የሃይድሮጅን አካላዊ ባህሪያት። የሃይድሮጅን ባህሪያት እና አፕሊኬሽኖች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-02 17:40

ሃይድሮጅን ኤች የኬሚካል ንጥረ ነገር ነው፣በዩኒቨርስ ውስጥ በጣም ከተለመዱት አንዱ ነው። በንጥረ ነገሮች ስብጥር ውስጥ እንደ አንድ አካል የሃይድሮጂን ብዛት ከሌላ ዓይነት አተሞች አጠቃላይ ይዘት 75% ነው። በፕላኔቷ ላይ በጣም አስፈላጊ እና ወሳኝ ግንኙነት ውስጥ ተካትቷል - ውሃ. የሃይድሮጂን ልዩ ባህሪ በዲ አይ ሜንዴሌቭ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች ወቅታዊ ስርዓት ውስጥ የመጀመሪያው ንጥረ ነገር ነው።

ግኝት እና አሰሳ

በፓራሴልሰስ ጽሑፎች ውስጥ ስለ ሃይድሮጂን ለመጀመሪያ ጊዜ የተጠቀሱት በአስራ ስድስተኛው ክፍለ ዘመን ነው። ነገር ግን ከአየር ጋዝ ድብልቅነት መገለሉ እና ተቀጣጣይ ንብረቶች ጥናት ቀድሞውኑ በአስራ ሰባተኛው ክፍለ ዘመን በሳይንቲስት ሌሜሪ ተሠርቷል ። ሃይድሮጅን በእንግሊዛዊው ኬሚስት ፣ የፊዚክስ ሊቅ እና የተፈጥሮ ተመራማሪ ሄንሪ ካቨንዲሽ በጥልቀት አጥንቷል ፣ እሱ በሙከራ የሃይድሮጂን ብዛት ከሌሎች ጋዞች ጋር ሲነፃፀር በጣም ትንሹ መሆኑን አረጋግጠዋል ። በቀጣዮቹ የሳይንስ እድገት ደረጃዎች ውስጥ ብዙ ሳይንቲስቶች ከእሱ ጋር ሠርተዋል, በተለይም ላቮይሲየር, እሱም "ውሃ መውለድ" ብሎታል.

ባህሪ በPSHE ውስጥ ባለው ቦታ መሠረት

የሚከፈተው አካልየ D. I. Mendeleev ወቅታዊ ሰንጠረዥ, ሃይድሮጂን ነው. የአቶም አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት ሃይድሮጅን በአንድ ጊዜ ለመጀመሪያው ቡድን, ለዋናው ንዑስ ቡድን ስለሚመደብ, እንደ ብረት የሚመስል እና በኬሚካላዊ ምላሽ ሂደት ውስጥ አንድ ነጠላ ኤሌክትሮን ይሰጣል, እና ለ. ሰባተኛ - የቫለንስ ዛጎልን ሙሉ በሙሉ መሙላት, ማለትም, መቀበያ አሉታዊ ቅንጣት, እሱም ከ halogens ጋር ተመሳሳይነት አለው.

የኤለመንት ኤሌክትሮኒክ መዋቅር ባህሪያት

የሃይድሮጂን አቶም ባህሪያቶቹ፣ በውስጡ ያሉት ውስብስብ ንጥረ ነገሮች እና በጣም ቀላሉ ንጥረ ነገር H₂ በዋነኝነት የሚወሰኑት በሃይድሮጅን ኤሌክትሮኖች ውቅር ነው። ቅንጣቢው አንድ ኤሌክትሮን Z=(-1) አለው፣ እሱም በኒውክሊየስ ዙሪያ በሚዞረው ምህዋር ውስጥ፣ አንድ ፕሮቶን ከክፍል ክብደት እና አወንታዊ ክፍያ (+1) አለው። የኤሌክትሮኒካዊ አወቃቀሩ እንደ 1s^{1 ነው የተጻፈው ይህ ማለት አንድ አሉታዊ ቅንጣት በመጀመርያው እና ብቸኛው s-orbital ለሃይድሮጂን መኖር ማለት ነው።}

ኤሌክትሮን ሲነቀል ወይም ሲሰጥ እና የዚህ ኤለመንቱ አቶም ከብረታ ብረት ጋር የሚዛመድ ንብረት ሲኖረው፣ cation ይገኛል። እንደ እውነቱ ከሆነ, የሃይድሮጂን ion አወንታዊ ኤሌሜንታሪ ቅንጣት ነው. ስለዚህ ኤሌክትሮን የሌለው ሃይድሮጂን በቀላሉ ፕሮቶን ይባላል።

አካላዊ ንብረቶች

የሃይድሮጅንን አካላዊ ባህሪያት ባጭሩ ከገለፅን እሱ ቀለም የሌለው በትንሹ የሚሟሟ ጋዝ ሲሆን አንጻራዊ የአቶሚክ ክብደት ከአየር 2 14.5 እጥፍ ቀለለ የሙቀት መጠን ያለው ነው።ፈሳሽ -252.8 ዲግሪ ሴልሺየስ።

ከተሞክሮ በቀላሉ H₂ ቀላሉ መሆኑን ማየት ይችላሉ። ይህንን ለማድረግ ሶስት ኳሶችን በተለያዩ ንጥረ ነገሮች መሙላት በቂ ነው - ሃይድሮጂን, ካርቦን ዳይኦክሳይድ, ተራ አየር - እና በተመሳሳይ ጊዜ ከእጅዎ ይለቀቁ. በ CO₂ የተሞላው ከማንም በበለጠ ፍጥነት ወደ መሬት ይደርሳል፣ከዚያ በኋላ የተነፈሰው የአየር ድብልቅ ይወርዳል፣እና H_{2 የያዘው ወደ ጣሪያው ይወጣል።}

የሃይድሮጂን ቅንጣቶች ትንሽ ክብደት እና መጠን በተለያዩ ንጥረ ነገሮች ውስጥ የመግባት ችሎታውን ያረጋግጣል። በተመሳሳዩ ኳስ ምሳሌ ላይ ይህ ጋዝ በቀላሉ ጎማው ውስጥ ስለሚያልፍ በሁለት ቀናት ውስጥ እራሱን ያጠፋዋል ፣ ይህ ለማረጋገጥ ቀላል ነው። እንዲሁም ሃይድሮጂን በአንዳንድ ብረቶች (ፓላዲየም ወይም ፕላቲኒየም) መዋቅር ውስጥ ሊከማች እና የሙቀት መጠኑ ሲጨምር ከእሱ ሊወጣ ይችላል.

የሃይድሮጅን ዝቅተኛ የመሟሟት ባህሪ በውሃ ማፈናቀል ዘዴ ለላቦራቶሪ ልምምድ ጥቅም ላይ ይውላል። የሃይድሮጅን አካላዊ ባህሪያት (ከዚህ በታች ያለው ሰንጠረዥ ዋና ዋና መለኪያዎችን ይዟል) የአተገባበሩን ወሰን እና የአመራረት ዘዴዎችን ይወስናሉ.

የአንድ አቶም ወይም የቀላል ንጥረ ነገር ሞለኪውል መለኪያ	ትርጉም
አቶሚክ ክብደት (የሞላር ብዛት)	1.008 ግ/ሞል
ኤሌክትሮናዊ ውቅር	1s1
ክሪስታል ላቲስ	ባለ ስድስት ጎን
Thermal conductivity	(300 ኪ) 0.1815 ወ/(ሜ ኬ)
Density በ n. y.	0፣ 08987 ግ/ል
የመፍላት ነጥብ	-252፣ 76°C
የተወሰነ የካሎሪክ እሴት	120፣ 9 106 J/kg
የመቅለጫ ነጥብ	-259፣ 2°C
የውሃ መሟሟት	18፣ 8ml/L

ኢሶቶፒክ ቅንብር

እንደሌሎች ብዙ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች ወቅታዊ ስርዓት ተወካዮች ሃይድሮጂን በርካታ የተፈጥሮ አይዞቶፖች አሉት ፣ ማለትም ፣ በኒውክሊየስ ውስጥ ተመሳሳይ የፕሮቶን ብዛት ያላቸው አተሞች ፣ ግን የተለያዩ የኒውትሮኖች ብዛት - ዜሮ ክፍያ እና አሃድ ያላቸው ቅንጣቶች። የጅምላ. ይህ ንብረት ያላቸው አቶሞች ምሳሌዎች ኦክሲጅን፣ካርቦን፣ክሎሪን፣ብሮሚን እና ሌሎች ሬዲዮአክቲቭ የሆኑትን ጨምሮ።

የዚህ ቡድን ተወካዮች በጣም የተለመዱት

የሃይድሮጂን ¹H አካላዊ ባህሪያት ከአቻዎቹ ተመሳሳይ ባህሪያት በእጅጉ ይለያያሉ። በተለይም በውስጣቸው የተካተቱት ንጥረ ነገሮች ባህሪያት ይለያያሉ. ስለዚህ ተራ እና ዲዩቴሬትድ ውሃ አለ፣ ከሃይድሮጂን አቶም ይልቅ አንድ ፕሮቶን ያለው ዲዩተሪየም ²H - የእሱ አይሶቶፕ በሁለት አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች፡- አወንታዊ እና ያልተሞላ። ይህ ኢሶቶፕ ከተራ ሃይድሮጂን በእጥፍ ይበልጣል፣ ይህ ደግሞ እነሱ በሚፈጥሩት ውህዶች ውስጥ ያለውን መሠረታዊ ልዩነት ያብራራል። በተፈጥሮ ውስጥ ዲዩቴሪየም ከሃይድሮጂን 3200 እጥፍ ያነሰ ነው. ሦስተኛው ተወካይ ትሪቲየም ^{3Н ሲሆን በኒውክሊየስ ውስጥ ሁለት ኒውትሮኖች እና አንድ ፕሮቶን አሉት።}

የማግኘት እና የመምረጥ ዘዴዎች

የላቦራቶሪ እና የኢንዱስትሪ ዘዴዎች ሃይድሮጂን ለማምረት በጣም የተለያዩ ናቸው። አዎን, በትንሽ መጠንጋዝ በዋነኝነት የሚመረተው ማዕድናትን በሚያካትቱ ምላሾች ሲሆን መጠነ ሰፊ ምርት ደግሞ ኦርጋኒክ ውህደትን በከፍተኛ ደረጃ ይጠቀማል።

የሚከተሉት ኬሚካላዊ ግንኙነቶች በቤተ ሙከራ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ፡

1. የአልካሊ እና የአልካላይን የምድር ብረቶች ምላሽ ከውሃ ጋር አልካላይን እና የተፈለገውን ጋዝ ለመፍጠር።
2. የዉሃ ኤሌክትሮላይት መፍትሄ ኤሌክትሮላይዝስ፣H_{2↑ በአኖድ ላይ ይለቀቃል፣እና ኦክስጅን በካቶድ ይለቀቃል።}
3. የአልካሊ ብረት ሃይድሬድ በውሃ መበስበስ ምርቶቹ አልካሊ ናቸው እና በዚህም መሰረት ኤች ጋዝ_2↑.
4. የሟሟ አሲዶች ከብረታ ብረት ጋር ጨዎችን እና ኤች_2↑።
5. የአልካላይስ በሲሊኮን፣ አሉሚኒየም እና ዚንክ ላይ የሚወሰደው እርምጃ ውስብስብ ጨዎችን ከመፍጠር ጋር በትይዩ ሃይድሮጂን እንዲለቀቅ ያደርጋል።

በኢንዱስትሪ ፍላጎቶች ጋዝ የሚገኘው እንደ፡ ባሉ ዘዴዎች ነው።

1. የሚቴን የሙቀት መበስበስ ቀላል በሆኑ ንጥረ ነገሮች (350 ዲግሪዎች እንደ የሙቀት መጠን አመልካች ዋጋ ላይ ይደርሳል) - ሃይድሮጂን H_{2↑ እና ካርቦን ሐ.}
2. የእንፋሎት ውሃ በኮክ በ1000 ዲግሪ ሴልሺየስ ውስጥ ማለፍ ካርቦን ዳይኦክሳይድ CO₂ እና H_{2↑(በጣም የተለመደው ዘዴ)}
3. የጋዝ ሚቴን ለውጥ በኒኬል ካታላይስት ላይ 800 ዲግሪ በሚደርስ የሙቀት መጠን።
4. ሃይድሮጅን የፖታስየም ወይም የሶዲየም ክሎራይድ የውሃ መፍትሄዎች ኤሌክትሮይሲስ የተገኘ ውጤት ነው።

ኬሚካልመስተጋብር፡ አጠቃላይ ሁኔታዎች

የሃይድሮጂን ፊዚካዊ ባህሪያት ባህሪውን በአንድ ወይም በሌላ ውህድ በምላሽ ሂደቶች ውስጥ በብዛት ያብራራሉ። የሃይድሮጂን መጠን 1 ነው, ምክንያቱም በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ ውስጥ በመጀመሪያው ቡድን ውስጥ ስለሚገኝ እና የኦክሳይድ መጠን የተለየ ያሳያል. በሁሉም ውህዶች፣ ከሀይድሮይድ በስተቀር፣ ሃይድሮጂን በ s.o=(1+)፣ እንደ ХН፣ ХН₂፣ ХН_{3 - (1) ባሉ ሞለኪውሎች ውስጥ። -)}

አንድ የሃይድሮጂን ጋዝ ሞለኪውል አጠቃላይ የኤሌክትሮን ጥንድ በመፍጠር የተሰራው ሁለት አተሞችን ያቀፈ እና በኃይል የተረጋጋ ነው ፣ለዚህም በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ በመጠኑ የማይሰራ እና መደበኛ ሁኔታዎች ሲቀየሩ ምላሽ ውስጥ ይገባል ። እንደ ሌሎች ንጥረ ነገሮች ውህድ ውስጥ ባለው የሃይድሮጅን ኦክሳይድ መጠን ላይ በመመስረት ሁለቱንም እንደ ኦክሳይድ እና የመቀነስ ወኪል ሆኖ ሊያገለግል ይችላል።

የምላሽ እና ሃይድሮጂንን የሚፈጥርባቸው ንጥረ ነገሮች

ውስብስብ ንጥረ ነገሮችን ለመመስረት (በአብዛኛው ከፍ ባለ የሙቀት መጠን) ንጥረ ነገሮች መስተጋብር፡

1. አልካሊን እና አልካላይን የምድር ብረታ + ሃይድሮጂን=ሃይድሬድ።
2. Halogen + H_{2=ሃይድሮጂን halide።}
3. ሱልፈር + ሃይድሮጂን=ሃይድሮጂን ሰልፋይድ።
4. ኦክሲጅን + H_2=ውሃ።
5. ካርቦን + ሃይድሮጂን=ሚቴን።
6. ናይትሮጅን + H_{2=አሞኒያ።}

ከተወሳሰቡ ንጥረ ነገሮች ጋር የሚደረግ መስተጋብር፡

1. ከካርቦን ሞኖክሳይድ እና ሃይድሮጂን የተቀናጀ ጋዝ በማምረት ላይ።
2. ብረቶችን ከኦክሳይዳቸው ማገገም H_{2። በመጠቀም}
3. የሃይድሮጅን ሙሌት ያልተሟላ አልፋቲክሃይድሮካርቦኖች።

የሃይድሮጅን ቦንድ

የሃይድሮጅን ፊዚካዊ ባህሪያት ከኤሌክትሮኔጌቲቭ ኤለመንት ጋር በመተባበር ያልተጋሩ ኤሌክትሮኖች ጥንዶች ካላቸው ጎረቤት ሞለኪውሎች ልዩ የሆነ አተም (ለምሳሌ ኦክስጅን፣ ናይትሮጅን እና ፍሎራይን). እንዲህ ዓይነቱን ክስተት ግምት ውስጥ ማስገባት የተሻለው በጣም ግልፅ ምሳሌ ውሃ ነው. በሃይድሮጂን ቦንዶች የተሰፋ ነው ማለት ይቻላል, ከኮቫለንት ወይም ionክ ይልቅ ደካማ ናቸው, ነገር ግን ብዙዎቹ በመኖራቸው ምክንያት በእቃው ባህሪያት ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ. በመሠረቱ፣ የሃይድሮጂን ትስስር የውሃ ሞለኪውሎችን ከዲመር እና ፖሊመሮች ጋር የሚያገናኝ ኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር ሲሆን ይህም ከፍተኛ የመፍላት ነጥቡን ያመጣል።

ሃይድሮጅን በማዕድን ውህዶች

የሁሉም የኢንኦርጋኒክ አሲዶች ስብጥር ፕሮቶንን ያጠቃልላል - እንደ ሃይድሮጂን ያለ የአቶም መገኛ። የአሲድ ቅሪት ከ (-1) የሚበልጥ የኦክሳይድ ሁኔታ ያለው ንጥረ ነገር ፖሊቤዚክ ውህድ ይባላል። በውስጡ በርካታ የሃይድሮጂን አተሞች ይዟል, ይህም በውሃ መፍትሄዎች ውስጥ መከፋፈልን ባለ ብዙ ደረጃ ያደርገዋል. እያንዳንዱ ተከታይ ፕሮቶን ከተቀረው አሲድ የበለጠ እና የበለጠ አስቸጋሪ በሆነ መንገድ ይለያል። በመካከለኛው ውስጥ ባለው የሃይድሮጂን መጠን አሲዳማነቱ ይወሰናል።

ሃይድሮጅን በተጨማሪም ሃይድሮክሳይል የመሠረት ቡድኖችን ይዟል። በውስጣቸው, ሃይድሮጂን ከኦክሲጅን አቶም ጋር የተገናኘ ነው, በዚህ ምክንያት, የዚህ አልካሊ ቅሪት የኦክሳይድ ሁኔታ ሁልጊዜ ከ (-1) ጋር እኩል ነው. በመገናኛው ውስጥ ያለው የሃይድሮክሳይል ይዘት መሠረታዊነቱን ይወስናል።

መተግበሪያ በሰው ተግባራት ውስጥ

ንጥረ ነገር ያላቸው ሲሊንደሮች እንዲሁም እንደ ኦክሲጅን ያሉ ሌሎች ፈሳሽ ጋዞች ያሏቸው ኮንቴይነሮች የተለየ መልክ አላቸው። በደማቅ ቀይ "ሃይድሮጅን" ፊደል ጥቁር አረንጓዴ ቀለም የተቀቡ ናቸው. ጋዝ ወደ 150 አከባቢ በሚደርስ ግፊት ወደ ሲሊንደር ውስጥ ይጣላል። የሃይድሮጅን አካላዊ ባህሪያት በተለይም የጋዝ የመሰብሰብ ሁኔታ ቀላልነት በሂሊየም ፊኛዎች, ፊኛዎች, ወዘተ. ድብልቅ ውስጥ ለመሙላት ያገለግላሉ.

ከአመታት በፊት ሰዎች ለመጠቀም የተማሩበት አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪ የሆነው ሃይድሮጅን በአሁኑ ጊዜ በብዙ ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። አብዛኛው ወደ አሞኒያ ምርት ይሄዳል. ሃይድሮጂን ደግሞ ብረቶች (ሃፍኒየም, germanium, ጋሊየም, ሲሊከን, ሞሊብዲነም, tungsten, zirconium እና ሌሎች) ከ oxides ምርት ውስጥ ይሳተፋል, ምላሽ እንደ ቅነሳ ወኪል, hydrocyanic እና ሃይድሮክሎሪክ አሲድ, methyl አልኮል, እና ሰው ሠራሽ ፈሳሽ እርምጃ. ነዳጅ. የምግብ ኢንዱስትሪው የአትክልት ዘይቶችን ወደ ጠንካራ ስብ ለመቀየር ይጠቀምበታል።

የሃይድሮጅንን ኬሚካላዊ ባህሪያት እና አጠቃቀምን ወስኗል በተለያዩ የሃይድሮጅን እና የስብ፣ የድንጋይ ከሰል፣ የሃይድሮካርቦኖች፣ የዘይት እና የነዳጅ ዘይት ሃይድሮጂንሽን ሂደቶች። በእርዳታውም የከበሩ ድንጋዮች፣ የበራ መብራቶች ይመረታሉ፣ የብረታ ብረት ውጤቶች ተፈጭተው በኦክሲጅን ሃይድሮጂን ነበልባል ተበየደው።