Вадароду аксід: атрыманне і ўласцівасці

Самае важнае і распаўсюджанае на нашай планеце рэчыва, безумоўна, вада. Што можа параўнацца з ёй па значнасці? Вядома, што жыццё на Зямлі стала магчымая толькі са з'яўленнем вадкасці. Што ж сабой уяўляе вада (аксід вадароду) з хімічнай пункту гледжання? З чаго складаецца і якімі ўласцівасцямі валодае? Паспрабуем разабрацца ў дадзеным артыкуле.

Вадарод і яго злучэння

Самы лёгкі атам ва ўсёй перыядычнай сістэме - вадарод. Ён жа займае дваістае становішча, размяшчаючыся як у падгрупе галагенаў, так і і першай групе шчолачных металаў. Чым тлумачацца такія асаблівасці? Электронным будынкам абалонкі яго атама. У яго ўсяго адзін электрон, які свабодна можа як сыходзіць, так і далучаць сабе яшчэ адзін, фарміруючы пару і завяршаючы знешні ўзровень.

Менавіта таму асноўныя і адзіныя ступені акіслення дадзенага элемента +1 і -1. Ён лёгка ўступае ва ўзаемадзеянне з металамі, утвараючы гидриды - цвёрдыя нелятучых солеподобные злучэння белага колеру.

Аднак таксама лёгка вадарод фармуе і лятучыя малекулы рэчываў, узаемадзейнічаючы з неметаламі. напрыклад:

• серавадарод H ₂ S;
• метан СН _4;
• Сіла SiH ₄ і іншыя.

У цэлым злучэнняў вадарод фармуе досыць шмат. Аднак самым важным рэчывам, у склад якога ён уваходзіць, з'яўляецца аксід вадароду, формула якога Н ₂ О. Гэта самае вядомае злучэнне, якое пазнае па формуле нават вучань пачатковых класаў, яшчэ не знаёмы з хіміяй. Бо вада (а гэта і ёсць вышэйшы аксід вадароду) - не толькі распаўсюджанае рэчыва, але і крыніца жыцця на нашай планеце.

Сама назва элемента адлюстроўвае яго галоўную сутнасць - вадарод, гэта значыць "які нараджае ваду". Як і любы іншы аксід, дадзены таксама з'яўляецца бінарным злучэннем, якія валодаюць побач фізічных, хімічных уласцівасцяў. Акрамя таго, маюцца і асаблівыя характарыстыкі, якія адрозніваюць ваду ад усіх іншых злучэнняў.

Таксама важным класам злучэнняў, якія ўтварае вадарод, з'яўляюцца кіслаты, як арганічныя, так і мінеральныя.

Хімічныя ўласцівасці вадароду

З пункту гледжання хімічнай актыўнасці, вадарод - дастаткова моцны аднаўляльнік. У многіх рэакцыях ён праяўляе менавіта такія ўласцівасці. Аднак пры ўзаемадзеянні з яшчэ больш моцнымі металамі, ён становіцца акісляльнікам.

Вельмі важным у прамысловасці з'яўляецца ўзаемадзеянне вадароду з аксідамі металаў. Бо гэта адзін з спосабаў атрымання апошніх у чыстым выглядзе. Водородотермия - гэта металургічны метад сінтэзу чыстых металаў з іх аксідаў шляхам аднаўлення вадародам.

Рэакцыя вадароду з аксідам мае наступны агульны выгляд: _Me x O y + H ₂ = H ₂ O + Me.

Вядома, гэта далёка не адзіны спосаб сінтэзу чыстых металаў. Існуюць і іншыя. Аднак аднаўленне аксідаў вадародам - энергетычна дастаткова выгадны і нескладаны вытворчы працэс, які знайшоў сабе шырокае прымяненне.

Таксама цікавая тая асаблівасць, што пры змешванні з паветрам газ вадарод здольны ўтвараць моцна выбуховых сумесь. Яе назва грымучы газ. Для гэтага змешванне варта вырабляць з разліку два аб'ёму вадароду на адзін кіслароду.

Вада - аксід вадароду

Тое, што дадзены аксід вельмі важны, мы ўжо некалькі разоў згадалі. Зараз давайце Ахарактарызуем яго з пункту гледжання хіміі. Ці сапраўды дадзенае злучэнне ставіцца менавіта да гэтага класа неарганічных рэчываў?

Для гэтага паспрабуе крыху інакш запісаць формулу: H ₂ O = НОН. Сутнасць тая ж, колькасць атамаў ранейшае, аднак, цяпер відавочна, што перад намі гідраксід. Якімі ўласцівасцямі павінен ён валодаць? Разгледзім дысацыяцыю злучэння:

НОН = Н ⁺ + ЁН ^-.

Такім чынам, ўласцівасці кіслотныя, так як у растворы прысутнічаюць катыёны вадароду. Да таго ж асноўнымі яны быць не могуць, бо шчолачы фармуюць толькі металы.

Таму яшчэ адна назва, якое мае вадароду аксід - Кіслародзмяшчальныя кіслата самага простага складу. Раз такія складаныя перапляценні характэрныя для дадзенай малекулы, такім чынам, і ўласцівасці яе будуць асаблівымі. А ўласцівасці адштурхваюцца ад будынка малекулы, таму яго і разбярэм.

Будова малекулы вады

Упершыню аб дадзенай мадэлі задумаўся Нільс Бор, яму і належыць першынство і аўтарства ў гэтым пытанні. Ім былі ўсталяваныя наступныя асаблівасці.

1. Малекула вады - дыполь, так як элементы, якія ўваходзяць у яе склад моцна адрозніваюцца па значэнні Электраадмо.
2. Форма яе трохкутная, у падставе - вадарод, а ў вяршыні - кісларод.
3. Дзякуючы такому будынку, дадзенае рэчыва здольна фармаваць вадародныя сувязі, як паміж аднайменнымі малекуламі, так і з іншымі злучэннямі, якія маюць у складзе моцна электраадмоўны элемент.

Паглядзець, як схематычна выглядае разгляданы вадароду аксід, можна на фота ніжэй.

Фізічныя ўласцівасці аксіду вадароду

Можна пазначыць некалькі асноўных характарыстычных рыс.

1. Агрэгатны стан: газападобнае - пар, вадкае, цвёрдае - снег, лёд.
2. Тэмпература кіпення - 100 ⁰ С (99,974).
3. Тэмпература плаўлення - 0 ⁰ С.
4. Вада здольная сціскацца пры награванні ў інтэрвале тэмператур ад 0-4 ⁰ С. Гэтым тлумачыцца адукацыя лёду на паверхні, які мае меншую шчыльнасць і захаванне жыцця пад тоўшчай аксіду вадароду.
5. Высокае значэнне цеплаёмістасці, аднак вельмі нізкая цеплаправоднасць.
6. У вадкім стане вадароду аксід праяўляе глейкасць.
7. Асаблівым уласцівасцю можна назваць павярхоўнае нацяжэнне і фарміраванне адмоўнага электропотенциала на паверхні вады.

Як мы адзначалі вышэй, асаблівасці уласцівасцяў залежаць ад будынка. Так і тут. Здольнасць фармаваць вадародныя сувязі прывяла да падобных рысах дадзенага злучэння.

Вадароду аксід: хімічныя ўласцівасці

З пункту гледжання хіміі, актыўнасць вады дастаткова высокая. Асабліва калі гаворка ідзе пра рэакцыях, якія суправаджаюцца награваннем. З чым здольны ўступаць ва ўзаемадзеянне аксід вадароду?

1. З металамі, якія ў шэрагу высілкаў каштуюць да вадароду. Пры гэтым з самымі актыўнымі (да алюмінія) не патрэбныя асаблівыя ўмовы, а якія валодаюць больш нізкай аднаўленчай здольнасцю рэагуюць толькі з парай. Тыя ж, што стаяць пасля вадароду, наогул не здольныя ўступаць у падобныя ўзаемадзеяння.
2. З неметаламі. Не з усімі, аднак з большасцю. Напрыклад, у атмасферы фтору вада згарае фіялетавым полымем. Таксама рэакцыя магчымая з хлорам, вугляродам, крэмніем і іншымі атамамі.
3. З аксідамі металаў (асноўнымі) і кіслотнымі (неметаллов). Ўтвараюцца, адпаведна, шчолачы і кіслоты. Сярод металаў да такіх рэакцый здольныя прадстаўнікі першых двух груп галоўных падгруп, акрамя магнію і берылію. Неметалы, якія ўтвараюць кіслотныя аксіды, ўзаемадзейнічаюць з вадой ўсё. Выключэннем з'яўляецца рачны пясок - SiO _2.

Раўнанне рэакцый аксіду вадароду ў якасці прыкладу можна прывесці наступнае: SO ₃ + H ₂ O = H ₂ SO _4.

Распаўсюджванне ў прыродзе

Мы ўжо высветлілі, што дадзенае рэчыва - самае распаўсюджанае ў свеце. Абазначым працэнтнае ўтрыманне ў аб'ектах.

1. Каля 70% ад масы цела чалавека і млекакормячых жывёл. Некаторыя прадстаўнікі фауны складаюцца з аксіду вадароду прыкладна на 98% (медузы).
2. 71% Зямлі пакрыты вадой.
3. Найбольшая маса складае воды Сусветнага акіяна.
4. Каля 2% утрымліваецца ў ледніках.
5. 0,63% засяроджана пад зямлёй.
6. 0,001% прыпадае на атмасферу (туман).
7. Цела раслін складаецца на 50% з вады, некаторых відаў нават больш.
8. Многія злучэння сустракаюцца ў выглядзе кристаллогидратов, якія змяшчаюць звязаную ваду.

Працягваць дадзены спіс можна доўга, бо складана ўспомніць хоць што-небудзь, у склад чаго не ўваходзіць вада ці калі-то не ўваходзіла. Альбо ўтварылася без удзелу гэтага аксіду.

спосабы атрымання

Атрыманне аксіду вадароду прамысловага значэння не мае. Бо прасцей выкарыстаць гатовыя крыніцы - рэкі, азёры і іншыя вадаёмы, чым затрачваць велізарную колькасць энергіі і рэактываў. Таму ў лабараторыі дарэчы толькі атрыманне дыстыляванай, асабліва чыстай вады.

Для гэтых мэтаў выкарыстоўваюць пэўныя апараты, такія як перагоне кубы. Такая вада неабходная для правядзення шматлікіх хімічных узаемадзеянняў, так як неачышчаная змяшчае вялікую колькасць старонніх прымешак, соляў, іёнаў.

біялагічная ролю

Сказаць, што вада выкарыстоўваецца ўсюды, не сказаць нічога. Неймаверна прадставіць сваё жыццё без гэтага злучэння. З самай раніцы і да самай ночы чалавек пастаянна выкарыстоўвае яго як у бытавых, так і прамысловых мэтах.

Ўласцівасці аксіду вадароду маюць на ўвазе выкарыстанне яго як універсальнага растваральніка. Прычым не толькі ў лабараторыі. Але і ў жывых істотах, дзе штосекундна адбываюцца тысячы біяхімічных рэакцый.

Таксама вада сама з'яўляецца ўдзельнікам многіх сінтэзаў, яна ж служыць пабочным прадуктам, якія ўтвараюцца ў выніку іх. Кожны чалавек на Зямлі за 60 гадоў прапускае праз сябе каля 50 тон гэтага дзіўнага рэчывы!

Аксід вадароду выкарыстоўваецца:

• ва ўсіх галінах прамысловасці;
• медыцыне;
• Хімічны сінтэз;
• ва ўсіх відах вытворчасцяў;
• бытавых патрэбах;
• сельскай гаспадарцы.

Складана вызначыць вобласць жыцця, у якой можна абысціся без вады. Адзінымі жывымі істотамі, якія не маюць аксід вадароду ў сваім складзе і тымі, што жывуць без яго, з'яўляюцца вірусы. Менавіта таму чалавеку складана змагацца з гэтымі арганізмамі.