Водородът H е най-често срещаният елемент във Вселената (около 75% от масата), на Земята той е деветият най-често срещан елемент. Най-важното естествено водородно съединение е водата.
Водородът е на първо място в периодичната таблица (Z = 1). Има най-простата структура на атом: ядрото на атома е 1 протон, заобиколен от електронен облак, състоящ се от 1 електрон.
При определени условия водородът се проявява метални свойства(отдава електрон), при други - неметални (приема електрон).
В природата се срещат изотопи на водорода: 1H - протий (ядрото се състои от един протон), 2H - деутерий (D - ядрото се състои от един протон и един неутрон), 3H - тритий (T - ядрото се състои от един протон и два неутрони).
Простото вещество водород
Молекулата на водорода се състои от два атома, свързани с неполярна ковалентна връзка.
физични свойства.Водородът е безцветен, нетоксичен газ без мирис и вкус. Молекулата на водорода не е полярна. Следователно силите на междумолекулно взаимодействие в газообразния водород са малки. Това се проявява в ниски точки на кипене (-252,6 0С) и точки на топене (-259,2 0С).
Водородът е по-лек от въздуха, D (във въздух) = 0,069; слабо разтворим във вода (2 обема H2 се разтварят в 100 обема H2O). Следователно водородът, когато се произвежда в лабораторията, може да бъде събран чрез методи на изместване на въздух или вода.
Получаване на водород
В лабораторията:
1. Действие на разредени киселини върху метали:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2
2. Взаимодействие на алкални и ш-з металис вода:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2
3. Хидролиза на хидриди: металните хидриди лесно се разлагат от вода с образуването на съответната основа и водород:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2
4. Действието на алкали върху цинк или алуминий или силиций:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2
5. Водна електролиза. За увеличение електропроводимоствода, към нея се добавя електролит, например NaOH, H 2 SO 4 или Na 2 SO 4. На катода се образуват 2 обема водород, на анода - 1 обем кислород.
2H 2 O → 2H 2 + O 2
Промишлено производство на водород
1. Преобразуване на метан с пара, Ni 800 °C (най-евтиният):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Общо:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2
2. Водна пара през горещ кокс при 1000 o C:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2
Полученият въглероден окис (IV) се абсорбира от водата, като по този начин се получават 50% от индустриалния водород.
3. Чрез нагряване на метан до 350°C в присъствието на железен или никелов катализатор:
CH 4 → C + 2H 2
4. Електролиза водни разтвори KCl или NaCl като страничен продукт:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH
Химични свойства на водорода
- В съединенията водородът винаги е едновалентен. Има степен на окисление +1, но в металните хидриди е -1.
- Молекулата на водорода се състои от два атома. Появата на връзка между тях се обяснява с образуването на обобщена двойка електрони H: H или H 2
- Поради това обобщение на електроните, молекулата Н 2 е по-енергийно стабилна от нейните отделни атоми. За да се разбие молекула на атоми в 1 мол водород, е необходимо да се изразходва енергия от 436 kJ: H 2 \u003d 2H, ∆H ° \u003d 436 kJ / mol
- Това обяснява относително ниската активност на молекулярния водород при нормална температура.
- С много неметали водородът образува газообразни съединения като RN 4, RN 3, RN 2, RN.
1) Образува водородни халогениди с халогени:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
В същото време той експлодира с флуор, реагира с хлор и бром само при осветяване или нагряване и с йод само при нагряване.
2) С кислород:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
с отделяне на топлина. При обикновени температури реакцията протича бавно, над 550 ° C - с експлозия. Смес от 2 обема Н 2 и 1 обем О 2 се нарича експлозивен газ.
3) При нагряване реагира енергично със сяра (много по-трудно със селен и телур):
H 2 + S → H 2 S (сероводород),
4) С азот с образуване на амоняк само върху катализатора и при повишени температури и налягания:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3
5) С въглерод при високи температури:
2H 2 + C → CH 4 (метан)
6) Образува хидриди с алкални и алкалоземни метали (водородът е окислител):
H 2 + 2Li → 2LiH
в металните хидриди водородният йон е отрицателно зареден (степен на окисление -1), т.е. хидридът Na + H - е изграден като хлорид Na + Cl -
Така сложни вещества:
7) С метални оксиди (използвани за възстановяване на метали):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O
8) с въглероден оксид (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
Синтезът - газ (смес от водород и въглероден оксид) е от голямо практическо значение, тъй като в зависимост от температурата, налягането и катализатора се образуват различни органични съединения, например HCHO, CH 3 OH и др.
9) Ненаситените въглеводороди реагират с водород, превръщайки се в наситени:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2.
1. Водород. основни характеристики
Водород Н - първият елемент в периодичната система, най-често срещаният елемент във Вселената (92%); в земната кора масовата част на водорода е само 1%.
За първи път е изолиран в чист вид от Г. Кавендиш през 1766 г. През 1787 г. А. Лавоазие доказа, че водородът - химичен елемент.
Водородният атом се състои от ядро и един електрон. Електронната конфигурация е 1S1. Молекулата на водорода е двуатомна. Връзката е ковалентна неполярна.
Радиус на атом - (0,08 nm);
йонизационен потенциал (PI) - (13,6 eV);
електроотрицателност (EO) - (2.1);
степени на окисление - (-1; +1).
2. Примери за съединения, съдържащи водород
HCL, H2O, H2S04 и др.
В тази задача трябва да дадете общо описание на елемента водород.
Ред на тази задача
- Запишете местоположението на елемента водород периодична системахимически елементи;
- Опишете този химичен елемент;
- Запишете съединения, които съдържат водород.
Водородът е следното съединение
водород - е първият елемент от периодичната система от елементи, означен със символа Х. Този елемент е в първата група на главната подгрупа, както и в седмата група на главната подгрупа в първия малък период.
Поради много малката си атомна маса, водородът се счита за най-много лек елемент. В допълнение, неговата плътност също е много ниска, така че е и еталон за лекота. Ето защо, например, сапунените мехурчета, пълни с водород, са склонни да се издигат във въздуха.
Това е най-често срещаното вещество на нашата планета и извън нея. В крайна сметка почти всички междузвездни пространства и звезди се състоят точно от това съединение.
Има няколко основни вида съединения, съдържащи водород
- Водородни халиди: като HCl, HI, HF и др. Тоест има общата формула HHal.
- Летливи водородни съединения на неметали: H2S, CH4.
- Хидриди: NaH, LiH.
- Хидроксиди, киселини: NaOH, HCl.
- Водороден хидроксид: H2O.
- Водороден пероксид: H2O.
- Многобройни органични съединения: въглеводороди, протеини, мазнини, липиди, витамини, хормони, етерични масла и др.
- Обозначение - H (Водород);
- Латинско наименование - Hydrogenium;
- Период - I;
- Група - 1 (Iа);
- Атомна маса - 1.00794;
- Атомен номер - 1;
- Радиус на атом = 53 pm;
- Ковалентен радиус = 32 pm;
- Разпределението на електроните - 1s 1;
- точка на топене = -259.14°C;
- точка на кипене = -252.87°C;
- Електроотрицателност (по Полинг / по Алпред и Рохов) \u003d 2,02 / -;
- Степен на окисление: +1; 0; -един;
- Плътност (n.a.) \u003d 0,0000899 g / cm 3;
- Моларен обем = 14,1 cm 3 / mol.
Бинарни съединения на водород с кислород:
Водородът ("раждането на вода") е открит от английския учен Г. Кавендиш през 1766 г. Това е най-простият елемент в природата - водородният атом има ядро и един електрон, вероятно поради тази причина водородът е най-често срещаният елемент във Вселената (повече от половината от масата на повечето звезди).
За водорода можем да кажем, че "макарата е малка, но скъпа". Въпреки своята "простота", водородът дава енергия на всички живи същества на Земята - на Слънцето протича непрекъсната термоядрена реакция, по време на която се образува един хелиев атом от четири водородни атома, този процес е придружен от освобождаване на огромно количество енергия (за повече подробности вижте Ядрен синтез).
В земната кора масовата част на водорода е само 0,15%. Междувременно по-голямата част (95%) от всички известни на Земята химични веществасъдържа един или повече водородни атоми.
В съединения с неметали (HCl, H 2 O, CH 4 ...), водородът отдава единствения си електрон на повече електроотрицателни елементи, показвайки степен на окисление +1 (по-често), образувайки само ковалентни връзки(виж Ковалентна връзка).
В съединения с метали (NaH, CaH 2 ...), водородът, напротив, поема на единствената си s-орбитала още един електрон, като по този начин се опитва да завърши своя електронен слой, показвайки степен на окисление -1 (по-рядко) , образувайки по-често йонна връзка (виж. Йонна връзка), тъй като разликата в електроотрицателността на водороден атом и метален атом може да бъде доста голяма.
H2
В газообразно състояние водородът е под формата на двуатомни молекули, образуващи неполярна ковалентна връзка.
Молекулите на водорода имат:
- голяма мобилност;
- голяма сила;
- ниска поляризуемост;
- малък размер и тегло.
Свойства на водородния газ:
- най-лекият газ в природата, без цвят и мирис;
- слабо разтворим във вода и органични разтворители;
- в малки количества се разтваря в течни и твърди метали (особено в платина и паладий);
- трудно се втечнява (поради ниската си поляризуемост);
- има най-висока топлопроводимост от всички известни газове;
- при нагряване реагира с много неметали, проявявайки свойствата на редуциращ агент;
- при стайна температура реагира с флуор (възниква експлозия): H 2 + F 2 = 2HF;
- реагира с метали за образуване на хидриди, показващи окислителни свойства: H 2 + Ca = CaH 2;
В съединенията водородът проявява своите редуциращи свойства много по-силно от окислителните. Водородът е най-силният редуциращ агент след въглищата, алуминия и калция. Редукционните свойства на водорода се използват широко в промишлеността за получаване на метали и неметали (прости вещества) от оксиди и галиди.
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O
Реакции на водород с прости вещества
Водородът приема електрон, играейки ролята редуциращ агент, в реакции:
- с кислород(при запалване или в присъствието на катализатор), в съотношение 2:1 (водород:кислород) се образува експлозивен детониращ газ: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 kJ
- с сиво(при нагряване до 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
- с хлор(при запалване или облъчване с UV лъчи): H 2 0 + Cl 2 \u003d 2H +1 Cl
- с флуор: H 2 0 + F 2 \u003d 2H + 1 F
- с азот(при нагряване в присъствието на катализатори или при високо налягане): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1
Водородът отдава електрон, играейки ролята окислител, в реакции с алкалени алкалоземниметали за образуване на метални хидриди - солеподобни йонни съединения, съдържащи хидридни йони H - са нестабилни кристални вещества с бял цвят.
Ca + H 2 \u003d CaH 2 -1 2Na + H 2 0 \u003d 2NaH -1
Не е обичайно водородът да проявява степен на окисление -1. Реагирайки с вода, хидридите се разлагат, редуциращи водата до водород. Реакцията на калциев хидрид с вода е както следва:
CaH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + Ca (OH) 2
Реакции на водород със сложни вещества
- при висока температура водородът редуцира много метални оксиди: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
- метиловият алкохол се получава в резултат на реакцията на водород с въглероден оксид (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
- в реакциите на хидрогениране водородът реагира с много органични вещества.
По-подробно уравненията на химичните реакции на водорода и неговите съединения са разгледани на страницата "Водород и неговите съединения - уравнения на химични реакции с участието на водород".
Приложение на водорода
- в ядрената енергияизползват се изотопи на водорода - деутерий и тритий;
- в химическата промишленост водородът се използва за синтеза на много органична материя, амоняк, хлороводород;
- в хранително-вкусовата промишленост водородът се използва при производството на твърди мазнини чрез хидрогениране на растителни масла;
- за заваряване и рязане на метали се използва висока температура на горене на водород в кислород (2600 ° C);
- при производството на някои метали водородът се използва като редуциращ агент (виж по-горе);
- тъй като водородът е лек газ, той се използва в аеронавтиката като пълнител балони, балони, дирижабли;
- Като гориво се използва водород, смесен с CO.
През последните години учените обърнаха много внимание на търсенето на алтернативни източницивъзобновима енергия. Една от перспективните области е "водородната" енергетика, в която като гориво се използва водород, чийто продукт на изгаряне е обикновена вода.
Методи за получаване на водород
Промишлени методи за производство на водород:
- преобразуване на метан (каталитична редукция на водна пара) с водна пара при висока температура (800°C) върху никелов катализатор: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
- преобразуване на въглероден окис с водна пара (t=500°C) върху Fe 2 O 3 катализатор: CO + H 2 O = CO 2 + H 2;
- термично разлагане на метан: CH 4 \u003d C + 2H 2;
- газификация на твърди горива (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
- електролиза на вода (много скъп метод, при който се получава много чист водород): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.
Лабораторни методи за получаване на водород:
- действие върху метали (обикновено цинк) със солна или разредена сярна киселина: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
- взаимодействието на водна пара с горещи железни стружки: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
водороде първият елемент в периодичната таблица. Обозначение - H от латинското "hydrogenium". Намира се в първи период, група IA. Отнася се за неметали. Ядреният заряд е 1.
Водородът е един от най-разпространените химични елементи - делът му е около 1% от масата и на трите обвивки земната кора(атмосфера, хидросфера и литосфера), което, преобразувано в атомни проценти, дава цифрата 17,0.
Основното количество от този елемент е в свързано състояние. Така водата съдържа около 11 тегл. %, глина - около 1,5 % и др. Под формата на съединения с въглерод водородът е част от нефта, горимите природни газове и всички организми.
Водородът е газ без цвят и мирис (диаграма на структурата на атома е показана на фиг. 1). Неговите точки на топене и кипене са много ниски (съответно -259 o C и -253 o C). При температура (-240 o C) и под налягане водородът може да се втечни и с бързото изпаряване на получената течност се превръща в в твърдо състояние(прозрачни кристали). Слабо разтворим във вода - 2:100 по обем. Водородът се характеризира с разтворимост в някои метали, например в желязо.
Ориз. 1. Структурата на водородния атом.
Атомно и молекулно тегло на водорода
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относителна атомна масаелемент е отношението на масата на атом на даден елемент към 1/12 от масата на въглероден атом.
Относителна атомна масае безразмерен и се обозначава с A r (индексът "r" е началната буква английска думароднина, което в превод означава „роднина“). Относителната атомна маса на атомния водород е 1,008 amu.
Масите на молекулите, както и масите на атомите, се изразяват в единици за атомна маса.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
молекулно тегловещество се нарича масата на молекулата, изразена в единици за атомна маса. Относително молекулно тегловещества се нарича съотношението на масата на молекула на дадено вещество към 1/12 от масата на въглероден атом, чиято маса е 12 a.m.u.
Известно е, че молекулата на водорода е двуатомна - Н 2 . Относителна молекулна масаводородна молекула ще бъде равна на:
M r (H 2) \u003d 1,008 × 2 \u003d 2,016.
Изотопи на водорода
Водородът има три изотопа: протий 1 H, деутерий 2 H или D и тритий 3 H или T. Масовите им числа са 1, 2 и 3. Протият и деутерият са стабилни, тритият е радиоактивен (период на полуразпад 12,5 години). В природните съединения деутерият и протият се съдържат средно в съотношение 1:6800 (според броя на атомите). Тритий се среща в природата в незначителни количества.
Ядрото на водородния атом 1H съдържа един протон. Ядрата на деутерия и трития включват, в допълнение към протона, един и два неутрона.
Водородни йони
Водородният атом може или да отдаде единичния си електрон, за да образува положителен йон (който е "гол" протон), или да получи един електрон, за да стане отрицателен йон, който има хелиева електронна конфигурация.
Пълното отделяне на електрон от водороден атом изисква изразходване на много голяма йонизационна енергия:
H + 315 kcal = H + + e.
В резултат на това при взаимодействието на водород с металоиди възникват не йонни, а само полярни връзки.
Тенденцията на неутрален атом да прикрепи излишен електрон се характеризира със стойността на неговия електронен афинитет. Във водорода той е доста слабо изразен (това обаче не означава, че такъв водороден йон не може да съществува):
H + e \u003d H - + 19 kcal.
Молекула и атом на водорода
Молекулата на водорода се състои от два атома - Н 2 . Ето някои свойства, които характеризират водородния атом и молекула:
Примери за решаване на проблеми
ПРИМЕР 1
| Упражнение | Докажете съществуването на хидриди обща формула EN x, съдържащ 12,5% водород. |
| Решение | Изчислете масите на водорода и неизвестния елемент, като вземете масата на пробата за 100 g: m(H) = m(EN x)×w(H); m(H) = 100 × 0,125 = 12,5 g. m (E) \u003d m (EN x) - m (H); m (E) \u003d 100 - 12,5 \u003d 87,5 g. Нека намерим количеството водородно вещество и неизвестен елемент, обозначавайки за "x" моларната маса на последния ( моларна масаводород е равен на 1 g/mol): |
Структура и физични свойстваводородВодородът е двуатомен газ H2. Няма цвят и мирис. Това е най-лекият газ. Поради това му свойство той е бил използван в балони, дирижабли и подобни устройства, но широкото използване на водород за тези цели е възпрепятствано от неговата експлозивност, смесена с въздух.
Молекулите на водорода са неполярни и много малки, така че има малко взаимодействие между тях. В това отношение той има много ниски точки на топене (-259°C) и точки на кипене (-253°C). Водородът е практически неразтворим във вода.
Водородът има 3 изотопа: обикновен 1H, деутерий 2H или D и радиоактивен тритий 3H или T. Тежките изотопи на водорода са уникални с това, че са 2 или дори 3 пъти по-тежки от обикновения водород! Ето защо замяната на обикновения водород с деутерий или тритий значително влияе върху свойствата на веществото (например точките на кипене на обикновения водород H2 и деутерий D2 се различават с 3,2 градуса). Взаимодействие на водород с прости вещества Водородът е неметал със средна електроотрицателност. Следователно той има както окислителни, така и редуциращи свойства.
Окислителните свойства на водорода се проявяват при реакции с типични метали- елементи на основните подгрупи на групи I-II на периодичната таблица. Най-активните метали (алкални и алкалоземни) при нагряване с водород дават хидриди - твърди солеподобни вещества, съдържащи хидриден йон Н- в кристалната решетка. 2Na + H2 = 2NaH ; Ca + H2 = CaH2Редукционните свойства на водорода се проявяват в реакции с по-типични неметали от водорода: 1) Взаимодействие с халогени H2+F2=2HF
Взаимодействието с аналози на флуор - хлор, бром, йод протича по подобен начин. Тъй като активността на халогена намалява, интензивността на реакцията намалява. Реакцията с флуор протича при нормални условия с експлозия, реакцията с хлор изисква осветление или нагряване, а реакцията с йод протича само при силно нагряване и е обратима. 2) Взаимодействие с кислород 2H2 + O2 \u003d 2H2O Реакцията протича с голямо отделяне на топлина, понякога с експлозия. 3) Взаимодействие със сярата H2 + S = H2S Сярата е много по-малко активен неметал от кислорода и взаимодействието с водорода протича гладко.b 4) Взаимодействие с азот 3H2 + N2↔ 2NH3 Реакцията е обратима, протича в забележима степен само в присъствието на катализатор, при нагряване и под налягане. Продуктът се нарича амоняк. 5) Взаимодействие с въглерод C + 2H2↔ CH4 Реакцията протича в електрическа дъга или при много високи температури. Други въглеводороди също се образуват като странични продукти. 3. Взаимодействие на водорода със сложни веществаВодородът също проявява редуциращи свойства при реакции със сложни вещества: 1) Редукция на метални оксиди, разположени в електрохимичната серия от напрежения вдясно от алуминий, както и неметални оксиди: Fe2O3 + 2H2 2Fe + 3H2O ; CuO + H2 Cu + H2O Водородът се използва като редуциращ агент за извличане на метали от оксидни руди. Реакциите протичат при нагряване 2) Присъединяване към органични ненаситени вещества; С2Н4 + Н2(t;p) → С2Н6 Реакциите протичат в присъствието на катализатор и под налягане. Засега няма да засягаме други реакции на водорода. 4. Получаване на водородВ промишлеността водородът се получава чрез преработка на въглеводородни суровини - природен и свързан газ, кокс и др. Лабораторни методи за получаване на водород:
1) Взаимодействието на метали, стоящи в електрохимичната серия от напрежения на метали отляво на водорода, с киселини. Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Mg + 2HCl = MgCl2 + H22) Взаимодействие на метали вляво от магнезий в електрохимичните серии на напрежение на метали, s студена вода. В този случай се образува и алкал.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Метал, разположен в електрохимичната серия напрежения на металите вляво от мангана, е в състояние да измести водорода от водата при определени условия (магнезий - от гореща вода, алуминий - при условие, че оксидният филм е отстранен от повърхност).
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2
Метал, разположен в електрохимичната серия от метални напрежения вляво от кобалта, е в състояние да измести водорода от водната пара. Това също образува оксид.
3Fe + 4H2Opar Fe3O4 + 4H23) Взаимодействие на метали, чиито хидроксиди са амфотерни, с алкални разтвори.
Металите, чиито хидроксиди са амфотерни, изместват водорода от алкалните разтвори. Трябва да знаете 2 такива метала - алуминий и цинк:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + + 3H2
Zn + 2KOH + 2H2O = K2 + H2
В този случай се образуват комплексни соли - хидроксоалуминати и хидроксоцинкати.
Всички изброени дотук методи се основават на един и същ процес - окисление на метал с водороден атом в степен на окисление +1:
М0 + nН+ = Мn+ + n/2 H2
4) Взаимодействие на активни метални хидриди с вода:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
Този процес се основава на взаимодействието на водород в степен на окисление -1 с водород в степен на окисление +1:
5) Електролиза на водни разтвори на основи, киселини, някои соли:
2H2O 2H2 + O2
5. Водородни съединенияВ тази таблица вляво клетките на елементите, които образуват йонни съединения, хидриди, с водорода, са подчертани със светла сянка. Тези вещества съдържат хидриден йон H-. Те са твърди безцветни солеподобни вещества и реагират с вода, за да отделят водород.
Елементи от основните подгрупи на групи IV-VII образуват съединения с водород молекулярна структура. Понякога те се наричат също хидриди, но това е неправилно. Те не съдържат хидриден йон, те се състоят от молекули. По правило най-простите водородни съединения на тези елементи са безцветни газове. Изключенията са водата, която е течност, и флуороводорода, който е газообразен при стайна температура, но течен при нормални условия.
Тъмните клетки показват елементи, които образуват съединения с водород, които показват киселинни свойства.
Тъмните клетки с кръст обозначават елементи, които образуват съединения с водород, които показват основни свойства.
=================================================================================
29). основни характеристикисвойства на елементи от главна подгрупа 7гр. хлор. лор свойства. Солна киселина.Подгрупата на халогените включва флуор, хлор, бром, йод и астат (астатът е радиоактивен елемент, малко проучен). Това са p-елементите от VII група на периодичната система на Д. И. Менделеев. На външно енергийно ниво техните атоми имат 7 електрона ns2np5. Това обяснява сходството на техните свойства.
Те лесно добавят един по един електрон, показвайки степен на окисление -1. Халогените имат това състояние на окисление в съединения с водород и метали.
Въпреки това, халогенните атоми, в допълнение към флуора, могат също да проявяват положителни степени на окисление: +1, +3, +5, +7. Възможните стойности на степента на окисление се обясняват с електронната структура, която за флуорните атоми може да бъде представена от схемата
Тъй като е най-електроотрицателният елемент, флуорът може да приеме само един електрон на подниво 2p.Той има един несдвоен електрон, така че флуорът е само едновалентен и степента на окисление винаги е -1.
Електронната структура на хлорния атом се изразява със схемата. Хлорният атом има един несдвоен електрон на подниво 3p и обичайното (невъзбудено) състояние на хлора е едновалентен. Но тъй като хлорът е в третия период, той има още пет орбитали от 3d подниво, които могат да поемат 10 електрона.
Флуорът няма свободни орбитали, което означава, че at химична реакцияняма разделяне на сдвоените електрони в атома. Следователно, когато се разглеждат свойствата на халогените, винаги трябва да се вземат предвид характеристиките на флуора и съединенията.
Водни разтвори на водородни съединения на халогени са киселини: HF - флуороводородна (флуороводородна), HCl - солна (солна), HBr - бромоводородна, HI - йодоводородна.
Хлор (лат. Chlorum), Cl, химичен елемент от VII група на периодичната система на Менделеев, атомен номер 17, атомна маса 35.453; принадлежи към семейството на халогените. При нормални условия (0°C, 0,1 MN/m2 или 1 kgf/cm2) жълто-зелен газ с остра, дразнеща миризма. Естественият хлор се състои от два стабилни изотопа: 35Cl (75,77%) и 37Cl (24,23%).
Химични свойствахлор. Външната електронна конфигурация на атома Cl е 3s23p5. В съответствие с това хлорът в съединенията проявява степени на окисление -1, +1, +3, +4, +5, +6 и +7. Ковалентният радиус на атома е 0,99Å, йонният радиус на Cl е 1,82Å, афинитетът към електрона на хлорния атом е 3,65 eV, а йонизационната енергия е 12,97 eV.
Химически хлорът е много активен, свързва се директно с почти всички метали (с някои само при наличие на влага или при нагряване) и с неметали (с изключение на въглерод, азот, кислород, инертни газове), образувайки съответните хлориди, реагира с много съединения замества водорода в наситени въглеводороди и свързва ненаситени съединения. Хлорът измества брома и йода от техните съединения с водород и метали; от съединенията на хлора с тези елементи, той се измества от флуор. алкални металив присъствието на следи от влага те взаимодействат с хлор с запалване, повечето метали реагират със сух хлор само при нагряване; фосфорът се запалва в атмосфера на хлор, образувайки PCl3 и при по-нататъшно хлориране PCl5; сярата с хлор при нагряване дава S2Cl2, SCl2 и други SnClm. Арсен, антимон, бисмут, стронций, телур взаимодействат енергично с хлора. Смес от хлор и водород гори с безцветен или жълто-зелен пламък, образувайки хлороводород (това е верижна реакция). Хлорът образува оксиди с кислород: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, както и хипохлорити (соли на хипохлориста киселина), хлорити, хлорати и перхлорати. Всички кислородни съединения на хлора образуват експлозивни смеси с лесно окисляеми вещества. Хлорът във водата се хидролизира, образувайки хипохлорна и солна киселина: Cl2 + H2O = HClO + HCl. При хлориране на водни разтвори на основи на студено се образуват хипохлорити и хлориди: 2NaOH + Cl2 \u003d NaClO + NaCl + H2O, а при нагряване - хлорати. Чрез хлориране на сух калциев хидроксид се получава белина. Когато амонякът реагира с хлор, се образува азотен трихлорид. При хлорирането на органични съединения хлорът или замества водорода, или се добавя чрез множество връзки, за да образува различни хлорсъдържащи съединения. органични съединения. Хлорът образува интерхалогенни съединения с други халогени. Флуоридите ClF, ClF3, ClF3 са много реактивни; например в атмосфера на ClF3 стъклената вата се запалва спонтанно. Известни са хлорни съединения с кислород и флуор - хлорни оксифлуориди: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 и флуорен перхлорат FClO4. Солна киселина (солна, солна, хлороводород) - HCl, разтвор на хлороводород във вода; силна моноосновна киселина. Безцветен (техническата солна киселина е жълтеникава поради примеси на Fe, Cl2 и др.), "димяща" във въздуха, разяждаща течност. Максималната концентрация при 20 °C е 38% тегловни. Солите на солната киселина се наричат хлориди.
Взаимодействие със силни окислители (калиев перманганат, манганов диоксид) с отделяне на газообразен хлор:
Взаимодействие с амоняк с образуването на гъст бял дим, състоящ се от най-малките кристали амониев хлорид:
Качествена реакция към солната киселина и нейните соли е взаимодействието й със сребърен нитрат, който образува изварена утайка от сребърен хлорид, неразтворим в азотна киселина:
===============================================================================
