చారిత్రక సూచన
హైడ్రోజన్ PSHE D.I యొక్క మొదటి మూలకం. మెండలీవ్.
హైడ్రోజన్ కోసం రష్యన్ పేరు "నీటికి జన్మనిస్తుంది" అని సూచిస్తుంది; లాటిన్ " హైడ్రోజినియం" అంటే అదే.
ఆమ్లాలతో కొన్ని లోహాల పరస్పర చర్య సమయంలో మండే వాయువు విడుదలను 16వ శతాబ్దం మొదటి భాగంలో రాబర్ట్ బాయిల్ మరియు అతని సమకాలీనులు మొదటిసారిగా గమనించారు.
కానీ హైడ్రోజన్‌ను 1766లో ఆంగ్ల రసాయన శాస్త్రవేత్త హెన్రీ కావెండిష్ కనుగొన్నారు, అతను లోహాలు పలుచన ఆమ్లాలతో ప్రతిస్పందించినప్పుడు, ఒక నిర్దిష్ట "మండే గాలి" విడుదలవుతుందని స్థాపించాడు. గాలిలో హైడ్రోజన్ దహనాన్ని గమనించడం ద్వారా, కావెండిష్ నీరు ఫలితంగా కనిపించిందని కనుగొన్నాడు. ఇది 1782లో జరిగింది.
1783లో, ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త ఆంటోయిన్-లారెంట్ లావోసియర్ వేడి ఇనుముతో నీటిని కుళ్ళిపోవడం ద్వారా హైడ్రోజన్‌ను వేరుచేసాడు. 1789 లో, విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రభావంతో నీటి కుళ్ళిపోవడం ద్వారా హైడ్రోజన్ విడుదలైంది.
ప్రకృతిలో వ్యాప్తి
హైడ్రోజన్ అంతరిక్షంలో ప్రధాన అంశం. ఉదాహరణకు, సూర్యుని ద్రవ్యరాశిలో 70% హైడ్రోజన్ ఉంటుంది. విశ్వంలో అన్ని లోహాల పరమాణువుల కంటే పదివేల రెట్లు ఎక్కువ హైడ్రోజన్ పరమాణువులు ఉన్నాయి.భూమి యొక్క వాతావరణంలో ఒక సాధారణ పదార్ధం రూపంలో కొంత హైడ్రోజన్ కూడా ఉంటుంది - H2 కూర్పుతో కూడిన వాయువు. హైడ్రోజన్ గాలి కంటే చాలా తేలికైనది, అందువలన వాతావరణం యొక్క పై పొరలలో కనిపిస్తుంది.
కానీ భూమిపై చాలా ఎక్కువ కట్టుబడి ఉన్న హైడ్రోజన్ ఉంది: అన్నింటికంటే, ఇది నీటిలో భాగం, మన గ్రహం మీద అత్యంత సాధారణ సంక్లిష్ట పదార్ధం. చమురు, సహజ వాయువు, అనేక ఖనిజాలు మరియు రాళ్ళు అణువులుగా బంధించబడిన హైడ్రోజన్‌ను కలిగి ఉంటాయి. హైడ్రోజన్ అన్ని సేంద్రీయ పదార్థాలలో భాగం.
హైడ్రోజన్ మూలకం యొక్క లక్షణాలు.
ఈ కారణంగా హైడ్రోజన్ ద్వంద్వ స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, కొన్ని సందర్భాల్లో హైడ్రోజన్ క్షార లోహాల ఉప సమూహంలో మరియు ఇతరులలో - హాలోజన్ల ఉప సమూహంలో ఉంచబడుతుంది.
ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ 1సె 1 . హైడ్రోజన్ పరమాణువులో ఒక ప్రోటాన్ మరియు ఒక ఎలక్ట్రాన్ ఉంటాయి.
హైడ్రోజన్ పరమాణువు ఎలక్ట్రాన్‌ను కోల్పోయి H + కేషన్‌గా మారగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఇందులో ఇది క్షార లోహాల మాదిరిగానే ఉంటుంది.
ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువు ఎలక్ట్రాన్‌ను కూడా జోడించగలదు, తద్వారా H - అయాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, హైడ్రోజన్ హాలోజన్‌లను పోలి ఉంటుంది.
సమ్మేళనాలలో ఎల్లప్పుడూ మోనోవాలెంట్
CO: +1 మరియు -1.
హైడ్రోజన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు
హైడ్రోజన్ ఒక వాయువు, రంగులేనిది, రుచిలేనిది మరియు వాసన లేనిది. గాలి కంటే 14.5 రెట్లు తేలికైనది. నీటిలో కొంచెం కరుగుతుంది. అధిక ఉష్ణ వాహకత కలిగి ఉంటుంది. t= –253 °С వద్ద అది ద్రవీకరించబడుతుంది, t= –259 °С వద్ద అది గట్టిపడుతుంది. హైడ్రోజన్ అణువులు చాలా చిన్నవి, అవి అనేక పదార్థాల ద్వారా నెమ్మదిగా వ్యాపించగలవు - రబ్బరు, గాజు, లోహాలు, ఇతర వాయువుల నుండి హైడ్రోజన్‌ను శుద్ధి చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.హైడ్రోజన్ యొక్క 3 తెలిసిన ఐసోటోపులు ఉన్నాయి: - ప్రోటియం, - డ్యూటెరియం, - ట్రిటియం. సహజ హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రధాన భాగం ప్రోటియం. డ్యూటెరియం భారీ నీటిలో భాగం, ఇది సముద్రపు ఉపరితల జలాలను సుసంపన్నం చేస్తుంది. ట్రిటియం ఒక రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్.
హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
హైడ్రోజన్ లోహం కానిది మరియు పరమాణు నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఒక హైడ్రోజన్ అణువు సమయోజనీయ నాన్‌పోలార్ బాండ్ ద్వారా అనుసంధానించబడిన రెండు పరమాణువులను కలిగి ఉంటుంది. హైడ్రోజన్ అణువులో బంధించే శక్తి 436 kJ/mol, ఇది పరమాణు హైడ్రోజన్ యొక్క తక్కువ రసాయన చర్యను వివరిస్తుంది.
హాలోజెన్‌లతో పరస్పర చర్య. సాధారణ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, హైడ్రోజన్ ఫ్లోరిన్‌తో మాత్రమే ప్రతిస్పందిస్తుంది:
క్లోరిన్‌తో - బ్రోమిన్‌తో హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఇది అయోడిన్‌తో తక్కువ తీవ్రతతో కొనసాగుతుంది, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా కొనసాగదు.
ఆక్సిజన్‌తో పరస్పర చర్య - వేడిచేసినప్పుడు, మండించినప్పుడు, ప్రతిచర్య పేలుడుతో కొనసాగుతుంది: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O.
1 భాగం ఆక్సిజన్ మరియు 2 భాగాల హైడ్రోజన్ మిశ్రమం "పేలుడు మిశ్రమం" మరియు అత్యంత పేలుడు పదార్థం.
సల్ఫర్తో సంకర్షణ - వేడి చేసినప్పుడు H 2 + S = H 2 S.
నత్రజనితో పరస్పర చర్య. వేడి, అధిక పీడనం మరియు ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో:
నైట్రిక్ ఆక్సైడ్ (II) తో పరస్పర చర్య. నైట్రిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తికి శుద్దీకరణ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించబడుతుంది: 2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O.
మెటల్ ఆక్సైడ్లతో పరస్పర చర్య. హైడ్రోజన్ ఒక మంచి తగ్గించే ఏజెంట్; ఇది వాటి ఆక్సైడ్ల నుండి అనేక లోహాలను తగ్గిస్తుంది: CuO + H 2 = Cu + H 2 O.
అటామిక్ హైడ్రోజన్ ఒక బలమైన తగ్గించే ఏజెంట్. ఇది అల్ప పీడన పరిస్థితులలో విద్యుత్ ఉత్సర్గలో పరమాణువు నుండి ఏర్పడుతుంది. అధిక తగ్గింపు చర్యను కలిగి ఉంటుంది విడుదల సమయంలో హైడ్రోజన్, యాసిడ్‌తో లోహాన్ని తగ్గించినప్పుడు ఏర్పడుతుంది.
క్రియాశీల లోహాలతో పరస్పర చర్య . అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఇది క్షార మరియు ఆల్కలీన్ ఎర్త్ లోహాలతో కలిపి తెల్లటి స్ఫటికాకార పదార్ధాలను ఏర్పరుస్తుంది - మెటల్ హైడ్రైడ్స్, ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్ యొక్క లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది: 2Na + H 2 = 2NaH;
హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి
ప్రయోగశాలలో:
సల్ఫ్యూరిక్ మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లాల పలుచన పరిష్కారాలతో లోహం యొక్క పరస్పర చర్య,
ఆల్కాలిస్ యొక్క సజల ద్రావణాలతో అల్యూమినియం లేదా సిలికాన్ యొక్క పరస్పర చర్య:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2.
పరిశ్రమలో:
సోడియం మరియు పొటాషియం క్లోరైడ్ల సజల ద్రావణాల విద్యుద్విశ్లేషణ లేదా హైడ్రాక్సైడ్ల సమక్షంలో నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ:
2H 2 O = 2H 2 + O 2.
మార్పిడి పద్ధతి. మొదట, 1000 °C వద్ద వేడి కోక్ ద్వారా నీటి ఆవిరిని పంపడం ద్వారా నీటి వాయువు లభిస్తుంది:
అప్పుడు కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (II) 400-450 ° C వరకు వేడి చేయబడిన Fe 2 O 3 ఉత్ప్రేరకంపై అదనపు నీటి ఆవిరితో నీటి వాయువు మిశ్రమాన్ని పంపడం ద్వారా కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) లోకి ఆక్సీకరణం చెందుతుంది:
CO +H 2 O = CO 2 + H 2 .
ఫలితంగా కార్బన్ మోనాక్సైడ్ (IV) నీటి ద్వారా గ్రహించబడుతుంది మరియు 50% పారిశ్రామిక హైడ్రోజన్ ఈ విధంగా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.
మీథేన్ మార్పిడి: CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2.
1200 °C వద్ద మీథేన్ యొక్క ఉష్ణ వియోగం: CH 4 = C + 2H 2.
కోక్ ఓవెన్ గ్యాస్ యొక్క లోతైన శీతలీకరణ (-196 °C వరకు). ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, హైడ్రోజన్ మినహా అన్ని వాయు పదార్థాలు ఘనీభవిస్తాయి.
హైడ్రోజన్ యొక్క ఉపయోగం దాని భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది:
తేలికపాటి వాయువుగా, ఇది బుడగలు (హీలియంతో కలిపి) పూరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది;
ఆక్సిజన్-హైడ్రోజన్ జ్వాల లోహాలను వెల్డింగ్ చేసేటప్పుడు అధిక ఉష్ణోగ్రతలను పొందేందుకు ఉపయోగిస్తారు;
తగ్గించే ఏజెంట్‌గా ఇది వాటి ఆక్సైడ్ల నుండి లోహాలను (మాలిబ్డినం, టంగ్‌స్టన్, మొదలైనవి) పొందేందుకు ఉపయోగించబడుతుంది;
అమ్మోనియా మరియు కృత్రిమ ద్రవ ఇంధనం ఉత్పత్తి కోసం, కొవ్వుల హైడ్రోజనేషన్ కోసం.
§3. ప్రతిచర్య సమీకరణం మరియు దానిని ఎలా వ్రాయాలి
పరస్పర చర్య హైడ్రోజన్తో ఆక్సిజన్, సర్ హెన్రీ కావెండిష్ స్థాపించినట్లుగా, నీరు ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది. కంపోజ్ చేయడం ఎలాగో తెలుసుకోవడానికి ఈ సాధారణ ఉదాహరణను ఉపయోగించుకుందాం రసాయన ప్రతిచర్య సమీకరణాలు.
ఏమి బయటకు వస్తుంది హైడ్రోజన్మరియు ఆక్సిజన్, మాకు ఇప్పటికే తెలుసు:
H 2 + O 2 → H 2 O
రసాయన ప్రతిచర్యలలోని రసాయన మూలకాల పరమాణువులు అదృశ్యం కావు మరియు ఏమీ కనిపించవు, ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందవని ఇప్పుడు మనం పరిగణనలోకి తీసుకుందాం. కొత్త కలయికలలో కలపండి, కొత్త అణువులను ఏర్పరుస్తుంది. దీని అర్థం రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క సమీకరణంలో ప్రతి రకానికి చెందిన ఒకే సంఖ్యలో అణువులు ఉండాలి ముందుప్రతిచర్యలు ( వదిలేశారుసమాన గుర్తు నుండి) మరియు తర్వాతప్రతిచర్య ముగింపు ( కుడివైపుసమాన గుర్తు నుండి), ఇలా:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O
అది ఏమిటి ప్రతిచర్య సమీకరణం - పదార్థాలు మరియు గుణకాల సూత్రాలను ఉపయోగించి కొనసాగుతున్న రసాయన ప్రతిచర్య యొక్క షరతులతో కూడిన రికార్డింగ్.
ఇచ్చిన ప్రతిచర్యలో అని దీని అర్థం రెండు పుట్టుమచ్చలు హైడ్రోజన్తో స్పందించాలి ఒక పుట్టుమచ్చ ఆక్సిజన్, మరియు ఫలితం ఉంటుంది రెండు పుట్టుమచ్చలు నీటి.
పరస్పర చర్య హైడ్రోజన్తో ఆక్సిజన్- ఇది సాధారణ ప్రక్రియ కాదు. ఇది ఈ మూలకాల యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితులలో మార్పుకు దారితీస్తుంది. అటువంటి సమీకరణాలలో గుణకాలను ఎంచుకోవడానికి, వారు సాధారణంగా " ఎలక్ట్రానిక్ బ్యాలెన్స్".
హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ నుండి నీరు ఏర్పడినప్పుడు, అది అర్థం హైడ్రోజన్నుండి దాని ఆక్సీకరణ స్థితిని మార్చింది 0 ముందు +I, ఎ ఆక్సిజన్- నుండి 0 ముందు -II. ఈ సందర్భంలో, అనేక హైడ్రోజన్ పరమాణువుల నుండి ఆక్సిజన్ అణువులకు బదిలీ చేయబడ్డాయి. (n)ఎలక్ట్రాన్లు:
హైడ్రోజన్ దానం చేసే ఎలక్ట్రాన్లు ఇక్కడ పనిచేస్తాయి తగ్గించే ఏజెంట్, మరియు ఆక్సిజన్ స్వీకరించే ఎలక్ట్రాన్లు ఆక్సీకరణ కారకం.
ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్లు మరియు తగ్గించే ఏజెంట్లు
ఎలక్ట్రాన్లను ఇచ్చే మరియు స్వీకరించే ప్రక్రియలు విడివిడిగా ఎలా ఉంటాయో ఇప్పుడు చూద్దాం. హైడ్రోజన్, "దోపిడీ" ఆక్సిజన్‌తో కలుసుకున్న తరువాత, దాని అన్ని ఆస్తులను కోల్పోతుంది - రెండు ఎలక్ట్రాన్లు, మరియు దాని ఆక్సీకరణ స్థితి సమానంగా మారుతుంది +I:
N 2 0 - 2 ఇ− = 2N +I
జరిగింది ఆక్సీకరణ సగం చర్య సమీకరణంహైడ్రోజన్.
మరియు బందిపోటు - ఆక్సిజన్ O 2, దురదృష్టకర హైడ్రోజన్ నుండి చివరి ఎలక్ట్రాన్లను తీసుకున్న తరువాత, అతని కొత్త ఆక్సీకరణ స్థితితో చాలా సంతోషించాడు -II:
O2+4 ఇ- = 2O -II
ఈ తగ్గింపు సగం-ప్రతిచర్య సమీకరణంఆక్సిజన్.
“బందిపోటు” మరియు అతని “బాధితుడు” రెండూ తమ రసాయన వ్యక్తిత్వాన్ని కోల్పోయాయని మరియు సాధారణ పదార్ధాల నుండి తయారు చేయబడ్డాయి - డయాటోమిక్ అణువులతో కూడిన వాయువులు H 2మరియు O 2కొత్త రసాయన పదార్ధం యొక్క భాగాలుగా మార్చబడింది - నీటి H 2 O.
ఇంకా మేము ఈ క్రింది విధంగా వాదిస్తాము: తగ్గించే ఏజెంట్ ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లను ఆక్సీకరణ బందిపోటుకు ఇచ్చాడు, అంతే అతను ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లను అందుకున్నాడు. తగ్గించే ఏజెంట్ ద్వారా దానం చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య తప్పనిసరిగా ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్ అంగీకరించిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా ఉండాలి.
కనుక ఇది అవసరం ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను సమం చేస్తుందిమొదటి మరియు రెండవ సగం ప్రతిచర్యలలో. రసాయన శాస్త్రంలో, సగం-ప్రతిస్పందన సమీకరణాలను వ్రాసే క్రింది సాంప్రదాయిక రూపం అంగీకరించబడుతుంది:
2 N 2 0 - 2 ఇ− = 2N +I |
|
1 O 2 0 + 4 ఇ- = 2O -II |
ఇక్కడ, కర్లీ బ్రేస్ యొక్క ఎడమ వైపున ఉన్న 2 మరియు 1 సంఖ్యలు అందించబడిన మరియు స్వీకరించిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య సమానంగా ఉండేలా చూసేందుకు సహాయపడే కారకాలు. సగం-ప్రతిచర్య సమీకరణాలలో 2 ఎలక్ట్రాన్లు ఇవ్వబడ్డాయి మరియు ఆమోదించబడిన మరియు ఇచ్చిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను సమం చేయడానికి, తక్కువ సాధారణ బహుళ మరియు అదనపు కారకాలను కనుగొనండి. మా విషయంలో, అతి తక్కువ సాధారణ గుణకం 4. హైడ్రోజన్ కోసం అదనపు కారకాలు 2 (4: 2 = 2), మరియు ఆక్సిజన్ కోసం - 1 (4: 4 = 1)
ఫలితంగా వచ్చే గుణకాలు భవిష్యత్ ప్రతిచర్య సమీకరణం యొక్క గుణకాలుగా పనిచేస్తాయి:
2H 2 0 + O 2 0 = 2H 2 +I O -II
హైడ్రోజన్ ఆక్సీకరణం చెందుతుందికలిసినప్పుడు మాత్రమే కాదు ఆక్సిజన్. అవి హైడ్రోజన్‌పై దాదాపు అదే విధంగా పనిచేస్తాయి. ఫ్లోరిన్ F 2, హాలోజన్ మరియు తెలిసిన "దోపిడీ", మరియు అకారణంగా ప్రమాదకరం నైట్రోజన్ N 2:
H 2 0 + F 2 0 = 2H +I F -I |
3H 2 0 + N 2 0 = 2N -III H 3 +I |
ఈ సందర్భంలో అది మారుతుంది హైడ్రోజన్ ఫ్లోరైడ్ HFలేదా అమ్మోనియా NH 3.
రెండు సమ్మేళనాలలో ఆక్సీకరణ స్థితి ఉంటుంది హైడ్రోజన్సమానం అవుతుంది +I, ఎందుకంటే అతను అధిక ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీతో ఇతరుల ఎలక్ట్రానిక్ వస్తువుల పట్ల "అత్యాశతో" ఉండే అణువు భాగస్వాములను పొందుతాడు - ఫ్లోరిన్ ఎఫ్మరియు నైట్రోజన్ ఎన్. యు నైట్రోజన్ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ విలువ మూడు సంప్రదాయ యూనిట్లకు సమానంగా పరిగణించబడుతుంది మరియు ఫ్లోరైడ్సాధారణంగా, అన్ని రసాయన మూలకాలలో అత్యధిక ఎలక్ట్రోనెగటివిటీ నాలుగు యూనిట్లు. కాబట్టి వారు ఎటువంటి ఎలక్ట్రానిక్ వాతావరణం లేకుండా పేద హైడ్రోజన్ అణువును విడిచిపెట్టడంలో ఆశ్చర్యం లేదు.
కానీ హైడ్రోజన్బహుశా పునరుద్ధరించు- ఎలక్ట్రాన్లను అంగీకరించండి. హైడ్రోజన్ కంటే తక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివిటీని కలిగి ఉన్న క్షార లోహాలు లేదా కాల్షియం దానితో ప్రతిచర్యలో పాల్గొంటే ఇది జరుగుతుంది.
పాఠం 22 లో " హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు"కోర్సు నుండి" డమ్మీస్ కోసం కెమిస్ట్రీ» హైడ్రోజన్ ఏ పదార్థాలతో ప్రతిస్పందిస్తుందో కనుగొనండి; హైడ్రోజన్‌కు ఎలాంటి రసాయన గుణాలు ఉన్నాయో తెలుసుకుందాం.
హైడ్రోజన్ సాధారణ మరియు సంక్లిష్ట పదార్ధాలతో రసాయన ప్రతిచర్యలలోకి ప్రవేశిస్తుంది. అయితే, సాధారణ పరిస్థితుల్లో, హైడ్రోజన్ క్రియారహితంగా ఉంటుంది. ఇతర పదార్ధాలతో దాని పరస్పర చర్య కోసం, పరిస్థితులను సృష్టించడం అవసరం: ఉష్ణోగ్రత పెంచడం, ఉత్ప్రేరకం ఉపయోగించడం మొదలైనవి.
సాధారణ పదార్ధాలతో హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రతిచర్యలు
వేడిచేసినప్పుడు, హైడ్రోజన్ సాధారణ పదార్ధాలతో ప్రతిస్పందిస్తుంది - ఆక్సిజన్, క్లోరిన్, నైట్రోజన్, సల్ఫర్.
మీరు గ్యాస్ అవుట్‌లెట్ ట్యూబ్ నుండి బయటకు వచ్చే స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్‌ను గాలిలో వెలిగిస్తే, అది సమానంగా గుర్తించదగిన మంటతో కాలిపోతుంది. ఇప్పుడు ఆక్సిజన్ యొక్క కూజాలో బర్నింగ్ హైడ్రోజన్తో ట్యూబ్ను ఉంచుదాం (Fig. 95).
హైడ్రోజన్ యొక్క దహనం కొనసాగుతుంది, అయితే ప్రతిచర్య ఫలితంగా ఏర్పడిన నీటి చుక్కలు కూజా గోడలపై కనిపిస్తాయి:
హైడ్రోజన్ మండినప్పుడు, చాలా వేడి విడుదల అవుతుంది. ఆక్సిజన్-హైడ్రోజన్ జ్వాల యొక్క ఉష్ణోగ్రత 2000 °C కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఆక్సిజన్‌తో హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన ప్రతిచర్య సమ్మేళనం చర్య. ప్రతిచర్య ఫలితంగా, హైడ్రోజన్ ఆక్సైడ్ (నీరు) ఏర్పడుతుంది. ఆక్సిజన్‌తో హైడ్రోజన్ యొక్క ఆక్సీకరణ సంభవించిందని దీని అర్థం, అంటే మనం ఈ ప్రతిచర్యను ఆక్సీకరణ ప్రతిచర్య అని పిలుస్తాము.
మీరు గాలిని స్థానభ్రంశం చేయడం ద్వారా తలక్రిందులుగా చేసిన టెస్ట్ ట్యూబ్‌లో కొద్దిగా హైడ్రోజన్‌ను సేకరించి, ఆపై మండే మ్యాచ్‌ను దాని రంధ్రంలోకి తీసుకువస్తే, హైడ్రోజన్ మరియు గాలి మిశ్రమం యొక్క చిన్న పేలుడు యొక్క పెద్ద “మొరిగే” శబ్దం మీకు వినబడుతుంది. ఈ మిశ్రమాన్ని "పేలుడు" అంటారు.
గమనిక: హైడ్రోజన్ గాలితో కలిపి "పేలుడు వాయువు" ఏర్పడే సామర్థ్యం తరచుగా హైడ్రోజన్తో నిండిన బెలూన్లలో ప్రమాదాలకు కారణం. బెలూన్ షెల్ యొక్క బిగుతును ఉల్లంఘించడం అగ్నికి దారితీసింది మరియు పేలుడుకు కూడా దారితీసింది. ఈ రోజుల్లో, బెలూన్లు హీలియంతో నిండి ఉంటాయి లేదా నిరంతరం వేడి గాలిని పంప్ చేయబడతాయి.
క్లోరిన్ వాతావరణంలో, హైడ్రోజన్ ఒక సంక్లిష్ట పదార్థాన్ని ఏర్పరుస్తుంది - హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్. ఈ సందర్భంలో, ప్రతిచర్య సంభవిస్తుంది:
నత్రజనితో హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రతిచర్య ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో ఎత్తైన ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద జరుగుతుంది. ప్రతిచర్య ఫలితంగా, అమ్మోనియా NH 3 ఏర్పడుతుంది:
ఒక టెస్ట్ ట్యూబ్‌లో కరిగిన సల్ఫర్ వద్ద హైడ్రోజన్ ప్రవాహాన్ని నిర్దేశిస్తే, మీరు దాని తెరవడం వద్ద కుళ్ళిన గుడ్ల వాసనను వాసన చూస్తారు. సల్ఫర్తో హైడ్రోజన్ ప్రతిచర్య యొక్క ఉత్పత్తి అయిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువు H2S వాసన ఇలా ఉంటుంది:
గమనిక: హైడ్రోజన్ కొన్ని లోహాలలో మాత్రమే కరిగిపోతుంది, కానీ కూడావారితో ఆడుకోండి. ఇది హైడ్రైడ్స్ (NaH - సోడియం హైడ్రైడ్) అనే రసాయన సమ్మేళనాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కొన్ని లోహాల హైడ్రైడ్‌లను ఘన ఇంధన రాకెట్ ఇంజిన్‌లలో ఇంధనంగా ఉపయోగిస్తారు, అలాగే థర్మోన్యూక్లియర్ శక్తి ఉత్పత్తిలో ఉపయోగిస్తారు.
సంక్లిష్ట పదార్ధాలతో హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రతిచర్యలు
హైడ్రోజన్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సాధారణమైన వాటితో మాత్రమే కాకుండా సంక్లిష్ట పదార్ధాలతో కూడా ప్రతిస్పందిస్తుంది. కాపర్ (II) ఆక్సైడ్ CuO (Fig. 96)తో దాని ప్రతిచర్యను ఉదాహరణగా పరిశీలిద్దాం.
వేడిచేసిన కాపర్(II) ఆక్సైడ్ పౌడర్ CuOపై హైడ్రోజన్‌ను పంపిద్దాం. ప్రతిచర్య కొనసాగినప్పుడు, పొడి యొక్క రంగు నలుపు నుండి గోధుమ ఎరుపు రంగులోకి మారుతుంది. ఇది రాగి Cu మూలకం యొక్క రంగు. ప్రతిచర్య సమయంలో, పరీక్ష ట్యూబ్ యొక్క చల్లని భాగాలలో ద్రవ బిందువులు కనిపిస్తాయి. ఇది మరొక ప్రతిచర్య ఉత్పత్తి - నీరు H 2 O. సాధారణ పదార్ధం రాగి వలె కాకుండా, నీరు ఒక సంక్లిష్ట పదార్ధం అని గమనించండి.
హైడ్రోజన్తో కాపర్(II) ఆక్సైడ్ ప్రతిచర్యకు సమీకరణం:
హైడ్రోజన్, కాపర్ (II) ఆక్సైడ్‌తో ప్రతిచర్యగా, మెటల్ ఆక్సైడ్ నుండి ఆక్సిజన్‌ను తొలగించే సామర్థ్యాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, తద్వారా ఈ ఆక్సైడ్ నుండి లోహాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఫలితంగా, ఇది జరుగుతుంది రాగి రికవరీసంక్లిష్ట పదార్ధం CuO నుండి లోహ రాగి (Cu).
రికవరీ ప్రతిచర్యలు- ఇవి సంక్లిష్ట పదార్థాలు ఆక్సిజన్ అణువులను ఇతర పదార్ధాలకు దానం చేసే ప్రతిచర్యలు.
ఆక్సిజన్ అణువులను తొలగించే పదార్థాన్ని తగ్గించే ఏజెంట్ అంటారు. కాపర్ (II) ఆక్సైడ్‌తో ప్రతిచర్యలో, తగ్గించే ఏజెంట్ హైడ్రోజన్. హైడ్రోజన్ కొన్ని ఇతర లోహాల ఆక్సైడ్లతో కూడా చర్య జరుపుతుంది, ఉదాహరణకు PbO, HgO, MoO 3, WO 3, మొదలైనవి. ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ఎల్లప్పుడూ పరస్పరం సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. ఒక పదార్ధం (H2) ఆక్సీకరణం చెందితే, మరొకటి (CuO) తగ్గించబడుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.
పాఠం యొక్క సంక్షిప్త ముగింపులు:
- వేడిచేసినప్పుడు, హైడ్రోజన్ ఆక్సిజన్, క్లోరిన్, నైట్రోజన్ మరియు సల్ఫర్తో చర్య జరుపుతుంది.
- తగ్గింపు అనేది సంక్లిష్ట పదార్ధాల ద్వారా ఆక్సిజన్ అణువులను ఇతర పదార్ధాలకు దానం చేయడం.
- ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ప్రక్రియలు పరస్పరం అనుసంధానించబడి ఉంటాయి.
ఆశ పాఠం 22" హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు"స్పష్టంగా మరియు సమాచారంగా ఉంది. మీకు ఏవైనా ప్రశ్నలు ఉంటే, వాటిని వ్యాఖ్యలలో వ్రాయండి.
s-మూలకాల యొక్క లక్షణాలు
s-మూలకాల యొక్క బ్లాక్ 13 మూలకాలను కలిగి ఉంటుంది, వాటి s-సబ్లెవెల్ అణువులలో బాహ్య శక్తి స్థాయిని నిర్మించడం సాధారణమైనది.
హైడ్రోజన్ మరియు హీలియం s-మూలకాలుగా వర్గీకరించబడినప్పటికీ, వాటి లక్షణాల యొక్క నిర్దిష్ట స్వభావం కారణంగా, వాటిని విడిగా పరిగణించాలి. హైడ్రోజన్, సోడియం, పొటాషియం, మెగ్నీషియం, కాల్షియం కీలకమైన అంశాలు.
s-మూలకాల సమ్మేళనాలు వాటి లక్షణాలలో సాధారణ నమూనాలను ప్రదర్శిస్తాయి, ఇది వాటి పరమాణువుల ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం యొక్క సారూప్యత ద్వారా వివరించబడింది. అన్ని బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు రసాయన బంధాల ఏర్పాటులో పాల్గొంటాయి. కాబట్టి, సమ్మేళనాలలో ఈ మూలకాల యొక్క గరిష్ట ఆక్సీకరణ స్థితి సమానంగా ఉంటుంది సంఖ్యబయటి పొరలో ఎలక్ట్రాన్లు మరియు తదనుగుణంగా మూలకం ఉన్న సమూహం యొక్క సంఖ్యకు సమానంగా ఉంటుంది. s-మూలకం లోహాల ఆక్సీకరణ స్థితి ఎల్లప్పుడూ సానుకూలంగా ఉంటుంది. మరొక లక్షణం ఏమిటంటే, బయటి పొర యొక్క ఎలక్ట్రాన్లు వేరు చేయబడిన తర్వాత, నోబుల్ గ్యాస్ షెల్ ఉన్న అయాన్ మిగిలి ఉంటుంది. మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య లేదా పరమాణు వ్యాసార్థం పెరిగేకొద్దీ, అయనీకరణ శక్తి తగ్గుతుంది (5.39 eV y Li నుండి 3.83 eV y Fr వరకు), మరియు మూలకాల యొక్క తగ్గింపు చర్య పెరుగుతుంది.
s-మూలకాల సమ్మేళనాలు చాలా వరకు రంగులేనివి (d-మూలకాల సమ్మేళనాల వలె కాకుండా), d-ఎలక్ట్రాన్లు తక్కువ శక్తి స్థాయిల నుండి అధిక శక్తి స్థాయిలకు మారడం, ఇది రంగును కలిగిస్తుంది, మినహాయించబడుతుంది.
IA - IIA సమూహాల మూలకాల సమ్మేళనాలు సజల ద్రావణంలో సాధారణ లవణాలు, అవి దాదాపు పూర్తిగా అయాన్‌లుగా విడదీయబడతాయి మరియు కేషన్ జలవిశ్లేషణకు లోబడి ఉండవు (Be 2+ మరియు Mg 2+ లవణాలు మినహా).
హైడ్రోజన్ హైడ్రైడ్ అయానిక్ సమయోజనీయ
s-మూలకం అయాన్లకు సంక్లిష్టత విలక్షణమైనది కాదు. s యొక్క స్ఫటికాకార సముదాయాలు - లిగాండ్స్ H 2 O-స్ఫటికాకార హైడ్రేట్లతో కూడిన మూలకాలు పురాతన కాలం నుండి తెలుసు, ఉదాహరణకు: Na 2 B 4 O 7 10H 2 O-బోరాక్స్, KAl (SO 4) 2 12H 2 O-alum. స్ఫటికాకార హైడ్రేట్లలోని నీటి అణువులు కేషన్ చుట్టూ సమూహంగా ఉంటాయి, కానీ కొన్నిసార్లు పూర్తిగా అయాన్ చుట్టూ ఉంటాయి. చిన్న అయాన్ ఛార్జ్ మరియు పెద్ద అయాన్ వ్యాసార్థం కారణంగా, క్షార లోహాలు ఆక్వా కాంప్లెక్స్‌లతో సహా సముదాయాలను ఏర్పరిచే అవకాశం తక్కువ. లిథియం, బెరీలియం మరియు మెగ్నీషియం అయాన్లు తక్కువ స్థిరత్వం కలిగిన సంక్లిష్ట సమ్మేళనాలలో సంక్లిష్ట ఏజెంట్లుగా పనిచేస్తాయి.
హైడ్రోజన్. హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
హైడ్రోజన్ తేలికైన s-మూలకం. గ్రౌండ్ స్టేట్‌లో దీని ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ 1S 1. హైడ్రోజన్ పరమాణువులో ఒక ప్రోటాన్ మరియు ఒక ఎలక్ట్రాన్ ఉంటాయి. హైడ్రోజన్ యొక్క విశిష్టత ఏమిటంటే, దాని వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ నేరుగా పరమాణు కేంద్రకం యొక్క చర్య గోళంలో ఉంది. హైడ్రోజన్‌కు ఇంటర్మీడియట్ ఎలక్ట్రాన్ పొర లేదు, కాబట్టి హైడ్రోజన్ ఆల్కలీ లోహాల ఎలక్ట్రానిక్ అనలాగ్‌గా పరిగణించబడదు.
క్షార లోహాల వలె, హైడ్రోజన్ తగ్గించే ఏజెంట్ మరియు హైడ్రోజన్ యొక్క వర్ణపటము క్షార లోహాల వర్ణపటాన్ని పోలి ఉంటుంది. హైడ్రోజన్‌ను క్షార లోహాల మాదిరిగానే చేసేది ద్రావణాలలో హైడ్రేటెడ్, ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన H + అయాన్‌ను ఉత్పత్తి చేయగల సామర్థ్యం.
హాలోజన్ లాగా, హైడ్రోజన్ అణువులో ఒక ఎలక్ట్రాన్ లేదు. ఇది H - హైడ్రైడ్ అయాన్ ఉనికిని నిర్ణయిస్తుంది.
అదనంగా, హాలోజన్ అణువుల వలె, హైడ్రోజన్ పరమాణువులు అధిక అయనీకరణ శక్తి (1312 kJ/mol) ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. అందువలన, హైడ్రోజన్ మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టికలో ఒక ప్రత్యేక స్థానాన్ని ఆక్రమించింది.
హైడ్రోజన్ అనేది విశ్వంలో అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం, సూర్యుని ద్రవ్యరాశి మరియు చాలా నక్షత్రాలలో సగం వరకు ఉంటుంది.
సూర్యుడు మరియు ఇతర గ్రహాలపై, హైడ్రోజన్ పరమాణు స్థితిలో, ఇంటర్స్టెల్లార్ మాధ్యమంలో పాక్షికంగా అయనీకరణం చేయబడిన డయాటోమిక్ అణువుల రూపంలో ఉంటుంది.
హైడ్రోజన్‌కు మూడు ఐసోటోపులు ఉన్నాయి; ప్రోటియం 1 హెచ్, డ్యూటెరియం 2 డి మరియు ట్రిటియం 3 టి, మరియు ట్రిటియం ఒక రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్.
హైడ్రోజన్ అణువులు అధిక బలం మరియు తక్కువ ధ్రువణత, చిన్న పరిమాణం మరియు తక్కువ ద్రవ్యరాశి ద్వారా వేరు చేయబడతాయి మరియు అధిక చలనశీలతను కలిగి ఉంటాయి. కాబట్టి, హైడ్రోజన్ చాలా తక్కువ ద్రవీభవన పాయింట్లు (-259.2 o C) మరియు మరిగే పాయింట్లు (-252.8 o C) కలిగి ఉంటుంది. అధిక డిస్సోసియేషన్ శక్తి (436 kJ/mol) కారణంగా, అణువులు అణువులుగా విచ్చిన్నం 2000 o C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సంభవిస్తుంది. హైడ్రోజన్ రంగులేని వాయువు, వాసన లేని మరియు రుచిలేనిది. ఇది తక్కువ సాంద్రత కలిగి ఉంటుంది - 8.99·10 -5 g/cm చాలా అధిక పీడనం వద్ద, హైడ్రోజన్ లోహ స్థితికి మారుతుంది. సౌర వ్యవస్థ యొక్క సుదూర గ్రహాలపై - బృహస్పతి మరియు శని, హైడ్రోజన్ లోహ స్థితిలో ఉందని నమ్ముతారు. భూమి యొక్క కోర్ యొక్క కూర్పులో మెటాలిక్ హైడ్రోజన్ కూడా ఉంటుందని ఒక ఊహ ఉంది, ఇది భూమి యొక్క మాంటిల్ ద్వారా సృష్టించబడిన అల్ట్రా-అధిక పీడనం వద్ద కనుగొనబడుతుంది.
రసాయన లక్షణాలు. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద, పరమాణు హైడ్రోజన్ ఫ్లోరిన్‌తో మాత్రమే ప్రతిస్పందిస్తుంది, కాంతితో వికిరణం చేసినప్పుడు - క్లోరిన్ మరియు బ్రోమిన్‌తో మరియు O 2, S, Se, N 2, C, I 2తో వేడి చేసినప్పుడు.
ఆక్సిజన్ మరియు హాలోజన్లతో హైడ్రోజన్ ప్రతిచర్యలు రాడికల్ మెకానిజం ద్వారా కొనసాగుతాయి.
క్లోరిన్‌తో పరస్పర చర్య అనేది కాంతితో వికిరణం చేయబడినప్పుడు (ఫోటోకెమికల్ యాక్టివేషన్) లేదా వేడి చేసినప్పుడు (థర్మల్ యాక్టివేషన్) అన్‌బ్రాంచ్డ్ రియాక్షన్‌కి ఉదాహరణ.
Сl+ H2 = HCl + H (గొలుసు అభివృద్ధి)
H+ Cl 2 = HCl + Cl
పేలుడు వాయువు యొక్క పేలుడు - హైడ్రోజన్-ఆక్సిజన్ మిశ్రమం - ఒక శాఖల గొలుసు ప్రక్రియకు ఉదాహరణ, గొలుసు యొక్క దీక్ష ఒకటి కాదు, అనేక దశలను కలిగి ఉంటుంది:
H 2 + O 2 = 2OH
H+O 2 = OH+O
O+ H 2 = OH+ H
OH + H 2 = H 2 O + H
మీరు స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్తో పని చేస్తే పేలుడు ప్రక్రియను నివారించవచ్చు.
హైడ్రోజన్ సానుకూల (+1) మరియు ప్రతికూల (-1) ఆక్సీకరణ స్థితితో వర్గీకరించబడినందున, హైడ్రోజన్ తగ్గించే మరియు ఆక్సీకరణ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది.
లోహాలు కాని వాటితో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు హైడ్రోజన్ యొక్క తగ్గించే లక్షణాలు వ్యక్తమవుతాయి:
H 2 (g) + Cl 2 (g) = 2HCl (g),
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g),
ఈ ప్రతిచర్యలు పెద్ద మొత్తంలో వేడిని విడుదల చేయడంతో కొనసాగుతాయి, ఇది H-Cl, H-O బంధాల యొక్క అధిక శక్తిని (బలం) సూచిస్తుంది. అందువల్ల, హైడ్రోజన్ అనేక ఆక్సైడ్లు మరియు హాలైడ్ల వైపు లక్షణాలను తగ్గించడాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, ఉదాహరణకు:
హాలైడ్ ఆక్సైడ్ల నుండి సాధారణ పదార్ధాల ఉత్పత్తికి హైడ్రోజన్‌ను తగ్గించే ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించేందుకు ఇది ఆధారం.
మరింత బలమైన తగ్గించే ఏజెంట్ పరమాణు హైడ్రోజన్. ఇది అల్ప పీడన పరిస్థితుల్లో పరమాణు ఎలక్ట్రాన్ ఉత్సర్గ నుండి ఏర్పడుతుంది.
ఆమ్లంతో లోహం యొక్క పరస్పర చర్య సమయంలో విడుదలైన సమయంలో హైడ్రోజన్ అధిక తగ్గింపు చర్యను కలిగి ఉంటుంది. ఈ హైడ్రోజన్ CrCl 3ని CrCl 2కి తగ్గిస్తుంది:
2CrCl 3 + 2HCl + 2Zn = 2CrCl 2 + 2ZnCl 2 +H 2 ^
నైట్రోజన్ ఆక్సైడ్ (II)తో హైడ్రోజన్ పరస్పర చర్య ముఖ్యమైనది:
2NO + 2H2 = N2 + H2O
నైట్రిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తికి శుద్దీకరణ వ్యవస్థలలో ఉపయోగిస్తారు.
ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్‌గా, హైడ్రోజన్ క్రియాశీల లోహాలతో సంకర్షణ చెందుతుంది:
ఈ సందర్భంలో, హైడ్రోజన్ హాలోజన్ లాగా ప్రవర్తిస్తుంది, హాలైడ్ల మాదిరిగానే ఏర్పడుతుంది హైడ్రైడ్స్.
సమూహం I యొక్క s-మూలకాల యొక్క హైడ్రైడ్లు NaCl రకం యొక్క అయానిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. రసాయనికంగా, అయానిక్ హైడ్రైడ్లు ప్రాథమిక సమ్మేళనాల వలె ప్రవర్తిస్తాయి.
సమయోజనీయ హైడ్రైడ్‌లలో హైడ్రోజన్ కంటే తక్కువ ఎలక్ట్రోనెగటివ్ ఉండే నాన్-మెటాలిక్ మూలకాల హైడ్రైడ్లు ఉంటాయి, ఉదాహరణకు, కూర్పు SiH 4, BH 3, CH 4 యొక్క హైడ్రైడ్లు. రసాయన స్వభావం ప్రకారం, నాన్-మెటల్ హైడ్రైడ్లు ఆమ్ల సమ్మేళనాలు.
హైడ్రైడ్స్ యొక్క జలవిశ్లేషణ యొక్క విశిష్ట లక్షణం హైడ్రోజన్ విడుదల, రెడాక్స్ మెకానిజం ద్వారా జరుగుతుంది.
ప్రాథమిక హైడ్రైడ్
యాసిడ్ హైడ్రైడ్
హైడ్రోజన్ విడుదల కారణంగా, జలవిశ్లేషణ పూర్తిగా మరియు తిరిగి పొందలేని విధంగా కొనసాగుతుంది (?H<0, ?S>0) ఈ సందర్భంలో, ప్రాథమిక హైడ్రైడ్లు క్షారాన్ని ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఆమ్ల హైడ్రైడ్లు ఆమ్లాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.
సిస్టమ్ యొక్క ప్రామాణిక సంభావ్యత B. కాబట్టి, H అయాన్ ఒక బలమైన తగ్గించే ఏజెంట్.
ప్రయోగశాలలో, కిప్ ఉపకరణంలో 20% సల్ఫ్యూరిక్ ఆమ్లంతో జింక్‌తో చర్య జరిపి హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.
సాంకేతిక జింక్ తరచుగా ఆర్సెనిక్ మరియు యాంటిమోనీ యొక్క చిన్న మలినాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి విషపూరిత వాయువులకు విడుదలయ్యే సమయంలో హైడ్రోజన్ ద్వారా తగ్గించబడతాయి: ఆర్సిన్ SbH 3 మరియు స్టెబిన్ SbH ఈ హైడ్రోజన్ మిమ్మల్ని విషపూరితం చేస్తుంది. రసాయనికంగా స్వచ్ఛమైన జింక్‌తో, ఓవర్‌వోల్టేజ్ కారణంగా ప్రతిచర్య నెమ్మదిగా కొనసాగుతుంది మరియు హైడ్రోజన్ యొక్క మంచి కరెంట్‌ను పొందడం సాధ్యం కాదు. ఈ ప్రతిచర్య రేటు రాగి సల్ఫేట్ యొక్క స్ఫటికాలను జోడించడం ద్వారా పెరుగుతుంది;
వేడిచేసినప్పుడు సిలికాన్ లేదా అల్యూమినియంపై క్షార చర్య ద్వారా మరింత స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్ ఏర్పడుతుంది:
పరిశ్రమలో, ఎలక్ట్రోలైట్స్ (Na 2 SO 4, Ba (OH) 2) కలిగిన నీటి విద్యుద్విశ్లేషణ ద్వారా స్వచ్ఛమైన హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి అవుతుంది.
కాథోడ్ మరియు యానోడ్ ఖాళీలను వేరుచేసే డయాఫ్రాగమ్‌తో సజల సోడియం క్లోరైడ్ ద్రావణం యొక్క విద్యుద్విశ్లేషణ సమయంలో పెద్ద మొత్తంలో హైడ్రోజన్ ఉప-ఉత్పత్తిగా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది,
ఘన ఇంధనం (ఆంత్రాసైట్) యొక్క గ్యాసిఫికేషన్ ద్వారా సూపర్ హీట్ చేయబడిన నీటి ఆవిరితో హైడ్రోజన్ అత్యధిక మొత్తంలో పొందబడుతుంది:
లేదా సహజ వాయువు (మీథేన్)ను సూపర్ హీటెడ్ ఆవిరితో మార్చడం ద్వారా:
ఫలితంగా మిశ్రమం (సంశ్లేషణ వాయువు) అనేక సేంద్రీయ సమ్మేళనాల ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించబడుతుంది. ఉత్ప్రేరకంపై సంశ్లేషణ వాయువును పంపడం ద్వారా హైడ్రోజన్ దిగుబడిని పెంచవచ్చు, ఇది COను CO 2గా మారుస్తుంది.
అప్లికేషన్.అమ్మోనియా సంశ్లేషణలో పెద్ద మొత్తంలో హైడ్రోజన్ వినియోగించబడుతుంది. హైడ్రోజన్ క్లోరైడ్ మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్ ఉత్పత్తికి, కూరగాయల కొవ్వుల హైడ్రోజనేషన్ కోసం, ఆక్సైడ్ల నుండి లోహాల (Mo, W, Fe) రికవరీ కోసం. హైడ్రోజన్-ఆక్సిజన్ జ్వాల వెల్డింగ్, కటింగ్ మరియు లోహాలను కరిగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
ద్రవ హైడ్రోజన్‌ను రాకెట్ ఇంధనంగా ఉపయోగిస్తారు. హైడ్రోజన్ ఇంధనం పర్యావరణ అనుకూలమైనమరియు గ్యాసోలిన్ కంటే ఎక్కువ శక్తి-ఇంటెన్సివ్, కాబట్టి భవిష్యత్తులో ఇది పెట్రోలియం ఉత్పత్తులను భర్తీ చేయగలదు. ఇప్పటికే, ప్రపంచంలోని అనేక వందల కార్లు హైడ్రోజన్ ద్వారా శక్తిని పొందుతున్నాయి. హైడ్రోజన్ శక్తి యొక్క సమస్యలు హైడ్రోజన్ నిల్వ మరియు రవాణాకు సంబంధించినవి. హైడ్రోజన్ 100 atm ఒత్తిడిలో ద్రవ స్థితిలో భూగర్భ ట్యాంకర్లలో నిల్వ చేయబడుతుంది. ద్రవ హైడ్రోజన్‌ను పెద్ద మొత్తంలో రవాణా చేయడం తీవ్రమైన ప్రమాదాలను కలిగిస్తుంది.
నిర్వచనం
హైడ్రోజన్- రసాయన మూలకాల యొక్క ఆవర్తన పట్టిక యొక్క మొదటి మూలకం D.I. మెండలీవ్. చిహ్నం - ఎన్.
పరమాణు ద్రవ్యరాశి - 1 అము. హైడ్రోజన్ అణువు డయాటోమిక్ - H2.
హైడ్రోజన్ అణువు యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ కాన్ఫిగరేషన్ 1 సె 1. హైడ్రోజన్ s-మూలకం కుటుంబానికి చెందినది. దాని సమ్మేళనాలలో ఇది ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తుంది -1, 0, +1. సహజ హైడ్రోజన్ రెండు స్థిరమైన ఐసోటోప్‌లను కలిగి ఉంటుంది - ప్రోటియం 1H (99.98%) మరియు డ్యూటెరియం 2H (D) (0.015%) - మరియు రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ ట్రిటియం 3H (T) (ట్రేస్ మొత్తాలు, సగం జీవితం - 12.5 సంవత్సరాలు) .
హైడ్రోజన్ యొక్క రసాయన లక్షణాలు
సాధారణ పరిస్థితుల్లో, పరమాణు హైడ్రోజన్ సాపేక్షంగా తక్కువ రియాక్టివిటీని ప్రదర్శిస్తుంది, ఇది అణువులోని బంధాల యొక్క అధిక బలం ద్వారా వివరించబడుతుంది. వేడిచేసినప్పుడు, ఇది ప్రధాన ఉప సమూహాల మూలకాల ద్వారా ఏర్పడిన దాదాపు అన్ని సాధారణ పదార్ధాలతో సంకర్షణ చెందుతుంది (నోబుల్ వాయువులు, B, Si, P, Al మినహా). రసాయన ప్రతిచర్యలలో, ఇది తగ్గించే ఏజెంట్ (ఎక్కువ తరచుగా) మరియు ఆక్సీకరణ ఏజెంట్ (తక్కువ తరచుగా) రెండింటిలోనూ పనిచేస్తుంది.
హైడ్రోజన్ ప్రదర్శనలు తగ్గించే ఏజెంట్ యొక్క లక్షణాలు(H 2 0 -2e → 2H +) క్రింది ప్రతిచర్యలలో:
1. సాధారణ పదార్ధాలతో పరస్పర చర్య యొక్క ప్రతిచర్యలు - కాని లోహాలు. హైడ్రోజన్ ప్రతిస్పందిస్తుంది హాలోజన్లతో, అంతేకాకుండా, సాధారణ పరిస్థితులలో, చీకటిలో, పేలుడుతో, క్లోరిన్‌తో ఫ్లోరిన్‌తో పరస్పర చర్య యొక్క ప్రతిచర్య - చైన్ మెకానిజం ప్రకారం ప్రకాశం (లేదా UV వికిరణం) కింద, వేడిచేసినప్పుడు మాత్రమే బ్రోమిన్ మరియు అయోడిన్; ఆక్సిజన్(2:1 వాల్యూమ్ నిష్పత్తిలో ఆక్సిజన్ మరియు హైడ్రోజన్ మిశ్రమాన్ని "పేలుడు వాయువు" అంటారు), బూడిద రంగు, నైట్రోజన్మరియు కార్బన్:
H 2 + Hal 2 = 2HHal;
2H 2 + O 2 = 2H 2 O + Q (t);
H 2 + S = H 2 S (t = 150 - 300C);
3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);
2H 2 + C ↔ CH 4 (t, p, kat).
2. సంక్లిష్ట పదార్ధాలతో పరస్పర చర్య యొక్క ప్రతిచర్యలు. హైడ్రోజన్ ప్రతిస్పందిస్తుంది తక్కువ క్రియాశీల లోహాల ఆక్సైడ్లతో, మరియు ఇది జింక్ యొక్క కుడి వైపున కార్యాచరణ శ్రేణిలో ఉన్న లోహాలను మాత్రమే తగ్గించగలదు:
CuO + H 2 = Cu + H 2 O (t);
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O (t);
WO 3 + 3H 2 = W + 3H 2 O (t).
హైడ్రోజన్ ప్రతిస్పందిస్తుంది నాన్-మెటల్ ఆక్సైడ్లతో:
H 2 + CO 2 ↔ CO + H 2 O (t);
2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm., kat = ZnO, Cr 2 O 3).
హైడ్రోజన్ సైక్లోఅల్కేన్‌లు, ఆల్కెన్‌లు, అరేన్స్, ఆల్డిహైడ్‌లు మరియు కీటోన్‌లు మొదలైన తరగతికి చెందిన కర్బన సమ్మేళనాలతో హైడ్రోజనేషన్ ప్రతిచర్యలలోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఈ ప్రతిచర్యలన్నీ ప్లాటినం లేదా నికెల్‌ను ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగించి వేడి చేయడంతో, ఒత్తిడిలో నిర్వహించబడతాయి:
CH 2 = CH 2 + H 2 ↔ CH 3 -CH 3 ;
C 6 H 6 + 3H 2 ↔ C 6 H 12 ;
C 3 H 6 + H 2 ↔ C 3 H 8 ;
CH 3 CHO + H 2 ↔ CH 3 -CH 2 -OH;
CH 3 -CO-CH 3 + H 2 ↔ CH 3 -CH(OH)-CH 3.
హైడ్రోజన్ ఆక్సిడైజింగ్ ఏజెంట్‌గా(H 2 +2e → 2H -) క్షార మరియు ఆల్కలీన్ ఎర్త్ లోహాలతో ప్రతిచర్యలలో కనిపిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, హైడ్రైడ్లు ఏర్పడతాయి - స్ఫటికాకార అయానిక్ సమ్మేళనాలు దీనిలో హైడ్రోజన్ -1 ఆక్సీకరణ స్థితిని ప్రదర్శిస్తుంది.
2Na +H 2 ↔ 2NaH (t, p).
Ca + H 2 ↔ CaH 2 (t, p).
హైడ్రోజన్ యొక్క భౌతిక లక్షణాలు
హైడ్రోజన్ అనేది కాంతి, రంగులేని, వాసన లేని వాయువు, పరిసర పరిస్థితులలో సాంద్రత. – 0.09 g/l, గాలి కంటే 14.5 రెట్లు తేలికైనది, t కాచు = -252.8C, t pl = - 259.2C. హైడ్రోజన్ నీరు మరియు సేంద్రీయ ద్రావకాలలో తక్కువగా కరుగుతుంది: ఇది కొన్ని లోహాలలో బాగా కరుగుతుంది: నికెల్, పల్లాడియం, ప్లాటినం.
ఆధునిక కాస్మోకెమిస్ట్రీ ప్రకారం, విశ్వంలో హైడ్రోజన్ అత్యంత సాధారణ మూలకం. బాహ్య అంతరిక్షంలో హైడ్రోజన్ ఉనికి యొక్క ప్రధాన రూపం వ్యక్తిగత అణువులు. భూమిపై సమృద్ధి పరంగా, హైడ్రోజన్ అన్ని మూలకాలలో 9వ స్థానంలో ఉంది. భూమిపై హైడ్రోజన్ యొక్క ప్రధాన మొత్తం కట్టుబడి ఉన్న స్థితిలో ఉంది - నీరు, చమురు, సహజ వాయువు, బొగ్గు మొదలైన వాటి కూర్పులో. హైడ్రోజన్ చాలా అరుదుగా సాధారణ పదార్ధం రూపంలో కనుగొనబడుతుంది - అగ్నిపర్వత వాయువుల కూర్పులో.
హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి
హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ప్రయోగశాల మరియు పారిశ్రామిక పద్ధతులు ఉన్నాయి. ప్రయోగశాల పద్ధతుల్లో ఆమ్లాలు (1) తో లోహాల పరస్పర చర్య, అలాగే ఆల్కాలిస్ (2) యొక్క సజల ద్రావణాలతో అల్యూమినియం యొక్క పరస్పర చర్య ఉన్నాయి. హైడ్రోజన్‌ను ఉత్పత్తి చేసే పారిశ్రామిక పద్ధతులలో, క్షారాలు మరియు లవణాల సజల ద్రావణాల విద్యుద్విశ్లేషణ (3) మరియు మీథేన్ మార్పిడి (4) ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);
2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);
2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH (3);
CH 4 + H 2 O ↔ CO + H 2 (4).
సమస్య పరిష్కారానికి ఉదాహరణలు
ఉదాహరణ 1
| వ్యాయామం | 23.8 గ్రా మెటాలిక్ టిన్ అధిక హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్‌తో చర్య జరిపినప్పుడు, 12.8 గ్రా మెటాలిక్ రాగిని పొందేందుకు తగినంత మొత్తంలో హైడ్రోజన్ విడుదలైంది, ఫలితంగా సమ్మేళనంలో టిన్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితిని నిర్ణయించండి. |
| పరిష్కారం | టిన్ అణువు యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం ఆధారంగా (...5s 2 5p 2), టిన్ రెండు ఆక్సీకరణ స్థితుల ద్వారా వర్గీకరించబడిందని మేము నిర్ధారించగలము - +2, +4. దీని ఆధారంగా, సాధ్యమయ్యే ప్రతిచర్యల కోసం మేము సమీకరణాలను సృష్టిస్తాము: Sn + 2HCl = H 2 + SnCl 2 (1); Sn + 4HCl = 2H 2 + SnCl 4 (2); CuO + H 2 = Cu + H 2 O (3). రాగి పదార్ధం మొత్తాన్ని కనుగొనండి: v(Cu) = m(Cu)/M(Cu) = 12.8/64 = 0.2 mol. సమీకరణం 3 ప్రకారం, హైడ్రోజన్ పదార్ధం మొత్తం: v(H 2) = v(Cu) = 0.2 mol. టిన్ ద్రవ్యరాశిని తెలుసుకోవడం, మేము దాని పదార్ధం మొత్తాన్ని కనుగొంటాము: v(Sn) = m(Sn)/M(Sn) = 23.8/119 = 0.2 మోల్. 1 మరియు 2 సమీకరణాల ప్రకారం మరియు సమస్య యొక్క పరిస్థితుల ప్రకారం టిన్ మరియు హైడ్రోజన్ పదార్ధాల మొత్తాలను సరిపోల్చండి: v 1 (Sn): v 1 (H 2) = 1:1 (సమీకరణం 1); v 2 (Sn): v 2 (H 2) = 1:2 (సమీకరణం 2); v(Sn): v(H 2) = 0.2:0.2 = 1:1 (సమస్య పరిస్థితి). కాబట్టి, టిన్ సమీకరణం 1 ప్రకారం హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరుపుతుంది మరియు టిన్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి +2. |
| సమాధానం | టిన్ యొక్క ఆక్సీకరణ స్థితి +2. |
ఉదాహరణ 2
| వ్యాయామం | 14.6% హైడ్రోక్లోరిక్ యాసిడ్ (పరిష్కార సాంద్రత 1.07 g/ml) యొక్క 18.7 ml ప్రతి 2.0 g జింక్ చర్య ద్వారా విడుదలైన వాయువు 4.0 g కాపర్ (II) ఆక్సైడ్‌ను వేడి చేసినప్పుడు గుండా వెళుతుంది. ఫలితంగా ఘన మిశ్రమం యొక్క ద్రవ్యరాశి ఎంత? |
| పరిష్కారం | జింక్ హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో చర్య జరిపినప్పుడు, హైడ్రోజన్ విడుదల అవుతుంది: Zn + 2HCl = ZnСl 2 + H 2 (1), వేడిచేసినప్పుడు, కాపర్(II) ఆక్సైడ్‌ను రాగి(2)గా తగ్గిస్తుంది: CuO + H 2 = Cu + H 2 O. మొదటి ప్రతిచర్యలో పదార్థాల పరిమాణాన్ని కనుగొనండి: m(HCl పరిష్కారం) = 18.7. 1.07 = 20.0 గ్రా; m(HCl) = 20.0. 0.146 = 2.92 గ్రా; v(HCl) = 2.92/36.5 = 0.08 mol; v(Zn) = 2.0/65 = 0.031 మోల్. జింక్ తక్కువ సరఫరాలో ఉంది, కాబట్టి విడుదలయ్యే హైడ్రోజన్ మొత్తం: v(H 2) = v(Zn) = 0.031 మోల్. రెండవ ప్రతిచర్యలో, హైడ్రోజన్ తక్కువ సరఫరాలో ఉంది ఎందుకంటే: v(СuО) = 4.0/80 = 0.05 మోల్. ప్రతిచర్య ఫలితంగా, 0.031 mol CuO 0.031 mol Cuగా మారుతుంది మరియు ద్రవ్యరాశి నష్టం ఇలా ఉంటుంది: m(СuО) - m(Сu) = 0.031×80 - 0.031×64 = 0.50 గ్రా. హైడ్రోజన్‌ను దాటిన తర్వాత CuO మరియు Cu ఘన మిశ్రమం యొక్క ద్రవ్యరాశి ఉంటుంది: 4.0-0.5 = 3.5 గ్రా. |
| సమాధానం | CuO మరియు Cu ఘన మిశ్రమం యొక్క ద్రవ్యరాశి 3.5 గ్రా. |