Tlenek wodoru: przygotowanie i właściwości

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 05:38

Najważniejszą i najbardziej rozpowszechnioną substancją na naszej planecie jest oczywiście woda. Co można z nim porównać pod względem ważności? Wiadomo, że życie na Ziemi stało się możliwe dopiero wraz z pojawieniem się cieczy. Czym jest woda (tlenek wodoru) z chemicznego punktu widzenia? Z czego się składa i jakie ma właściwości? Spróbujmy zrozumieć ten artykuł.

Wodór i jego związki

Najlżejszym atomem w całym układzie okresowym pierwiastków jest wodór. Zajmuje również podwójną pozycję, znajdując się zarówno w podgrupie halogenów, jak iw pierwszej grupie metali alkalicznych. Co wyjaśnia takie cechy? Struktura elektronowa powłoki jej atomu. Ma tylko jeden elektron, który może zarówno opuścić, jak i przyłączyć inny do siebie, tworząc parę i uzupełniając zewnętrzny poziom.

Dlatego główne i jedyne stany utlenienia tego pierwiastka to +1 i -1. Łatwo reaguje z metalami, tworząc wodorki - stałe nielotne związki podobne do soli o białej barwie.

Jednak wodór z łatwością tworzy lotne cząsteczki substancji, oddziałując z niemetalami. Na przykład:

• siarkowodór H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ i inne.

Ogólnie rzecz biorąc, wodór tworzy sporo związków. Jednak najważniejszą substancją, w której jest zawarty, jest tlenek wodoru, którego wzór to H₂O. Jest to najsłynniejszy związek, który po formule rozpoznaje nawet uczeń szkoły podstawowej, który nie jest jeszcze zaznajomiony z chemią. W końcu woda (a to najwyższy tlenek wodoru) jest nie tylko powszechną substancją, ale także źródłem życia na naszej planecie.

Sama nazwa pierwiastka odzwierciedla jego główną istotę - wodór, czyli "rodzenie wody". Jak każdy inny tlenek, również ten jest związkiem dwuskładnikowym o wielu właściwościach fizycznych i chemicznych. Ponadto istnieją specjalne cechy, które odróżniają wodę od wszystkich innych związków.

Również ważną klasą związków tworzących wodór są kwasy, zarówno organiczne, jak i mineralne.

Właściwości chemiczne wodoru

Z punktu widzenia aktywności chemicznej wodór jest dość silnym reduktorem. W wielu reakcjach wykazuje właśnie takie właściwości. Jednak wchodząc w interakcje z jeszcze silniejszymi metalami, staje się środkiem utleniającym.

Bardzo ważne w przemyśle jest oddziaływanie wodoru z tlenkami metali. W końcu jest to jeden ze sposobów na uzyskanie tego ostatniego w najczystszej postaci. Hydrogentermia to metalurgiczna metoda syntezy czystych metali z ich tlenków poprzez redukcję wodorem.

Reakcja wodoru z tlenkiem ma następującą ogólną postać:Me_xO_y + H₂=H₂O + Ja.

Oczywiście nie jest to jedyny sposób na syntezę czystych metali. Są inni. Jednak redukcja tlenków wodorem jest dość opłacalnym energetycznie i nieskomplikowanym procesem produkcyjnym, który znalazł szerokie zastosowanie.

Również interesujący jest fakt, że po zmieszaniu z powietrzem wodór może tworzyć mieszankę wysoce wybuchową. Nazywa się gazem wybuchowym. W tym celu mieszanie powinno odbywać się w tempie dwóch objętości wodoru na jeden tlen.

Woda jest tlenkiem wodoru

O tym, że ten tlenek jest bardzo ważny, wspominaliśmy już kilkakrotnie. Teraz scharakteryzujmy to pod względem chemicznym. Czy ten związek naprawdę należy do tej klasy substancji nieorganicznych?

Aby to zrobić, spróbuje napisać wzór nieco inaczej: H₂O=HON. Istota jest taka sama, liczba atomów taka sama, jednak teraz jest oczywiste, że mamy przed sobą wodorotlenek. Jakie powinien mieć właściwości? Rozważ dysocjację związku:

NIE=H⁺ + OH^-.

W związku z tym właściwości są kwasowe, ponieważ w roztworze znajdują się kationy wodorowe. Ponadto nie mogą być zasadowe, ponieważ zasady tworzą tylko metale.

Dlatego inna nazwa, która ma tlenek wodoru, to kwas zawierający tlen o najprostszym składzie. Ponieważ tak złożone przeploty są charakterystyczne dla danej cząsteczki, jej właściwości będą wyjątkowe. A właściwości są odpychane odstrukturę cząsteczki, więc ją przeanalizujemy.

Struktura cząsteczki wody

Po raz pierwszy Niels Bohr pomyślał o tym modelu i ma w tej kwestii prymat i autorstwo. Zainstalowali następujące cechy.

1. Cząsteczka wody jest dipolem, ponieważ elementy, które ją tworzą, różnią się znacznie elektroujemnością.
2. Jego trójkątny kształt, wodory u podstawy i tlen u góry.
3. Dzięki tej strukturze substancja ta jest w stanie tworzyć wiązania wodorowe, zarówno pomiędzy cząsteczkami o tej samej nazwie, jak iz innymi związkami, które mają w swoim składzie pierwiastek silnie elektroujemny.

Zobacz jak wygląda schematycznie omawiany tlenek wodoru na zdjęciu poniżej.

Właściwości fizyczne tlenku wodoru

Można zidentyfikować kilka głównych cech.

1. Stan skupienia: gaz - para, ciecz, ciało stałe - śnieg, lód.
2. Temperatura wrzenia - 100⁰C (99, 974).
3. Temperatura topnienia - 0⁰C.
4. Woda może się kurczyć po podgrzaniu w zakresie temperatur od 0-4⁰C. Wyjaśnia to powstawanie lodu na powierzchni, który ma mniejszą gęstość i zachowanie życia pod grubością tlenku wodoru.
5. Wysoka pojemność cieplna, ale bardzo niska przewodność cieplna.
6. W stanie ciekłym tlenek wodoru wykazuje lepkość.
7. Napięcie powierzchniowe i powstawanie negatywupotencjał elektryczny na powierzchni wody.

Jak zauważyliśmy powyżej, cechy właściwości zależą od struktury. Więc tu. Zdolność do tworzenia wiązań wodorowych doprowadziła do podobnych cech w tym związku.

Tlenek wodoru: właściwości chemiczne

Z punktu widzenia chemii aktywność wody jest dość wysoka. Zwłaszcza jeśli chodzi o reakcje, którym towarzyszy ogrzewanie. Z czym może reagować tlenek wodoru?

1. Z metalami, które w szeregu napięć osiągają poziom wodoru. Jednocześnie przy najbardziej aktywnych (aż do aluminium) specjalne warunki nie są potrzebne, a te o mniejszej zdolności redukcyjnej reagują tylko z parą. Te, które stoją za wodorem, w ogóle nie są w stanie wejść w takie interakcje.
2. Z niemetalami. Nie ze wszystkimi, ale z większością. Na przykład w atmosferze fluoru woda płonie fioletowym płomieniem. Możliwa jest również reakcja z chlorem, węglem, krzemem i innymi atomami.
3. Zawiera tlenki metali (zasadowe) i kwasowe (niemetale). Powstają odpowiednio zasady i kwasy. Wśród metali przedstawiciele pierwszych dwóch grup głównych podgrup są zdolni do takich reakcji, z wyjątkiem magnezu i berylu. Wszystkie niemetale, które tworzą kwaśne tlenki, oddziałują z wodą. Wyjątkiem jest piasek rzeczny - SiO₂.

Równanie reakcji dla tlenku wodoru to przykład: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Rozprzestrzeniaj się w naturze

Odkryliśmy już, że ta substancja -najbardziej rozpowszechniony na świecie. Oznaczmy procent w obiektach.

1. Około 70% masy ciała ludzi i ssaków. Niektóre fauny zawierają około 98% tlenku wodoru (meduzy).
2. 71% Ziemi jest pokryte wodą.
3. Największą masę stanowią wody oceanów.
4. Około 2% znajduje się w lodowcach.
5. 0, 63% pod ziemią.
6. 0,001% to atmosfera (mgła).
7. Ciało roślin składa się w 50% z wody, niektóre gatunki nawet więcej.
8. Wiele związków występuje w postaci krystalicznych hydratów zawierających związaną wodę.

Tę listę można ciągnąć przez długi czas, ponieważ trudno jest przypomnieć sobie coś, co nie zawierało wody lub kiedyś nie zawierało. Lub powstały bez udziału tego tlenku.

Metody pozyskiwania

Pozyskiwanie tlenku wodoru nie ma wartości przemysłowej. W końcu łatwiej jest korzystać z gotowych źródeł - rzek, jezior i innych zbiorników wodnych, niż wydawać ogromną ilość energii i odczynników. Dlatego w laboratorium należy jedynie pozyskiwać wodę destylowaną o wysokiej czystości.

Do tych celów wykorzystywane są określone urządzenia, takie jak kostki destylacyjne. Taka woda jest niezbędna do przeprowadzenia wielu oddziaływań chemicznych, ponieważ woda nieoczyszczona zawiera dużą ilość zanieczyszczeń, soli, jonów.

Rola biologiczna

Stwierdzenie, że woda jest używana wszędzie, to mało powiedziane. Nie do pomyślenia jest wyobrażanie sobie życia bez tego połączenia. Odrano i do zmroku człowiek stale używa go zarówno do celów domowych, jak i przemysłowych.

Właściwości tlenku wodoru oznaczają jego zastosowanie jako uniwersalnego rozpuszczalnika. I to nie tylko w laboratorium. Ale także w żywych istotach, gdzie co sekundę zachodzą tysiące reakcji biochemicznych.

Ponadto sama woda jest uczestnikiem wielu syntez, służy również jako produkt uboczny z nich wynikający. Każda osoba na Ziemi przechodzi przez około 50 ton tej niesamowitej substancji w ciągu 60 lat!

Użyty tlenek wodoru:

• we wszystkich branżach;
• medycyna;
• syntezy chemiczne;
• we wszystkich rodzajach branż;
• potrzeby gospodarstwa domowego;
• rolnictwo.

Trudno zdefiniować obszar życia, w którym można obejść się bez wody. Jedynymi żywymi istotami, które nie mają w swoim składzie tlenku wodoru i żyją bez niego, są wirusy. Dlatego trudno jest człowiekowi walczyć z tymi organizmami.