Vetyoksidi: valmistus ja ominaisuudet

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 05:25

Planeettamme tärkein ja yleisin aine on tietysti vesi. Mitä siihen voidaan verrata tärkeydeltä? Tiedetään, että elämä Maan päällä tuli mahdolliseksi vasta nesteen tulon myötä. Mitä vesi (vetyoksidi) on kemiallisesta näkökulmasta? Mistä se koostuu ja mitä ominaisuuksia sillä on? Yritetään ymmärtää tämä artikkeli.

Vety ja sen yhdisteet

Kevyin atomi koko jaksollisessa taulukossa on vety. Sillä on myös kaksoisasema, koska se sijaitsee sekä halogeenien alaryhmässä että ensimmäisessä alkalimetalliryhmässä. Mikä selittää tällaiset ominaisuudet? Sen atomin kuoren elektroninen rakenne. Siinä on vain yksi elektroni, joka voi vapaasti sekä lähteä että kiinnittää toisen itseensä muodostaen parin ja täydentäen ulomman tason.

Siksi tämän alkuaineen tärkeimmät ja ainoat hapetustilat ovat +1 ja -1. Se reagoi helposti metallien kanssa muodostaen hydridejä - kiinteitä haihtumattomia suolan k altaisia valkoisia yhdisteitä.

Vedy muodostaa kuitenkin helposti myös haihtuvia ainemolekyylejä, jotka ovat vuorovaikutuksessa ei-metallien kanssa. Esimerkki:

• rikkivety H₂S;
• metaaniCH₄;
• silane SiH₄ ja muut.

Yleensä vety muodostaa melko paljon yhdisteitä. Kuitenkin tärkein aine, johon se sisältyy, on vetyoksidi, jonka kaava on H₂O. Tämä on tunnetuin yhdiste, jonka jopa alakoululainen, joka ei vielä tunne kemiaa, tunnistaa kaavasta. Loppujen lopuksi vesi (ja tämä on korkein vetyoksidi) ei ole vain yleinen aine, vaan myös elämän lähde planeetallamme.

Elementin nimi heijastaa sen pääolemusta - vetyä, eli "veden synnyttämistä". Kuten mikä tahansa muu oksidi, tämä on myös binäärinen yhdiste, jolla on useita fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia. Lisäksi on erityisiä ominaisuuksia, jotka erottavat veden kaikista muista yhdisteistä.

Myös tärkeä vetyä muodostavien yhdisteiden luokka ovat hapot, sekä orgaaniset että mineraaliset.

Vedyn kemialliset ominaisuudet

Kemiallisen aktiivisuuden kann alta vety on melko vahva pelkistävä aine. Monissa reaktioissa sillä on juuri sellaisia ominaisuuksia. Kuitenkin, kun se on vuorovaikutuksessa vielä vahvempien metallien kanssa, siitä tulee hapettava aine.

Teollisuudessa erittäin tärkeää on vedyn vuorovaikutus metallioksidien kanssa. Loppujen lopuksi tämä on yksi tavoista saada jälkimmäinen puhtaimmassa muodossaan. Vetytermi on metallurginen menetelmä puhtaiden metallien syntetisoimiseksi niiden oksideista vedyllä pelkistämällä.

Vedyn ja oksidin reaktiolla on seuraava yleinen muoto:Minä_xO_y + H₂=H₂O + minä.

Tämä ei tietenkään ole ainoa tapa syntetisoida puhtaita metalleja. On muitakin. Oksidien pelkistys vedyllä on kuitenkin energisesti varsin kannattava ja mutkaton tuotantoprosessi, joka on löytänyt laajan sovelluksen.

Mielenkiintoista on myös se, että ilmaan sekoitettuna vetykaasu voi muodostaa erittäin räjähtävän seoksen. Sen nimi on räjähtävä kaasu. Tätä varten sekoittaminen on suoritettava nopeudella kaksi tilavuutta vetyä yhtä happea kohti.

Vesi on vetyoksidia

Olemme maininneet jo useita kertoja, että tämä oksidi on erittäin tärkeä. Luonnehditaan nyt sitä kemian kann alta. Kuuluuko tämä yhdiste todella tähän epäorgaanisten aineiden luokkaan?

Tämän tekemiseksi hän yrittää kirjoittaa kaavan hieman eri tavalla: H₂O=HON. Olemus on sama, atomien määrä on sama, mutta nyt on ilmeistä, että edessämme on hydroksidi. Mitä ominaisuuksia sillä pitäisi olla? Harkitse yhdisteen dissosiaatiota:

EI=H⁺ + OH^-.

Näin ollen ominaisuudet ovat happamia, koska liuoksessa on vetykationeja. Lisäksi ne eivät voi olla emäksisiä, koska alkalit muodostavat vain metalleja.

Siksi toinen nimi, jolla on vetyoksidia, on koostumukseltaan yksinkertaisin happea sisältävä happo. Koska tällaiset monimutkaiset lomitukset ovat ominaisia tietylle molekyylille, sen ominaisuudet ovat siksi erityisiä. Ja ominaisuudet karkotetaanmolekyylin rakennetta, joten analysoimme sen.

Vesimolekyylin rakenne

Niels Bohr ajatteli ensimmäistä kertaa tätä mallia, ja hänellä on ensisijaisuus ja tekijä tässä asiassa. He asensivat seuraavat ominaisuudet.

1. Vesimolekyyli on dipoli, koska sen muodostavat alkuaineet eroavat suuresti elektronegatiivisuudessa.
2. Sen kolmion muoto, vedyt pohjassa ja happea yläosassa.
3. Tämän rakenteen ansiosta tämä aine pystyy muodostamaan vetysidoksia sekä samannimisten molekyylien välille että muiden yhdisteiden kanssa, joiden koostumuksessa on vahvasti elektronegatiivinen alkuaine.

Katso, miltä kyseinen vetyoksidi näyttää kaavamaisesti alla olevasta kuvasta.

Vyoksidin fysikaaliset ominaisuudet

Voidaan tunnistaa useita pääominaisuuksia.

1. Aggregaatiotila: kaasumainen - höyry, neste, kiinteä - lumi, jää.
2. Keehumispiste - 100⁰C (99, 974).
3. Sulamispiste - 0⁰C.
4. Vesi pystyy kutistumaan kuumennettaessa lämpötila-alueella 0-4⁰C. Tämä selittää jään muodostumisen pinnalle, jonka tiheys on pienempi, ja elämän säilymisen vetyoksidin paksuuden alla.
5. Suuri lämpökapasiteetti, mutta erittäin alhainen lämmönjohtavuus.
6. Nestemäisessä tilassa vetyoksidilla on viskositeettia.
7. Pintajännitys ja negatiivin muodostuminensähköpotentiaali veden pinnalla.

Kuten yllä totesimme, ominaisuuksien ominaisuudet riippuvat rakenteesta. Joten tässä. Kyky muodostaa vetysidoksia on johtanut samanlaisiin piirteisiin tässä yhdisteessä.

Vetyoksidi: kemialliset ominaisuudet

Kemian näkökulmasta veden aktiivisuus on melko korkea. Varsinkin kun on kyse reaktioista, joihin liittyy kuumennusta. Minkä kanssa vetyoksidi voi reagoida?

1. Metalleilla, joiden jännitteet ovat jopa vetyä. Samanaikaisesti aktiivisimpien (alumiiniin asti) erityisolosuhteita ei tarvita, ja ne, joilla on pienempi pelkistyskyky, reagoivat vain höyryn kanssa. Ne, jotka seisovat vedyn perässä, eivät pysty minkäänlaiseen vuorovaikutukseen.
2. Epämetallien kanssa. Ei kaikkien kanssa, mutta enemmistön kanssa. Esimerkiksi fluoriilmakehässä vesi palaa violetilla liekillä. Myös reaktio on mahdollista kloorin, hiilen, piin ja muiden atomien kanssa.
3. Metallioksidien (emäksinen) ja happaman (epämetallien) kanssa. Muodostuu vastaavasti emäksiä ja happoja. Metallien joukossa pääalaryhmien kahden ensimmäisen ryhmän edustajat kykenevät tällaisiin reaktioihin magnesiumia ja berylliumia lukuun ottamatta. Epämetallit, jotka muodostavat happamia oksideja, ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Poikkeuksena on jokihiekka - SiO₂.

Vedyoksidin reaktioyhtälö on esimerkki: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Levittää luonnossa

Olemme jo havainneet, että tämä aine -yleisin maailmassa. Merkitään prosenttiosuus objekteissa.

1. Noin 70 % ihmisten ja nisäkkäiden ruumiinpainosta. Osa eläimistöstä on noin 98 % vetyoksidia (meduusa).
2. 71 % maapallosta on veden peitossa.
3. Suurin massa on v altamerten vesi.
4. Noin 2 % on jäätiköissä.
5. 0, 63 % maan alla.
6. 0,001 % on ilmakehän (sumua).
7. Kasvien rungosta 50 % on vettä, jotkut lajit jopa enemmän.
8. Monet yhdisteet esiintyvät kiteisinä hydraatteina, jotka sisältävät sitoutunutta vettä.

Tätä listaa voi jatkaa pitkään, koska on vaikea muistaa mitään, mikä ei sisällä vettä tai joskus ei ollut. Tai muodostuu ilman tämän oksidin osallistumista.

Hankintamenetelmät

Vyoksidin hankinnalla ei ole teollista arvoa. Loppujen lopuksi on helpompi käyttää valmiita lähteitä - jokia, järviä ja muita vesistöjä kuin kuluttaa v altava määrä energiaa ja reagensseja. Siksi laboratoriossa on tarkoituksenmukaista saada vain tislattua, erittäin puhdasta vettä.

Näihin tarkoituksiin käytetään tiettyjä laitteita, kuten tislauskuutioita. Tällaista vettä tarvitaan monien kemiallisten vuorovaikutusten suorittamiseen, koska käsittelemätön vesi sisältää suuren määrän epäpuhtauksia, suoloja, ioneja.

Biologinen rooli

On vähättelyä sanoa, että vettä käytetään kaikkialla. On mahdotonta kuvitella elämääsi ilman tätä yhteyttä. alkaenaamusta iltaan asti ihminen käyttää sitä jatkuvasti sekä kotitalous- että teollisuustarkoituksiin.

Vyoksidin ominaisuudet tarkoittavat sen käyttöä yleisenä liuottimena. Eikä vain laboratoriossa. Mutta myös elävissä olennoissa, joissa tapahtuu tuhansia biokemiallisia reaktioita joka sekunti.

Lisäksi vesi itse on osallisena monissa synteesissä, se toimii myös niistä syntyvänä sivutuotteena. Jokainen maan päällä oleva ihminen kulkee noin 50 tonnia tätä hämmästyttävää ainetta läpi 60 vuodessa!

Käytetty vetyoksidia:

• kaikilla toimialoilla;
• lääketiede;
• kemialliset synteesit;
• kaikentyyppisillä toimialoilla;
• kodin tarpeet;
• maatalous.

On vaikea määritellä elämänaluetta, jolla pärjää ilman vettä. Ainoat elävät olennot, joiden koostumuksessa ei ole vetyoksidia ja jotka elävät ilman sitä, ovat virukset. Siksi ihmisen on vaikea taistella näitä organismeja vastaan.