हायड्रोजन अणूमध्ये बाह्य (आणि फक्त) इलेक्ट्रॉन पातळी 1 चे इलेक्ट्रॉनिक सूत्र आहे s१. एकीकडे, बाह्य इलेक्ट्रॉनिक स्तरावर एका इलेक्ट्रॉनच्या उपस्थितीच्या बाबतीत, हायड्रोजन अणू अल्कली धातूच्या अणूंसारखेच आहे. तथापि, हॅलोजनप्रमाणेच, बाह्य इलेक्ट्रॉनिक स्तर भरण्यासाठी त्याला फक्त एका इलेक्ट्रॉनची आवश्यकता आहे, कारण पहिल्या इलेक्ट्रॉनिक स्तरामध्ये 2 पेक्षा जास्त इलेक्ट्रॉन असू शकत नाहीत. असे दिसून आले की नियतकालिक सारणीच्या पहिल्या आणि उपांत्य (सातव्या) गटामध्ये हायड्रोजन एकाच वेळी ठेवता येतो, जे कधीकधी नियतकालिक प्रणालीच्या विविध आवृत्त्यांमध्ये केले जाते:

एक साधा पदार्थ म्हणून हायड्रोजनच्या गुणधर्मांच्या दृष्टिकोनातून, त्यात अजूनही हॅलोजनमध्ये अधिक साम्य आहे. हायड्रोजन, हॅलोजन प्रमाणे, एक नॉन-मेटल आहे आणि त्यांच्यासारखे डायटॉमिक रेणू (H 2) बनवते.

सामान्य परिस्थितीत, हायड्रोजन हा वायूयुक्त, कमी-सक्रिय पदार्थ आहे. हायड्रोजनची कमी क्रिया रेणूमधील हायड्रोजन अणूंमधील बंधांच्या उच्च सामर्थ्याद्वारे स्पष्ट केली जाते, ज्याला तोडण्यासाठी एकतर मजबूत गरम करणे किंवा उत्प्रेरकांचा वापर करणे किंवा दोन्हीची आवश्यकता असते.

साध्या पदार्थांसह हायड्रोजनचा परस्परसंवाद

धातू सह

धातूंपैकी, हायड्रोजन केवळ अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वीच्या धातूंवर प्रतिक्रिया देतो! अल्कली धातूंमध्ये गट I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) च्या मुख्य उपसमूहातील धातूंचा समावेश होतो आणि अल्कधर्मी पृथ्वीच्या धातूंमध्ये बेरिलियम आणि मॅग्नेशियम (Ca, Sr, Ba) वगळता गट II च्या मुख्य उपसमूहातील धातूंचा समावेश होतो. रा)

सक्रिय धातूंशी संवाद साधताना, हायड्रोजन ऑक्सिडायझिंग गुणधर्म प्रदर्शित करतो, म्हणजे. त्याची ऑक्सिडेशन स्थिती कमी करते. या प्रकरणात, अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वी धातूंचे हायड्राइड्स तयार होतात, ज्याची आयनिक रचना असते. गरम झाल्यावर प्रतिक्रिया येते:

हे लक्षात घेतले पाहिजे की सक्रिय धातूंशी परस्परसंवाद हा एकमेव केस आहे जेव्हा आण्विक हायड्रोजन H2 एक ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे.

नॉन-मेटल्ससह

नॉन-मेटल्सपैकी हायड्रोजन केवळ कार्बन, नायट्रोजन, ऑक्सिजन, सल्फर, सेलेनियम आणि हॅलोजनसह प्रतिक्रिया देते!

कार्बन हा ग्रेफाइट किंवा आकारहीन कार्बन म्हणून समजला पाहिजे, कारण हिरा हा कार्बनचा अत्यंत निष्क्रिय ॲलोट्रॉपिक बदल आहे.

नॉन-मेटल्सशी संवाद साधताना, हायड्रोजन केवळ कमी करणाऱ्या एजंटचे कार्य करू शकते, म्हणजेच केवळ त्याची ऑक्सिडेशन स्थिती वाढवते:

जटिल पदार्थांसह हायड्रोजनचा परस्परसंवाद

मेटल ऑक्साईडसह

ॲल्युमिनियम (समावेशक) पर्यंतच्या धातूंच्या क्रियाकलाप मालिकेतील धातूच्या ऑक्साईड्सवर हायड्रोजन प्रतिक्रिया देत नाही, तथापि, गरम केल्यावर ते ॲल्युमिनियमच्या उजवीकडे अनेक मेटल ऑक्साईड कमी करण्यास सक्षम आहे:

नॉन-मेटल ऑक्साईडसह

नॉन-मेटल ऑक्साईड्सपैकी, हायड्रोजन नायट्रोजन, हॅलोजन आणि कार्बनच्या ऑक्साईडसह गरम झाल्यावर प्रतिक्रिया देते. नॉन-मेटल ऑक्साईडसह हायड्रोजनच्या सर्व परस्परक्रियांपैकी, कार्बन मोनोऑक्साइड CO सह त्याची प्रतिक्रिया विशेषतः लक्षात घेण्याजोगी आहे.

सीओ आणि एच 2 च्या मिश्रणाचे स्वतःचे नाव देखील आहे - "संश्लेषण वायू", कारण परिस्थितीनुसार, मिथेनॉल, फॉर्मल्डिहाइड आणि अगदी सिंथेटिक हायड्रोकार्बन्स सारखी लोकप्रिय औद्योगिक उत्पादने त्यातून मिळू शकतात:

ऍसिडसह

हायड्रोजन अजैविक ऍसिडवर प्रतिक्रिया देत नाही!

सेंद्रिय आम्लांपैकी, हायड्रोजन केवळ असंतृप्त आम्लांसह, तसेच हायड्रोजनसह कमी करण्यास सक्षम असलेल्या कार्यात्मक गटांसह, विशेषतः ॲल्डिहाइड, केटो किंवा नायट्रो गटांसह प्रतिक्रिया देते.

क्षार सह

क्षारांच्या जलीय द्रावणाच्या बाबतीत, त्यांचा हायड्रोजनशी संवाद होत नाही. तथापि, जेव्हा हायड्रोजन मध्यम आणि कमी क्रियाकलाप असलेल्या काही धातूंच्या घन क्षारांवरून जातो, तेव्हा त्यांची आंशिक किंवा पूर्ण घट शक्य आहे, उदाहरणार्थ:

हॅलोजनचे रासायनिक गुणधर्म

हॅलोजन हे गट VIIA (F, Cl, Br, I, At) चे रासायनिक घटक आहेत, तसेच ते तयार केलेले साधे पदार्थ आहेत. येथे आणि पुढे मजकुरात, अन्यथा सांगितले नसल्यास, हॅलोजन हे साधे पदार्थ समजले जातील.

सर्व हॅलोजनमध्ये आण्विक रचना असते, जी या पदार्थांचे कमी वितळणे आणि उकळण्याचे बिंदू निर्धारित करते. हॅलोजन रेणू डायटॉमिक आहेत, म्हणजे. त्यांचे सूत्र सामान्य स्वरूपात Hal 2 म्हणून लिहिले जाऊ शकते.

आयोडीनच्या क्षमतेप्रमाणे त्याची विशिष्ट भौतिक गुणधर्म लक्षात घेतली पाहिजे उदात्तीकरणकिंवा, दुसऱ्या शब्दांत, उदात्तीकरण. उदात्तीकरण, ही एक घटना आहे ज्यामध्ये घन अवस्थेतील पदार्थ गरम झाल्यावर वितळत नाही, परंतु, द्रव अवस्थेला मागे टाकून, त्वरित वायू अवस्थेत जातो.

कोणत्याही हॅलोजनच्या अणूच्या बाह्य ऊर्जा पातळीच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेचे स्वरूप ns 2 np 5 असते, जेथे n ही आवर्त सारणी कालावधीची संख्या असते ज्यामध्ये हॅलोजन स्थित आहे. तुम्ही बघू शकता, हॅलोजन अणूंना आठ-इलेक्ट्रॉन बाह्य शेलपर्यंत पोहोचण्यासाठी फक्त एका इलेक्ट्रॉनची आवश्यकता असते. यावरून मुक्त हॅलोजनचे प्रामुख्याने ऑक्सिडायझिंग गुणधर्म गृहीत धरणे तर्कसंगत आहे, ज्याची सरावाने पुष्टी केली जाते. ज्ञात आहे की, उपसमूह खाली हलवताना नॉनमेटल्सची इलेक्ट्रोनेगेटिव्हिटी कमी होते आणि म्हणून हॅलोजनची क्रिया मालिकेत कमी होते:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

साध्या पदार्थांसह हॅलोजनचा परस्परसंवाद

सर्व हॅलोजन अत्यंत प्रतिक्रियाशील पदार्थ आहेत आणि सर्वात साध्या पदार्थांवर प्रतिक्रिया देतात. तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की फ्लोरिन, त्याच्या अत्यंत उच्च प्रतिक्रियाशीलतेमुळे, त्या साध्या पदार्थांसह देखील प्रतिक्रिया देऊ शकते ज्यासह इतर हॅलोजन प्रतिक्रिया देऊ शकत नाहीत. अशा साध्या पदार्थांमध्ये ऑक्सिजन, कार्बन (हिरा), नायट्रोजन, प्लॅटिनम, सोने आणि काही उदात्त वायू (झेनॉन आणि क्रिप्टॉन) यांचा समावेश होतो. त्या. प्रत्यक्षात, फ्लोरिन केवळ काही उदात्त वायूंवर प्रतिक्रिया देत नाही.

उर्वरित हॅलोजन, म्हणजे. क्लोरीन, ब्रोमिन आणि आयोडीन हे देखील सक्रिय पदार्थ आहेत, परंतु फ्लोरिनपेक्षा कमी सक्रिय आहेत. ते डायमंड, प्लॅटिनम, सोने आणि उदात्त वायूंच्या स्वरूपात ऑक्सिजन, नायट्रोजन, कार्बन वगळता जवळजवळ सर्व साध्या पदार्थांवर प्रतिक्रिया देतात.

नॉन-मेटल्ससह हॅलोजनचा परस्परसंवाद

हायड्रोजन

जेव्हा सर्व हॅलोजन हायड्रोजनशी संवाद साधतात तेव्हा ते तयार होतात हायड्रोजन halidesसामान्य सूत्र HHal सह. या प्रकरणात, हायड्रोजनसह फ्लोरिनची प्रतिक्रिया अगदी अंधारातही उत्स्फूर्तपणे सुरू होते आणि समीकरणानुसार स्फोटाने पुढे जाते:

हायड्रोजनसह क्लोरीनची प्रतिक्रिया तीव्र अल्ट्राव्हायोलेट विकिरण किंवा उष्णतेद्वारे सुरू केली जाऊ शकते. स्फोटासह देखील पुढे जा:

ब्रोमाइन आणि आयोडीन केवळ गरम झाल्यावर हायड्रोजनसह प्रतिक्रिया देतात आणि त्याच वेळी, आयोडीनसह प्रतिक्रिया उलट करता येते:

फॉस्फरस

फॉस्फरससह फ्लोरिनच्या परस्परसंवादामुळे फॉस्फरसचे ऑक्सीकरण सर्वोच्च ऑक्सिडेशन अवस्थेकडे (+5) होते. या प्रकरणात, फॉस्फरस पेंटाफ्लोराइड तयार होतो:

जेव्हा क्लोरीन आणि ब्रोमिन फॉस्फरसशी संवाद साधतात तेव्हा ऑक्सिडेशन स्थिती + 3 आणि ऑक्सिडेशन स्थिती +5 मध्ये फॉस्फरस हॅलाइड्स प्राप्त करणे शक्य आहे, जे प्रतिक्रिया करणार्या पदार्थांच्या प्रमाणांवर अवलंबून असते:

शिवाय, फ्लोरिन, क्लोरीन किंवा द्रव ब्रोमिनच्या वातावरणात पांढरा फॉस्फरस असल्यास, प्रतिक्रिया उत्स्फूर्तपणे सुरू होते.

आयोडीनसह फॉस्फरसच्या परस्परसंवादामुळे केवळ फॉस्फरस ट्रायओडाइड तयार होऊ शकतो कारण इतर हॅलोजनच्या ऑक्सिडायझिंग क्षमतेच्या तुलनेत लक्षणीय कमी आहे:

राखाडी

फ्लोरिन सल्फरला सर्वोच्च ऑक्सिडेशन स्थिती +6 मध्ये ऑक्सिडाइझ करते, सल्फर हेक्साफ्लोराइड तयार करते:

क्लोरीन आणि ब्रोमिन सल्फरवर प्रतिक्रिया देतात, ऑक्सिडेशनमध्ये सल्फर असलेली संयुगे तयार करतात +1 आणि +2, जे त्याच्यासाठी अत्यंत असामान्य आहेत. हे परस्परसंवाद अतिशय विशिष्ट आहेत आणि रसायनशास्त्रातील युनिफाइड स्टेट परीक्षा उत्तीर्ण होण्यासाठी, या परस्परसंवादांसाठी समीकरणे लिहिण्याची क्षमता आवश्यक नाही. म्हणून, संदर्भासाठी खालील तीन समीकरणे दिली आहेत:

धातूंसह हॅलोजनचा परस्परसंवाद

वर नमूद केल्याप्रमाणे, फ्लोरिन सर्व धातूंवर प्रतिक्रिया देण्यास सक्षम आहे, अगदी प्लॅटिनम आणि सोन्यासारखे निष्क्रिय धातू देखील:

उर्वरित हॅलोजन प्लॅटिनम आणि सोने वगळता सर्व धातूंवर प्रतिक्रिया देतात:

जटिल पदार्थांसह हॅलोजनच्या प्रतिक्रिया

हॅलोजनसह प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया

अधिक सक्रिय हॅलोजन, म्हणजे. जे रासायनिक घटक आवर्त सारणीमध्ये उच्च स्थानावर आहेत ते हायड्रोहॅलिक ऍसिड आणि मेटल हॅलाइड्सपासून कमी सक्रिय हॅलोजन विस्थापित करण्यास सक्षम आहेत:

त्याचप्रमाणे, ब्रोमिन आणि आयोडीन सल्फाइड आणि किंवा हायड्रोजन सल्फाइडच्या द्रावणातून सल्फर विस्थापित करतात:

क्लोरीन एक मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे आणि हायड्रोजन सल्फाइडला त्याच्या जलीय द्रावणात सल्फर नाही तर सल्फ्यूरिक ऍसिडमध्ये ऑक्सिडाइझ करते:

पाण्यासह हॅलोजनची प्रतिक्रिया

प्रतिक्रिया समीकरणानुसार निळ्या ज्वालासह फ्लोरिनमध्ये पाणी जळते:

फ्लोरिनपेक्षा ब्रोमाइन आणि क्लोरीन पाण्यावर वेगळ्या पद्धतीने प्रतिक्रिया देतात. जर फ्लोरिन ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून काम करत असेल, तर क्लोरीन आणि ब्रोमिन पाण्यात असमान असतात, ज्यामुळे आम्लांचे मिश्रण बनते. या प्रकरणात, प्रतिक्रिया उलट करता येण्याजोग्या आहेत:

पाण्याशी आयोडीनचा परस्परसंवाद इतका क्षुल्लक प्रमाणात होतो की त्याकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते आणि असे मानले जाऊ शकते की प्रतिक्रिया अजिबात होत नाही.

अल्कली द्रावणासह हॅलोजनचा परस्परसंवाद

फ्लोरिन, जलीय अल्कली द्रावणाशी संवाद साधताना, पुन्हा ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणून कार्य करते:

युनिफाइड स्टेट परीक्षा उत्तीर्ण होण्यासाठी हे समीकरण लिहिण्याची क्षमता आवश्यक नाही. अशा परस्परसंवादाची शक्यता आणि या प्रतिक्रियेत फ्लोरिनची ऑक्सिडेटिव्ह भूमिका जाणून घेणे पुरेसे आहे.

फ्लोरिनच्या विपरीत, अल्कली द्रावणातील इतर हॅलोजन विषम असतात, म्हणजेच ते एकाच वेळी त्यांची ऑक्सिडेशन स्थिती वाढवतात आणि कमी करतात. शिवाय, क्लोरीन आणि ब्रोमिनच्या बाबतीत, तापमानावर अवलंबून, दोन भिन्न दिशांनी प्रवाह शक्य आहे. विशेषतः, थंडीत प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे पुढे जातात:

आणि गरम झाल्यावर:

आयोडीन केवळ दुसऱ्या पर्यायानुसार अल्कलीसह प्रतिक्रिया देते, म्हणजे. आयोडेटच्या निर्मितीसह, कारण हायपोआयोडाइट केवळ गरम केल्यावरच नाही तर सामान्य तापमानात आणि थंडीतही स्थिर नसते.

हायड्रोजन हा एक साधा पदार्थ H2 (डायहायड्रोजन, डिप्रोटियम, हलका हायड्रोजन) आहे.

संक्षिप्त हायड्रोजन वैशिष्ट्य:

• नॉन-मेटल.
• रंगहीन वायू, द्रवीकरण करणे कठीण.
• पाण्यात असमाधानकारकपणे विद्रव्य.
• हे सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये चांगले विरघळते.
• धातूंचे रासायनिक शोषण: लोह, निकेल, प्लॅटिनम, पॅलेडियम.
• मजबूत कमी करणारे एजंट.
• नॉन-मेटल्स, मेटल, मेटल ऑक्साईडसह (उच्च तापमानात) संवाद साधतो.
• H2 च्या थर्मल विघटनातून प्राप्त झालेल्या अणू हायड्रोजन H0 मध्ये सर्वात मोठी कमी करण्याची क्षमता आहे.
• हायड्रोजन समस्थानिक:
  • 1 एच - प्रोटियम
  • 2 एच - ड्यूटेरियम (डी)
  • 3 एच - ट्रिटियम (टी)
• सापेक्ष आण्विक वजन = 2.016
• घन हायड्रोजनची सापेक्ष घनता (t=-260°C) = 0.08667
• द्रव हायड्रोजनची सापेक्ष घनता (t=-253°C) = 0.07108
• अतिदाब (सं.) = ०.०८९८८ ग्रॅम/लि
• वितळण्याचे तापमान = -259.19°C
• उत्कलन बिंदू = -252.87°C
• व्हॉल्यूमेट्रिक हायड्रोजन विद्राव्यता गुणांक:
  • (t=0°C) = 2.15;
  • (t=20°C) = 1.82;
  • (t=60°C) = 1.60;

1. हायड्रोजनचे थर्मल विघटन(t=2000-3500°C):
H 2 ↔ 2H 0

2. सह हायड्रोजनचा परस्परसंवाद धातू नसलेले:

• H 2 +F 2 = 2HF (t=-250..+20°C)
• H 2 +Cl 2 = 2HCl (जेव्हा जळते किंवा खोलीच्या तपमानावर प्रकाशाच्या संपर्कात येते):
  • Cl 2 = 2Cl 0
  • Cl 0 +H 2 = HCl+H 0
  • H 0 +Cl 2 = HCl+Cl 0
• H 2 +Br 2 = 2HBr (t=350-500°C, प्लॅटिनम उत्प्रेरक)
• H 2 +I 2 = 2HI (t=350-500°C, प्लॅटिनम उत्प्रेरक)
• H 2 +O 2 = 2H 2 O:
  • H 2 + O 2 = 2OH 0
  • OH 0 +H 2 = H 2 O+H 0
  • H 0 +O 2 = OH 0 +O 0
  • O 0 +H 2 = OH 0 +H 0
• H 2 +S = H 2 S (t=150..200°C)
• 3H 2 +N 2 = 2NH 3 (t=500°C, लोह उत्प्रेरक)
• 2H 2 +C(कोक) = CH 4 (t=600°C, प्लॅटिनम उत्प्रेरक)
• H 2 +2C(कोक) = C 2 H 2 (t=1500..2000°C)
• H 2 +2C(कोक)+N 2 = 2HCN (t 1800°C पेक्षा जास्त)

3. सह हायड्रोजनचा संवाद जटिल पदार्थ:

• 4H 2 +(Fe II Fe 2 III)O 4 = 3Fe+4H 2 O (t 570°C पेक्षा जास्त)
• H 2 +Ag 2 SO 4 = 2Ag+H 2 SO 4 (t 200°C पेक्षा जास्त)
• 4H 2 +2Na 2 SO 4 = Na 2 S + 4H 2 O (t = 550-600°C, उत्प्रेरक Fe 2 O 3)
• 3H 2 +2BCl 3 = 2B+6HCl (t = 800-1200°C)
• H 2 +2EuCl 3 = 2EuCl 2 +2HCl (t = 270°C)
• 4H 2 +CO 2 = CH 4 +2H 2 O (t = 200°C, CuO 2 उत्प्रेरक)
• H 2 +CaC 2 = Ca+C 2 H 2 (t 2200°C पेक्षा जास्त)
• H 2 +BaH 2 = Ba(H 2) 2 (t ते 0°C, द्रावण)

4. मध्ये हायड्रोजनचा सहभाग रेडॉक्स प्रतिक्रिया:

• 2H 0 (Zn, dil. HCl) + KNO 3 = KNO 2 + H 2 O
• 8H 0 (Al, conc. KOH)+KNO 3 = NH 3 +KOH+2H 2 O
• 2H 0 (Zn, dil. HCl) + EuCl 3 = 2EuCl 2 + 2HCl
• 2H 0 (Al)+NaOH(conc.)+Ag 2 S = 2Ag↓+H 2 O+NaHS
• 2H 0 (Zn, dil. H 2 SO 4) + C 2 N 2 = 2HCN

हायड्रोजन संयुगे

डी 2 - डिड्युटेरियम:

• जड हायड्रोजन.
• रंगहीन वायू, द्रवीकरण करणे कठीण.
• डिड्यूथेरियम नैसर्गिक हायड्रोजनमध्ये 0.012-0.016% (वजनानुसार) असते.
• डिड्युटेरियम आणि प्रोटियमच्या गॅस मिश्रणात, समस्थानिक एक्सचेंज उच्च तापमानात होते.
• सामान्य आणि जड पाण्यात किंचित विद्रव्य.
• सामान्य पाण्यासह, समस्थानिक एक्सचेंज नगण्य आहे.
• रासायनिक गुणधर्म हलक्या हायड्रोजनसारखे असतात, परंतु डिड्युटेरियम कमी प्रतिक्रियाशील असते.
• सापेक्ष आण्विक वजन = 4.028
• द्रव डिड्युटेरियमची सापेक्ष घनता (t=-253°C) = 0.17
• वितळण्याचे तापमान = -254.5°C
• उत्कलन बिंदू = -249.49°C

टी 2 - डिट्रिटियम:

• सुपर हेवी हायड्रोजन.
• रंगहीन किरणोत्सर्गी वायू.
• अर्धायुष्य 12.34 वर्षे.
• निसर्गात, वैश्विक किरणोत्सर्गातून न्यूट्रॉनद्वारे 14 N केंद्रकांवर भडिमार झाल्यामुळे डिट्रिटियम तयार होते; नैसर्गिक पाण्यात डायट्रिटियमचे अंश सापडले आहेत.
• अणुभट्टीमध्ये लिथियमचे स्लो न्यूट्रॉन वापरून डिट्रिटियम तयार केले जाते.
• सापेक्ष आण्विक वजन = 6.032
• वितळण्याचे तापमान = -252.52°C
• उत्कलन बिंदू = -248.12°C

एचडी - ड्युटेरियम हायड्रोजन:

• रंगहीन वायू.
• पाण्यात विरघळत नाही.
• H2 सारखे रासायनिक गुणधर्म.
• सापेक्ष आण्विक वजन = 3.022
• घन ड्यूटेरियम हायड्रोजनची सापेक्ष घनता (t=-257°C) = 0.146
• अतिदाब (सं.) = ०.१३५ ग्रॅम/लि
• वितळण्याचे तापमान = -256.5°C
• उत्कलन बिंदू = -251.02°C

हायड्रोजन ऑक्साईड्स

H 2 O - पाणी:

• रंगहीन द्रव.
• ऑक्सिजनच्या समस्थानिक रचनेनुसार, पाण्यामध्ये H 2 16 O अशुद्धता H 2 18 O आणि H 2 17 O असतात.
• हायड्रोजन समस्थानिक रचनेनुसार, पाण्यामध्ये HDO च्या मिश्रणासह 1 H 2 O असते.
• द्रव पाण्याचे प्रोटोलिसिस होते (H 3 O + आणि OH -):
  • H3O+ (ऑक्सोनियम केशन) हे जलीय द्रावणातील सर्वात मजबूत आम्ल आहे;
  • ओएच - (हायड्रॉक्साइड आयन) जलीय द्रावणातील सर्वात मजबूत आधार आहे;
  • पाणी सर्वात कमकुवत संयुग्मित प्रोटोलाइट आहे.
• अनेक पदार्थांसह, पाणी क्रिस्टलीय हायड्रेट्स बनवते.
• पाणी एक रासायनिक सक्रिय पदार्थ आहे.
• अजैविक यौगिकांसाठी पाणी हे सार्वत्रिक द्रव दिवाळखोर आहे.
• पाण्याचे सापेक्ष आण्विक वजन = 18.02
• घन पाण्याची सापेक्ष घनता (बर्फ) (t=0°C) = 0.917
• द्रव पाण्याची सापेक्ष घनता:
  • (t=0°C) = 0.999841
  • (t=20°C) = 0.998203
  • (t=25°C) = 0.997044
  • (t=50°C) = 0.97180
  • (t=100°C) = 0.95835
• घनता (n.s.) = 0.8652 g/l
• हळुवार बिंदू = 0°C
• उत्कलन बिंदू = 100°C
• पाण्याचे आयनिक उत्पादन (25°C) = 1.008·10 -14

1. पाण्याचे थर्मल विघटन:
2H 2 O ↔ 2H 2 +O 2 (1000°C पेक्षा जास्त)

डी 2 ओ - ड्यूटेरियम ऑक्साईड:

• जड पाणी.
• रंगहीन हायग्रोस्कोपिक द्रव.
• पाण्यापेक्षा स्निग्धता जास्त असते.
• अमर्यादित प्रमाणात सामान्य पाण्यात मिसळते.
• समस्थानिक एक्सचेंज अर्ध-जड पाणी एचडीओ तयार करते.
• विद्राव्य शक्ती सामान्य पाण्यापेक्षा कमी असते.
• ड्युटेरियम ऑक्साईडचे रासायनिक गुणधर्म पाण्याच्या रासायनिक गुणधर्मांसारखेच आहेत, परंतु सर्व प्रतिक्रिया अधिक हळूहळू पुढे जातात.
• नैसर्गिक पाण्यात जड पाणी असते (सामान्य पाण्याचे वस्तुमान 1:5500).
• ड्युटेरियम ऑक्साईड नैसर्गिक पाण्याच्या वारंवार इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे प्राप्त होते, ज्यामध्ये जड पाणी इलेक्ट्रोलाइट अवशेषांमध्ये जमा होते.
• जड पाण्याचे सापेक्ष आण्विक वजन = 20.03
• द्रव जड पाण्याची सापेक्ष घनता (t=11.6°C) = 1.1071
• द्रव जड पाण्याची सापेक्ष घनता (t=25°C) = 1.1042
• वितळण्याचे तापमान = 3.813°C
• उत्कलन बिंदू = 101.43°C

टी 2 ओ - ट्रिटियम ऑक्साईड:

• सुपर जड पाणी.
• रंगहीन द्रव.
• स्निग्धता जास्त आहे आणि विरघळण्याची शक्ती सामान्य आणि जड पाण्यापेक्षा कमी आहे.
• अमर्यादित प्रमाणात सामान्य आणि जड पाण्यात मिसळते.
• सामान्य आणि जड पाण्यासह समस्थानिक एक्सचेंज एचटीओ, डीटीओ तयार करते.
• अति-हेवी पाण्याचे रासायनिक गुणधर्म पाण्याच्या रासायनिक गुणधर्मांसारखेच असतात, परंतु सर्व प्रतिक्रिया जड पाण्यापेक्षा अधिक हळूहळू पुढे जातात.
• ट्रिटियम ऑक्साईडचे अंश नैसर्गिक पाण्यात आणि वातावरणात आढळतात.
• गरम कॉपर ऑक्साईड CuO वर ट्रिटियम पास करून सुपर हेवी पाणी मिळते.
• अतिहेवी पाण्याचे सापेक्ष आण्विक वजन = 22.03
• हळुवार बिंदू = 4.5°C

नियतकालिक सारणीमध्ये त्याचे स्वतःचे विशिष्ट स्थान आहे, जे ते प्रदर्शित केलेले गुणधर्म प्रतिबिंबित करते आणि त्याच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेबद्दल बोलते. तथापि, त्या सर्वांमध्ये एक विशेष अणू आहे जो एकाच वेळी दोन पेशी व्यापतो. हे घटकांच्या दोन गटांमध्ये स्थित आहे जे त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये पूर्णपणे विरुद्ध आहेत. हा हायड्रोजन आहे. अशी वैशिष्ट्ये ते अद्वितीय बनवतात.

हायड्रोजन हा केवळ एक घटक नाही तर एक साधा पदार्थ आहे, तसेच अनेक जटिल संयुगांचा एक अविभाज्य भाग आहे, एक बायोजेनिक आणि ऑर्गोजेनिक घटक आहे. म्हणून, त्याची वैशिष्ट्ये आणि गुणधर्म अधिक तपशीलवार विचार करूया.

रासायनिक घटक म्हणून हायड्रोजन

हायड्रोजन हा मुख्य उपसमूहाच्या पहिल्या गटाचा एक घटक आहे, तसेच पहिल्या किरकोळ कालावधीतील मुख्य उपसमूहाचा सातवा गट आहे. या कालावधीत फक्त दोन अणूंचा समावेश होतो: हेलियम आणि आपण ज्या घटकाचा विचार करत आहोत. नियतकालिक सारणीतील हायड्रोजनच्या स्थानाच्या मुख्य वैशिष्ट्यांचे वर्णन करूया.

1. हायड्रोजनची अणू संख्या 1 आहे, इलेक्ट्रॉनची संख्या समान आहे आणि त्यानुसार, प्रोटॉनची संख्या समान आहे. अणु वस्तुमान - 1.00795. 1, 2, 3 वस्तुमान असलेल्या या घटकाचे तीन समस्थानिक आहेत. तथापि, त्या प्रत्येकाचे गुणधर्म खूप भिन्न आहेत, कारण हायड्रोजनसाठी वस्तुमान एकाने वाढल्यास लगेच दुप्पट होते.
2. त्याच्या बाह्य पृष्ठभागावर फक्त एक इलेक्ट्रॉन आहे हे तथ्य त्याला ऑक्सिडायझिंग आणि कमी करणारे दोन्ही गुणधर्म यशस्वीरित्या प्रदर्शित करण्यास अनुमती देते. याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रॉन दान केल्यानंतर, ते मुक्त कक्षेत राहते, जे दाता-स्वीकारकर्त्याच्या यंत्रणेनुसार रासायनिक बंधांच्या निर्मितीमध्ये भाग घेते.
3. हायड्रोजन एक मजबूत कमी करणारे एजंट आहे. म्हणून, त्याचे मुख्य स्थान मुख्य उपसमूहाचा पहिला गट मानला जातो, जेथे ते सर्वात सक्रिय धातूंचे नेतृत्व करते - अल्कली.
4. तथापि, धातूंसारख्या मजबूत कमी करणाऱ्या एजंट्सशी संवाद साधताना, ते इलेक्ट्रॉन स्वीकारून ऑक्सिडायझिंग एजंट देखील असू शकते. या संयुगांना हायड्राइड्स म्हणतात. या वैशिष्ट्यानुसार, हे हॅलोजनच्या उपसमूहाचे प्रमुख आहे ज्यासह ते समान आहे.
5. त्याच्या अगदी लहान अणु वस्तुमानामुळे, हायड्रोजन हा सर्वात हलका घटक मानला जातो. याव्यतिरिक्त, त्याची घनता देखील खूप कमी आहे, म्हणून ते हलकेपणासाठी देखील एक बेंचमार्क आहे.

अशाप्रकारे, हे स्पष्ट आहे की हायड्रोजन अणू इतर सर्व घटकांप्रमाणे पूर्णपणे अद्वितीय घटक आहे. परिणामी, त्याचे गुणधर्म देखील विशेष आहेत, आणि तयार केलेले साधे आणि जटिल पदार्थ खूप महत्वाचे आहेत. चला त्यांचा अधिक विचार करूया.

साधा पदार्थ

जर आपण या घटकाबद्दल रेणू म्हणून बोललो, तर आपण असे म्हणायला हवे की ते डायटॉमिक आहे. म्हणजेच हायड्रोजन (एक साधा पदार्थ) हा वायू आहे. त्याचे प्रायोगिक सूत्र H2 असे लिहिले जाईल आणि त्याचे ग्राफिकल सूत्र एकाच सिग्मा H-H संबंधाद्वारे लिहिले जाईल. अणूंमधील बंध निर्मितीची यंत्रणा सहसंयोजक नॉनपोलर आहे.

1. स्टीम मिथेन सुधारणा.
2. कोळसा गॅसिफिकेशन - प्रक्रियेमध्ये कोळसा 1000 0 सेल्सिअस पर्यंत गरम करणे समाविष्ट आहे, परिणामी हायड्रोजन आणि उच्च-कार्बन कोळसा तयार होतो.
3. इलेक्ट्रोलिसिस. ही पद्धत केवळ विविध क्षारांच्या जलीय द्रावणासाठी वापरली जाऊ शकते, कारण वितळल्यामुळे कॅथोडमध्ये पाण्याचा स्त्राव होत नाही.

हायड्रोजन तयार करण्यासाठी प्रयोगशाळा पद्धती:

1. मेटल हायड्राइड्सचे हायड्रोलिसिस.
2. सक्रिय धातू आणि मध्यम क्रियाकलापांवर सौम्य ऍसिडचा प्रभाव.
3. अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वीच्या धातूंचा पाण्याशी संवाद.

उत्पादित हायड्रोजन गोळा करण्यासाठी, आपण चाचणी ट्यूब वरची बाजू खाली धरली पाहिजे. तथापि, हा वायू त्याच प्रकारे गोळा केला जाऊ शकत नाही, उदाहरणार्थ, कार्बन डायऑक्साइड. हे हायड्रोजन आहे, ते हवेपेक्षा खूप हलके आहे. ते त्वरीत बाष्पीभवन होते आणि हवेत मिसळल्यावर मोठ्या प्रमाणात त्याचा स्फोट होतो. त्यामुळे टेस्ट ट्यूब उलटी असावी. ते भरल्यानंतर, ते रबर स्टॉपरने बंद करणे आवश्यक आहे.

संकलित हायड्रोजनची शुद्धता तपासण्यासाठी, आपण मानेवर एक लिट मॅच आणली पाहिजे. जर टाळी निस्तेज आणि शांत असेल तर याचा अर्थ गॅस स्वच्छ आहे, कमीतकमी हवेतील अशुद्धता आहे. जर ते मोठ्याने आणि शिट्ट्या वाजवत असेल तर ते गलिच्छ आहे, ज्यामध्ये मोठ्या प्रमाणात परदेशी घटक आहेत.

वापराचे क्षेत्र

जेव्हा हायड्रोजन जाळला जातो तेव्हा इतक्या मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा (उष्णता) सोडली जाते की हा वायू सर्वात फायदेशीर इंधन मानला जातो. शिवाय, ते पर्यावरणास अनुकूल आहे. तथापि, आजपर्यंत या क्षेत्रात त्याचा अर्ज मर्यादित आहे. हे शुद्ध हायड्रोजनचे संश्लेषण करण्याच्या चुकीच्या कल्पना आणि निराकरण न झालेल्या समस्यांमुळे होते, जे अणुभट्ट्या, इंजिन आणि पोर्टेबल उपकरणे तसेच निवासी हीटिंग बॉयलरमध्ये इंधन म्हणून वापरण्यासाठी योग्य असेल.

तथापि, हा वायू तयार करण्याच्या पद्धती खूप महाग आहेत, म्हणून प्रथम एक विशेष संश्लेषण पद्धत विकसित करणे आवश्यक आहे. एक जे तुम्हाला उत्पादन मोठ्या प्रमाणात आणि कमीत कमी खर्चात मिळवण्यास अनुमती देईल.

अनेक मुख्य क्षेत्रे आहेत ज्यात आपण विचार करत असलेला वायू वापरला जातो.

1. रासायनिक संश्लेषण. हायड्रोजनेशनचा वापर साबण, मार्जरीन आणि प्लास्टिक तयार करण्यासाठी केला जातो. हायड्रोजनच्या सहभागाने, मिथेनॉल आणि अमोनिया, तसेच इतर संयुगे संश्लेषित केले जातात.
2. अन्न उद्योगात - additive E949 म्हणून.
3. विमानचालन उद्योग (रॉकेट सायन्स, विमान निर्मिती).
4. इलेक्ट्रिक पॉवर उद्योग.
5. हवामानशास्त्र.
6. पर्यावरणास अनुकूल इंधन.

स्वाभाविकच, हायड्रोजन जितका महत्त्वाचा आहे तितकाच तो निसर्गात मुबलक आहे. त्यातून तयार होणारी विविध संयुगे आणखी मोठी भूमिका बजावतात.

हायड्रोजन संयुगे

हे हायड्रोजन अणू असलेले जटिल पदार्थ आहेत. अशा पदार्थांचे अनेक मुख्य प्रकार आहेत.

1. हायड्रोजन हॅलाइड्स. सामान्य सूत्र HHal आहे. त्यापैकी विशेष महत्त्व म्हणजे हायड्रोजन क्लोराईड. हा एक वायू आहे जो पाण्यात विरघळून हायड्रोक्लोरिक ऍसिडचे द्रावण तयार करतो. हे आम्ल जवळजवळ सर्व रासायनिक संश्लेषणांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. शिवाय, सेंद्रीय आणि अजैविक दोन्ही. हायड्रोजन क्लोराईड हे प्रायोगिक सूत्र HCL असलेले एक संयुग आहे आणि ते आपल्या देशात दरवर्षी सर्वात जास्त उत्पादित होते. हायड्रोजन हॅलाइड्समध्ये हायड्रोजन आयोडाइड, हायड्रोजन फ्लोराइड आणि हायड्रोजन ब्रोमाइड देखील समाविष्ट आहेत. ते सर्व संबंधित ऍसिड तयार करतात.
2. वाष्पशील जवळजवळ सर्वच विषारी वायू आहेत. उदाहरणार्थ, हायड्रोजन सल्फाइड, मिथेन, सिलेन, फॉस्फिन आणि इतर. त्याच वेळी, ते खूप ज्वलनशील आहेत.
3. हायड्राइड्स ही धातू असलेली संयुगे असतात. ते क्षारांच्या वर्गाशी संबंधित आहेत.
4. हायड्रोक्साईड्स: बेस, ऍसिड आणि एम्फोटेरिक संयुगे. त्यात अपरिहार्यपणे एक किंवा अधिक हायड्रोजन अणू असतात. उदाहरण: NaOH, K 2, H 2 SO 4 आणि इतर.
5. हायड्रोजन हायड्रॉक्साइड. हे कंपाऊंड पाणी म्हणून ओळखले जाते. दुसरे नाव हायड्रोजन ऑक्साईड आहे. प्रायोगिक सूत्र असे दिसते - H 2 O.
6. हायड्रोजन पेरोक्साइड. हे एक मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे, ज्याचे सूत्र H 2 O 2 आहे.
7. असंख्य सेंद्रिय संयुगे: हायड्रोकार्बन्स, प्रथिने, चरबी, लिपिड, जीवनसत्त्वे, हार्मोन्स, आवश्यक तेले आणि इतर.

हे स्पष्ट आहे की आपण विचारात घेतलेल्या घटकाच्या संयुगांची विविधता खूप मोठी आहे. हे पुन्हा एकदा निसर्ग आणि मानवांसाठी तसेच सर्व सजीवांसाठी त्याच्या उच्च महत्त्वाची पुष्टी करते.

- हे सर्वोत्तम दिवाळखोर आहे

वर नमूद केल्याप्रमाणे, या पदार्थाचे सामान्य नाव पाणी आहे. दोन हायड्रोजन अणू आणि एक ऑक्सिजन, सहसंयोजक ध्रुवीय बंधांनी जोडलेले असतात. पाण्याचा रेणू हा द्विध्रुव आहे, हे त्याचे अनेक गुणधर्म स्पष्ट करते. विशेषतः, हे एक सार्वत्रिक दिवाळखोर आहे.

जलीय वातावरणात जवळजवळ सर्व रासायनिक प्रक्रिया घडतात. सजीवांमध्ये प्लास्टिक आणि ऊर्जा चयापचय च्या अंतर्गत प्रतिक्रिया देखील हायड्रोजन ऑक्साईड वापरून चालते.

पाणी हा ग्रहावरील सर्वात महत्वाचा पदार्थ मानला जातो. हे ज्ञात आहे की कोणताही सजीव त्याच्याशिवाय जगू शकत नाही. पृथ्वीवर ते एकत्रीकरणाच्या तीन अवस्थांमध्ये अस्तित्वात असू शकते:

• द्रव
• वायू (वाफ);
• घन (बर्फ).

रेणूमध्ये समाविष्ट असलेल्या हायड्रोजनच्या समस्थानिकेवर अवलंबून, तीन प्रकारचे पाणी वेगळे केले जाते.

1. प्रकाश किंवा प्रोटियम. वस्तुमान क्रमांक 1 सह समस्थानिक. सूत्र - H 2 O. सर्व जीव वापरतात हे नेहमीचे स्वरूप आहे.
2. ड्युटेरियम किंवा जड, त्याचे सूत्र D 2 O आहे. त्यात समस्थानिक 2 H आहे.
3. सुपर जड किंवा ट्रिटियम. सूत्र टी 3 ओ, समस्थानिक - 3 एच सारखे दिसते.

ग्रहावरील ताजे प्रोटियम पाण्याचे साठे खूप महत्वाचे आहेत. अनेक देशांमध्ये आधीच त्याची कमतरता आहे. पिण्याचे पाणी तयार करण्यासाठी खाऱ्या पाण्यावर प्रक्रिया करण्याच्या पद्धती विकसित केल्या जात आहेत.

हायड्रोजन पेरोक्साइड हा एक सार्वत्रिक उपाय आहे

हे कंपाऊंड, वर नमूद केल्याप्रमाणे, एक उत्कृष्ट ऑक्सिडायझिंग एजंट आहे. तथापि, मजबूत प्रतिनिधींसह तो पुनर्संचयित करणारा म्हणून देखील वागू शकतो. याव्यतिरिक्त, त्याचा एक स्पष्ट जीवाणूनाशक प्रभाव आहे.

या कंपाऊंडचे दुसरे नाव पेरोक्साइड आहे. या स्वरूपात ते औषधात वापरले जाते. प्रश्नातील संयुगाच्या क्रिस्टलीय हायड्रेटचे 3% द्रावण हे एक वैद्यकीय औषध आहे ज्याचा उपयोग लहान जखमांवर निर्जंतुकीकरण करण्याच्या उद्देशाने केला जातो. तथापि, हे सिद्ध झाले आहे की यामुळे जखमेच्या बरे होण्याची वेळ वाढते.

हायड्रोजन पेरॉक्साईडचा वापर रॉकेट इंधनात, उद्योगात निर्जंतुकीकरण आणि ब्लीचिंगसाठी आणि योग्य पदार्थांच्या निर्मितीसाठी फोमिंग एजंट म्हणून केला जातो (उदाहरणार्थ, फोम). याव्यतिरिक्त, पेरोक्साइड एक्वैरियम स्वच्छ करण्यास, केसांना ब्लीच करण्यास आणि दात पांढरे करण्यास मदत करते. तथापि, यामुळे ऊतींना हानी पोहोचते, म्हणून या हेतूंसाठी तज्ञांनी याची शिफारस केलेली नाही.

आवर्त सारणीमध्ये, हायड्रोजन घटकांच्या दोन गटांमध्ये स्थित आहे जे त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये पूर्णपणे विरुद्ध आहेत. हे वैशिष्ट्य ते पूर्णपणे अद्वितीय बनवते. हायड्रोजन हा केवळ एक घटक किंवा पदार्थ नाही तर अनेक जटिल संयुगांचा एक अविभाज्य भाग आहे, एक ऑर्गोजेनिक आणि बायोजेनिक घटक आहे. म्हणून, त्याचे गुणधर्म आणि वैशिष्ट्ये अधिक तपशीलवार पाहू या.

धातू आणि आम्लांच्या परस्परसंवादाच्या वेळी ज्वलनशील वायूचे प्रकाशन 16 व्या शतकात, म्हणजे विज्ञान म्हणून रसायनशास्त्राच्या निर्मितीदरम्यान दिसून आले. प्रसिद्ध इंग्रजी शास्त्रज्ञ हेन्री कॅव्हेंडिश यांनी 1766 पासून या पदार्थाचा अभ्यास केला आणि त्याला “दहनशील हवा” असे नाव दिले. जळल्यावर या वायूने ​​पाणी तयार केले. दुर्दैवाने, फ्लोगिस्टन (काल्पनिक "अल्ट्राफाइन मॅटर") च्या सिद्धांताचे वैज्ञानिक पालन केल्यामुळे त्याला योग्य निष्कर्षापर्यंत येण्यापासून रोखले.

फ्रेंच रसायनशास्त्रज्ञ आणि निसर्गशास्त्रज्ञ ए. लॅव्हॉइसियर यांनी अभियंता जे. म्युनियर आणि विशेष गॅसोमीटरच्या मदतीने 1783 मध्ये पाण्याचे संश्लेषण केले आणि नंतर गरम लोखंडासह पाण्याच्या वाफेचे विघटन करून त्याचे विश्लेषण केले. अशा प्रकारे, शास्त्रज्ञ योग्य निष्कर्षापर्यंत पोहोचू शकले. त्यांना आढळले की "ज्वलनशील हवा" हा केवळ पाण्याचा भाग नाही तर त्यातून मिळवता येते.

1787 मध्ये, Lavoisier ने सुचवले की अभ्यासाधीन वायू हा एक साधा पदार्थ आहे आणि त्यानुसार, प्राथमिक रासायनिक घटकांपैकी एक आहे. त्याने त्याला हायड्रोजन (ग्रीक शब्द हायडॉर - वॉटर + गेनाओ - मी जन्म देतो), म्हणजे "पाण्याला जन्म देणे" असे म्हटले.

"हायड्रोजन" हे रशियन नाव 1824 मध्ये रसायनशास्त्रज्ञ एम. सोलोव्हिएव्ह यांनी प्रस्तावित केले होते. पाण्याच्या रचनेच्या निर्धाराने "फ्लोगिस्टन सिद्धांत" समाप्त झाला. 18 व्या आणि 19 व्या शतकाच्या शेवटी, हे स्थापित केले गेले की हायड्रोजन अणू खूप हलका आहे (इतर घटकांच्या अणूंच्या तुलनेत) आणि त्याचे वस्तुमान अणू वस्तुमानांची तुलना करण्यासाठी मूलभूत एकक म्हणून घेतले गेले, 1 च्या बरोबरीचे मूल्य प्राप्त झाले.

भौतिक गुणधर्म

हायड्रोजन हा विज्ञानाला ज्ञात असलेला सर्वात हलका पदार्थ आहे (तो हवेपेक्षा 14.4 पट हलका आहे), त्याची घनता 0.0899 g/l (1 atm, 0 °C) आहे. ही सामग्री अनुक्रमे -२५९.१ डिग्री सेल्सिअस आणि -२५२.८ डिग्री सेल्सिअस तापमानात वितळते (घट्ट होते) आणि उकळते (द्रव बनते) (केवळ हेलियमचे उकळते आणि वितळण्याचे तापमान कमी असते).

हायड्रोजनचे गंभीर तापमान अत्यंत कमी आहे (-240 °C). या कारणास्तव, त्याचे द्रवीकरण ही एक जटिल आणि महाग प्रक्रिया आहे. पदार्थाचा गंभीर दाब 12.8 kgf/cm² आहे आणि गंभीर घनता 0.0312 g/cm³ आहे. सर्व वायूंमध्ये, हायड्रोजनची थर्मल चालकता सर्वाधिक असते: 1 atm आणि 0 °C वर ते 0.174 W/(mxK) च्या बरोबरीचे असते.

त्याच परिस्थितीत पदार्थाची विशिष्ट उष्णता क्षमता 14.208 kJ/(kgxK) किंवा 3.394 cal/(rx°C) आहे. हा घटक पाण्यात थोडा विरघळणारा आहे (1 atm आणि 20 °C वर सुमारे 0.0182 ml/g), परंतु बहुतेक धातूंमध्ये (Ni, Pt, Pa आणि इतर), विशेषतः पॅलेडियममध्ये (सुमारे 850 व्हॉल्यूम प्रति पीडी) .

नंतरचे गुणधर्म त्याच्या प्रसरण करण्याच्या क्षमतेशी संबंधित आहेत आणि कार्बन मिश्रधातूद्वारे (उदाहरणार्थ, स्टील) प्रसार कार्बनसह हायड्रोजनच्या परस्परसंवादामुळे मिश्रधातूचा नाश होऊ शकतो (या प्रक्रियेला डीकार्बोनायझेशन म्हणतात). द्रव अवस्थेत, पदार्थ खूप हलका असतो (घनता - 0.0708 g/cm³ at t° = -253 °C) आणि द्रव (त्याच परिस्थितीत चिकटपणा - 13.8 स्पॉइस).

अनेक संयुगांमध्ये, हा घटक सोडियम आणि इतर अल्कली धातूंप्रमाणे +1 व्हॅलेन्सी (ऑक्सिडेशन स्थिती) प्रदर्शित करतो. हे सहसा या धातूंचे ॲनालॉग मानले जाते. त्यानुसार, तो नियतकालिक प्रणालीचा गट I प्रमुख आहे. मेटल हायड्राइड्समध्ये, हायड्रोजन आयन नकारात्मक शुल्क प्रदर्शित करते (ऑक्सिडेशन स्थिती -1 आहे), म्हणजेच, Na+H- ची रचना Na+Cl- क्लोराईड सारखी असते. या आणि इतर काही तथ्यांनुसार (“H” आणि हॅलोजन या घटकाच्या भौतिक गुणधर्मांची समानता, सेंद्रिय संयुगेमधील हॅलोजनसह बदलण्याची क्षमता), हायड्रोजनचे नियतकालिक प्रणालीच्या सातव्या गटात वर्गीकरण केले जाते.

सामान्य परिस्थितीत, आण्विक हायड्रोजनची क्रिया कमी असते, थेट केवळ सर्वात सक्रिय नॉन-मेटल्स (फ्लोरीन आणि क्लोरीनसह, नंतरच्या प्रकाशात) सह एकत्रित होते. या बदल्यात, गरम केल्यावर ते अनेक रासायनिक घटकांशी संवाद साधते.

अणू हायड्रोजनने रासायनिक क्रियाकलाप वाढविला आहे (आण्विक हायड्रोजनच्या तुलनेत). ऑक्सिजनसह ते सूत्रानुसार पाणी बनवते:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

285.937 kJ/mol उष्णता किंवा 68.3174 kcal/mol (25 °C, 1 atm) सोडते. सामान्य तापमानाच्या परिस्थितीत, प्रतिक्रिया हळू हळू पुढे जाते आणि t° >= 550 °C वर ती अनियंत्रित असते. आकारमानानुसार हायड्रोजन + ऑक्सिजन मिश्रणाची स्फोटक मर्यादा 4–94% H₂ आहे आणि हायड्रोजन + वायु मिश्रण 4–74% H₂ आहे (H₂ चे दोन खंड आणि O₂ चे एक खंड यांचे मिश्रण याला विस्फोटक वायू म्हणतात).

हा घटक बहुतेक धातू कमी करण्यासाठी वापरला जातो, कारण तो ऑक्साईडमधून ऑक्सिजन काढून टाकतो:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H₂O,

CuO + H₂ = Cu + H₂O, इ.

हायड्रोजन वेगवेगळ्या हॅलोजनसह हायड्रोजन हॅलाइड्स बनवतो, उदाहरणार्थ:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

तथापि, फ्लोरिनवर प्रतिक्रिया देताना, हायड्रोजनचा स्फोट होतो (अंधारातही -252 डिग्री सेल्सिअस तापमानात हे घडते), ब्रोमाइन आणि क्लोरीनसह ते केवळ गरम किंवा प्रकाशित झाल्यावर आणि आयोडीनसह - गरम झाल्यावरच प्रतिक्रिया देते. नायट्रोजनशी संवाद साधताना, अमोनिया तयार होतो, परंतु केवळ उत्प्रेरक वर, भारदस्त दाब आणि तापमानात:

ЗН₂ + N₂ = 2NN₃.

गरम झाल्यावर, हायड्रोजन सल्फरसह सक्रियपणे प्रतिक्रिया देते:

H₂ + S = H₂S (हायड्रोजन सल्फाइड),

आणि टेल्युरियम किंवा सेलेनियमसह बरेच काही कठीण आहे. हायड्रोजन उत्प्रेरकाशिवाय शुद्ध कार्बनवर प्रतिक्रिया देतो, परंतु उच्च तापमानात:

2H₂ + C (निराकार) = CH₄ (मिथेन).

हा पदार्थ काही धातूंशी (अल्कली, क्षारीय पृथ्वी आणि इतर) थेट प्रतिक्रिया देतो, हायड्राइड तयार करतो, उदाहरणार्थ:

H₂ + 2Li = 2LiH.

हायड्रोजन आणि कार्बन मोनॉक्साईड (II) मधील परस्परसंवाद लक्षणीय व्यावहारिक महत्त्व आहेत. या प्रकरणात, दाब, तापमान आणि उत्प्रेरक यावर अवलंबून, भिन्न सेंद्रिय संयुगे तयार होतात: HCHO, CH₃OH, इ. प्रतिक्रिया दरम्यान असंतृप्त हायड्रोकार्बन्स संतृप्त होतात, उदाहरणार्थ:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

हायड्रोजन आणि त्याची संयुगे रसायनशास्त्रात अपवादात्मक भूमिका बजावतात. हे तथाकथित अम्लीय गुणधर्म ठरवते. प्रोटिक ऍसिडस्, विविध घटकांसह हायड्रोजन बंध तयार करतात, ज्याचा अनेक अजैविक आणि सेंद्रिय संयुगांच्या गुणधर्मांवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पडतो.

हायड्रोजन उत्पादन

या घटकाच्या औद्योगिक उत्पादनासाठी कच्च्या मालाचे मुख्य प्रकार म्हणजे तेल शुद्धीकरण वायू, नैसर्गिक ज्वलनशील आणि कोक ओव्हन वायू. हे इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे (ज्या ठिकाणी वीज उपलब्ध आहे अशा ठिकाणी) पाण्यापासून देखील मिळते. नैसर्गिक वायूपासून सामग्री तयार करण्याच्या सर्वात महत्वाच्या पद्धतींपैकी एक म्हणजे हायड्रोकार्बन्सचा उत्प्रेरक संवाद, मुख्यतः मिथेन, पाण्याच्या वाफेसह (तथाकथित रूपांतरण). उदाहरणार्थ:

CH₄ + H₂O = CO + ZN₂.

ऑक्सिजनसह हायड्रोकार्बन्सचे अपूर्ण ऑक्सीकरण:

CH₄ + ½O₂ = CO + 2H₂.

संश्लेषित कार्बन मोनॉक्साईड (II) चे रूपांतरण होते:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

नैसर्गिक वायूपासून तयार होणारा हायड्रोजन सर्वात स्वस्त आहे.

पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिससाठी, थेट प्रवाह वापरला जातो, जो NaOH किंवा KOH च्या द्रावणातून जातो (उपकरणांना गंज टाळण्यासाठी ऍसिडचा वापर केला जात नाही). प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत, सामग्री पाण्याच्या इलेक्ट्रोलिसिसद्वारे किंवा हायड्रोक्लोरिक ऍसिड आणि जस्त यांच्यातील अभिक्रियाच्या परिणामी प्राप्त होते. तथापि, सिलिंडरमध्ये तयार-तयार फॅक्टरी सामग्री अधिक वेळा वापरली जाते.

हे घटक तेल शुद्धीकरण वायू आणि कोक ओव्हन गॅसपासून वेगळे केले जाते आणि गॅस मिश्रणातील इतर सर्व घटक काढून टाकले जातात, कारण ते खोल थंड होण्याच्या वेळी अधिक सहजपणे द्रव बनतात.

ही सामग्री 18 व्या शतकाच्या शेवटी औद्योगिकरित्या तयार केली जाऊ लागली. पूर्वी ते फुगे भरण्यासाठी वापरले जायचे. याक्षणी, हायड्रोजनचा वापर उद्योगात, मुख्यतः रासायनिक उद्योगात, अमोनियाच्या उत्पादनासाठी मोठ्या प्रमाणावर केला जातो.

पदार्थाचे मोठ्या प्रमाणात ग्राहक मिथाइल आणि इतर अल्कोहोल, सिंथेटिक गॅसोलीन आणि इतर अनेक उत्पादनांचे उत्पादक आहेत. ते कार्बन मोनोऑक्साइड (II) आणि हायड्रोजनपासून संश्लेषणाद्वारे प्राप्त केले जातात. हायड्रोजनचा वापर जड आणि घन द्रव इंधन, चरबी इत्यादींच्या हायड्रोजनेशनसाठी, एचसीएलच्या संश्लेषणासाठी, पेट्रोलियम उत्पादनांचे हायड्रोट्रीटिंग, तसेच मेटल कटिंग/वेल्डिंगसाठी केला जातो. अणुऊर्जेसाठी सर्वात महत्वाचे घटक म्हणजे त्याचे समस्थानिक - ट्रिटियम आणि ड्युटेरियम.

हायड्रोजनची जैविक भूमिका

सजीवांच्या वस्तुमानाच्या सुमारे 10% वस्तुमान (सरासरी) या घटकातून येतात. हा पाण्याचा भाग आहे आणि प्रथिने, न्यूक्लिक ॲसिड, लिपिड्स आणि कार्बोहायड्रेट्ससह नैसर्गिक संयुगेचा सर्वात महत्त्वाचा गट आहे. ते कशासाठी वापरले जाते?

ही सामग्री निर्णायक भूमिका बजावते: प्रथिनांची स्थानिक रचना (चतुर्थांश) राखण्यासाठी, न्यूक्लिक ॲसिडच्या पूरकतेच्या तत्त्वाची अंमलबजावणी करण्यात (म्हणजे, अनुवांशिक माहितीची अंमलबजावणी आणि साठवण) आणि सर्वसाधारणपणे आण्विक "ओळख" मध्ये. पातळी

हायड्रोजन आयन H+ शरीरातील महत्त्वाच्या गतिमान प्रतिक्रियांमध्ये/प्रक्रियांमध्ये भाग घेते. यासह: जीवशास्त्रीय ऑक्सिडेशनमध्ये, जी जिवंत पेशींना ऊर्जा प्रदान करते, जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियांमध्ये, वनस्पतींमध्ये प्रकाशसंश्लेषणामध्ये, बॅक्टेरियाच्या प्रकाशसंश्लेषणामध्ये आणि नायट्रोजन स्थिरीकरणामध्ये, ऍसिड-बेस बॅलन्स आणि होमिओस्टॅसिस राखण्यासाठी, पडदा वाहतूक प्रक्रियांमध्ये. कार्बन आणि ऑक्सिजनसह, ते जीवनाच्या घटनेचा कार्यात्मक आणि संरचनात्मक आधार बनवते.

हायड्रोजन हा एक वायू आहे; तो आवर्त सारणीमध्ये प्रथम स्थानावर आहे. निसर्गात व्यापक असलेल्या या घटकाचे नाव लॅटिनमधून "पाणी निर्माण करणारे" असे भाषांतरित केले आहे. तर हायड्रोजनचे कोणते भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्म आपल्याला माहित आहेत?

हायड्रोजन: सामान्य माहिती

सामान्य परिस्थितीत, हायड्रोजनला चव नाही, गंध नाही, रंग नाही.

तांदूळ. 1. हायड्रोजनचे सूत्र.

अणूला एक इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा पातळी असल्याने, ज्यामध्ये जास्तीत जास्त दोन इलेक्ट्रॉन असू शकतात, नंतर स्थिर स्थितीसाठी अणू एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सिडेशन स्टेट -1) स्वीकारू शकतो किंवा एक इलेक्ट्रॉन (ऑक्सिडेशन स्टेट +1) सोडून देऊ शकतो, एक प्रदर्शन करतो. स्थिर व्हॅलेन्स I यामुळे हायड्रोजन या मूलद्रव्याचे चिन्ह केवळ IA (गट I चा मुख्य उपसमूह) अल्कली धातूंबरोबरच नाही तर गट VIIA (गट VII चा मुख्य उपसमूह) मध्ये देखील हॅलोजनसह ठेवलेले आहे. . हॅलोजन अणूंमध्ये बाह्य स्तर भरण्यासाठी एक इलेक्ट्रॉन देखील नसतो आणि ते, हायड्रोजनसारखे, नॉनमेटल असतात. हायड्रोजन संयुगांमध्ये सकारात्मक ऑक्सिडेशन स्थिती प्रदर्शित करते जेथे ते अधिक इलेक्ट्रोनेगेटिव्ह नॉनमेटल घटकांशी संबंधित असते आणि धातूसह संयुगेमध्ये नकारात्मक ऑक्सीकरण स्थिती असते.

तांदूळ. 2. नियतकालिक सारणीमध्ये हायड्रोजनचे स्थान.

हायड्रोजनमध्ये तीन समस्थानिक आहेत, त्यापैकी प्रत्येकाचे स्वतःचे नाव आहे: प्रोटियम, ड्यूटेरियम, ट्रिटियम. पृथ्वीवरील नंतरचे प्रमाण नगण्य आहे.

हायड्रोजनचे रासायनिक गुणधर्म

H2 या साध्या पदार्थामध्ये, अणूंमधील बंध मजबूत असतो (बॉन्ड एनर्जी 436 kJ/mol), त्यामुळे आण्विक हायड्रोजनची क्रिया कमी असते. सामान्य स्थितीत, ते केवळ अत्यंत प्रतिक्रियाशील धातूंवर प्रतिक्रिया देते आणि हायड्रोजनसह प्रतिक्रिया देणारा एकमेव नॉन-मेटल फ्लोरिन आहे:

F 2 + H 2 = 2HF (हायड्रोजन फ्लोराइड)

हायड्रोजन इतर साध्या (धातू आणि नॉन-मेटल्स) आणि जटिल (ऑक्साइड, अनिर्दिष्ट सेंद्रिय संयुगे) पदार्थांसह विकिरण आणि वाढलेल्या तापमानावर किंवा उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत प्रतिक्रिया देतो.

हायड्रोजन ऑक्सिजनमध्ये जळतो, लक्षणीय प्रमाणात उष्णता सोडतो:

2H 2 +O 2 =2H 2 O

हायड्रोजन आणि ऑक्सिजनचे मिश्रण (हायड्रोजनचे 2 खंड आणि ऑक्सिजनचे 1 खंड) प्रज्वलित केल्यावर हिंसकपणे स्फोट होतो आणि म्हणून त्याला विस्फोटक वायू म्हणतात. हायड्रोजनसह काम करताना, सुरक्षा नियमांचे पालन करणे आवश्यक आहे.

तांदूळ. 3. स्फोटक वायू.

उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत, वायू नायट्रोजनसह प्रतिक्रिया देऊ शकतो:

3H 2 +N 2 =2NH 3

- भारदस्त तापमान आणि दाबांवर ही प्रतिक्रिया उद्योगात अमोनिया तयार करते.

उच्च तापमानात, हायड्रोजन सल्फर, सेलेनियम आणि टेल्यूरियमसह प्रतिक्रिया करण्यास सक्षम आहे. आणि अल्कली आणि क्षारीय पृथ्वी धातूंशी संवाद साधताना, हायड्राइड्सची निर्मिती होते: 4.3. एकूण मिळालेले रेटिंग: 152.