapmadan, ucuz bir ilaçla herhangi bir şeyi kelimenin tam anlamıyla nasıl tedavi edeceklerini öğretmek.

Kelimenin tam anlamıyla her evde bulunan bir ilaçla tedaviyi teşvik ediyor. Bu hidrojen peroksittir. Neumyvakin'i istediğiniz kadar eleştirebilirsiniz, o yine de kendi konusunda ısrar edecektir: evet, gerçekten de, kelimenin tam anlamıyla her şey hidrojen peroksit ile tedavi edilebilir, çünkü vücudun iç hücrelerini oksijenle doyurur, toksinleri yok eder, asitliği normalleştirir ve alkali dengesi Buradan dokular yenilenir, tüm vücut gençleşir. Henüz kimse hidrojen peroksitle tedavi edilen birini görmedi, çok daha az inceledi, ancak Neumyvakin bu ilacı kullanarak viral, bakteriyel ve fungal hastalıklardan tamamen kurtulabileceğinizi, tümörlerin ve ateroskleroz gelişimini önleyebileceğinizi, depresyonu yenebileceğinizi, gençleşebileceğinizi iddia ediyor. vücut ve asla ARVI ve soğuk algınlığından hastalanmayın.

Her derde deva

Ivan Pavlovich, bu basit ilacın doğru kullanımıyla ve tüm basit talimatları izleyerek, çok ciddi olanlar da dahil olmak üzere birçok hastalığın üstesinden gelebileceğinizden emin. Liste çok büyük: periodontal hastalık ve bademcik iltihabından miyokard enfarktüsü, felç ve diyabete kadar. Sinüzit veya osteokondroz gibi önemsiz şeyler ilk tedavi seanslarından kaybolur. Kanserli tümörler bile hidrojen peroksitten korkar ve kaçarlar çünkü bağışıklık sistemi uyarılır, vücudun ömrü ve savunması harekete geçer.

Çocuklar bile bu şekilde tedavi edilebilir ancak hamile kadınların şimdilik hidrojen peroksit tüketmekten kaçınması daha iyidir. Ayrıca tavsiye edilmez Bu method Olası doku uyumsuzluğu nedeniyle organ nakli yapılan kişiler. Doza kesinlikle uyulmalıdır: bir damladan ona kadar, her gün bir tane eklenir. Günde üç kez (günde otuz damla yüzde üç hidrojen peroksit çözeltisi, vay be!) yemeklerden yarım saat önce. Çözelti intravenöz olarak ve tıbbi gözetim altında uygulanabilir. Bazen hidrojen peroksit daha etkili bir etki için diğer ilaçlarla birleştirilir. Çözelti dahili olarak yalnızca seyreltilmiş biçimde - temiz suyla kullanılır.

Dışarıdan

Profesör Neumyvakin kendi yöntemini oluşturmadan önce bile kompresler ve durulamalar çok popülerdi. Herkes, tıpkı alkol kompresleri gibi, hidrojen peroksitin de saf haliyle kullanılamayacağını bilir çünkü doku yanıklarına neden olur, ancak siğiller veya mantar enfeksiyonları lokal olarak güçlü bir solüsyonla - yüzde on beşe kadar - yağlanır.

Deri döküntüleri ve baş ağrıları için hidrojen peroksit içeren prosedürler de yapılır. Kompres, iki çay kaşığı yüzde üç hidrojen peroksit ve elli miligramdan oluşan bir çözeltiye batırılmış pamuklu bir bez kullanılarak yapılmalıdır. Temiz su. Kumaşı filmle örtün ve yün veya havluyla sarın. Kompres, iyileşene kadar sabah ve akşam çeyrek saatten bir buçuk saate kadar sürer.

Doktorların görüşü

Görüşler bölünmüş durumda; herkes hidrojen peroksitin özelliklerinden memnun değil, üstelik onlara inanmıyor, gülüyorlar. Doktorlar arasında Neumyvakin'i destekleyen ve hatta teorisinin geliştirilmesini üstlenenler de var, ancak bunlar azınlıkta. Çoğu Doktorlar bu tür tedavinin yalnızca etkisiz değil, aynı zamanda çoğu zaman felaket olduğunu da düşünüyor.

Aslına bakılırsa, bir hastanın hidrojen peroksit ile tedavi edildiği resmi olarak kanıtlanmış tek bir vaka henüz yoktur. Aynı zamanda bu yöntemin kullanımıyla bağlantılı olarak sağlığın bozulmasına ilişkin herhangi bir bilgi bulunmamaktadır. Ancak değerli zaman kaybedilir ve ciddi hastalıklardan birine yakalanmış ve tamamen Neumyvakin'in her derde deva ilacına güvenen bir kişi, gerçek geleneksel tedavisinin başlamasına geç kalma riskiyle karşı karşıya kalır.