Материал: Неорганическая химия - курс лекций-презентаций
Водород. Химические свойства
В соединениях водород всегда
одновалентен.
Для него характерна степень окисления +1, но в гидридах металлов она равна –1.
Молекула водорода состоит из двух атомов:
1 Н 1s1 |
В’=1 |
Н |
+ |
Н |
НН |
|
1s |
|
|
|
|
Энергия связи составляет 436 кДж/моль, что объясняет сравнительно небольшую активность молекулярного водорода при комнатной температуре.
Водород. Химические свойства
Со многими неметаллами водород образует газообразные соединения типа RН4, RН3, RН2, RН.
Водород горит в кислороде с выделением большого количества теплоты.
Температура водородно-кислородного пламени достигает 3000° С.
Смесь двух объемов водорода и одного объема
кислорода называется гремучим газом.
При поджигании такая смесь дает сильный взрыв.
При горении водорода в кислороде, и при взрыве гремучей смеси образуется вода:
2Н2 +О2 2Н2О.
В этой реакции водород окисляется кислородом:
водород – восстановитель, кислород – окислитель.
Водород. Химические свойства
При работе с водородом необходимо соблюдать большую осторожность: предварительно проверять
герметичность аппаратуры, а также чистоту водорода перед его поджиганием.
Водород при высокой температуре соединяется со щелочными и щелочноземельными металлами, образуя белые кристаллические вещества – гидриды
металлов: (LiH, NаН, КН, СаН2 и др.).
В этих соединениях металл имеет положительную степень окисления, водород – отрицательную.
Если гидрид металла расплавить и подвергнуть электролизу, то водород будет выделяться на аноде, металл на катоде.
Отрицательно заряженный ион водорода имеет завершенный энергетический уровень, как у атома гелия.
Водород. Химические свойства
Гидриды металлов легко разлагаются водой с
образованием соответствующего гидроксида металла и
водорода: CaH2 +2H2O = Ca(OH)2 +2H2 ↑.
Повышенной реакционной способностью обладает
атомарный водород.
Атомарный водород при комнатной температуре восстанавливает оксиды металлов, взаимодействует с кислородом, серой и фосфором.
Горелка, работающая на атомарном водороде, создает температуру выше 4000° С.
Высокая температура обусловлена протеканием
экзотермической реакции:
H +H = 2H2 ↑, ∆r H = −436 кДж.
Водород. Химические свойства
При нагревании водород восстанавливает многие металлы из их оксидов:
CuO+2 +H2 = Cu +H2O.
Сu+2e = Cu, восстановление,
H2 −2е = 2H+, окисление.
В этой реакции водород отдает один электрон (молекула водорода – два электрона), он —
восстановитель.
Однако атом водорода может принимать один электрон (молекула — два электрона):
H +е = H−, восстановление.
Это происходит, например, при образовании гидридов металлов. В этом случае водород – окислитель.