Vodikov oksid: priprema i svojstva

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 05:19

Najvažnija i najrasprostranjenija supstanca na našoj planeti je, naravno, voda. Šta se može porediti s njim po važnosti? Poznato je da je život na Zemlji postao moguć tek pojavom tečnosti. Šta je voda (vodikov oksid) sa hemijske tačke gledišta? Od čega se sastoji i koja svojstva ima? Pokušajmo razumjeti ovaj članak.

Vodonik i njegova jedinjenja

Najlakši atom u cijelom periodnom sistemu je vodonik. Takođe zauzima dvostruku poziciju, nalazi se i u podgrupi halogena i u prvoj grupi alkalnih metala. Šta objašnjava takve karakteristike? Elektronska struktura ljuske njegovog atoma. Ima samo jedan elektron, koji je slobodan da napusti i pripoji još jedan za sebe, formirajući par i dovršavajući vanjski nivo.

Zato su glavna i jedina oksidaciona stanja ovog elementa +1 i -1. Lako reaguje sa metalima, formirajući hidride - čvrsta neisparljiva jedinjenja nalik solima bele boje.

Međutim, vodonik takođe lako formira hlapljive molekule supstanci, u interakciji sa nemetalima. Na primjer:

• vodonik sulfid H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ i drugi.

Generalno, vodonik formira dosta jedinjenja. Međutim, najvažnija supstanca u koju je uključen je vodonik oksid, čija je formula H₂O. Ovo je najpoznatije jedinjenje koje čak i osnovnoškolac koji još nije upoznat s hemijom prepoznaje po formuli. Uostalom, voda (a ovo je najveći vodonik oksid) nije samo uobičajena supstanca, već i izvor života na našoj planeti.

Samo ime elementa odražava njegovu glavnu suštinu - vodonik, odnosno "rađanje vode". Kao i svaki drugi oksid, i ovaj je binarno jedinjenje sa brojnim fizičkim i hemijskim svojstvima. Osim toga, postoje posebne karakteristike koje razlikuju vodu od svih ostalih jedinjenja.

Takođe važna klasa jedinjenja koja formiraju vodonik su kiseline, i organske i mineralne.

Hemijska svojstva vodonika

S tačke gledišta hemijske aktivnosti, vodonik je prilično jak redukcioni agens. U mnogim reakcijama pokazuje upravo takva svojstva. Međutim, u interakciji sa još jačim metalima, postaje oksidant.

Veoma važna u industriji je interakcija vodonika sa metalnim oksidima. Uostalom, ovo je jedan od načina da se potonji dobije u svom najčistijem obliku. Hidrogentermija je metalurška metoda za sintezu čistih metala iz njihovih oksida redukcijom sa vodonikom.

Reakcija vodonika sa oksidom ima sljedeći opći oblik:Me_xO_y + H₂=H₂O + ja.

Naravno, ovo nije jedini način da se sintetišu čisti metali. Ima i drugih. Međutim, redukcija oksida vodonikom je energetski prilično isplativ i nekompliciran proizvodni proces koji je našao široku primjenu.

Takođe je zanimljiva činjenica da kada se pomiješa sa zrakom, vodonik može formirati vrlo eksplozivnu smjesu. Ime mu je eksplozivni gas. Da bi se to postiglo, miješanje treba obaviti pri brzini od dvije zapremine vodonika po jednom kisiku.

Voda je vodonik oksid

Činjenicu da je ovaj oksid veoma važan, spomenuli smo već nekoliko puta. Hajde da ga sada okarakterišemo u smislu hemije. Da li ovo jedinjenje zaista pripada ovoj klasi neorganskih supstanci?

Da bi to uradio, pokušaće da napiše formulu malo drugačije: H₂O=HON. Suština je ista, broj atoma je isti, međutim, sada je očigledno da imamo hidroksid ispred sebe. Koja svojstva treba da ima? Razmotrite disocijaciju jedinjenja:

NON=H⁺ + OH^-.

Slijedom toga, svojstva su kisela, budući da su kationi vodonika prisutni u otopini. Osim toga, oni ne mogu biti bazični, jer alkalije formiraju samo metale.

Stoga, drugo ime koje ima vodonik oksid je kiselina koja sadrži kiseonik najjednostavnijeg sastava. Budući da su takva složena preplitanja karakteristična za datu molekulu, stoga će njena svojstva biti posebna. I svojstva se odbijajustrukturu molekula, pa ćemo je analizirati.

Struktura molekule vode

Prvi put, Niels Bohr je razmišljao o ovom modelu, i on je vlasnik primata i autorstva po ovom pitanju. Instalirali su sljedeće osobine.

1. Molekula vode je dipol, pošto se elementi koji je čine jako razlikuju po elektronegativnosti.
2. Njegov trokutasti oblik, vodonik na bazi i kiseonik na vrhu.
3. Zahvaljujući ovoj strukturi, ova supstanca je u stanju da formira vodonične veze, kako između istoimenih molekula, tako i sa drugim jedinjenjima koja imaju jako elektronegativan element u svom sastavu.

Pogledajte kako dotični vodonik oksid izgleda shematski na fotografiji ispod.

Fizička svojstva vodonik-oksida

Može se identifikovati nekoliko glavnih karakteristika.

1. Stanje agregacije: gasovito - para, tečno, čvrsto - snijeg, led.
2. Tačka ključanja - 100⁰C (99, 974).
3. Tačka topljenja - 0⁰C.
4. Voda se može skupiti kada se zagrije u temperaturnom rasponu od 0-4⁰C. Ovo objašnjava nastanak leda na površini, koji ima manju gustinu i očuvanje života ispod debljine vodonik oksida.
5. Visoki toplotni kapacitet, ali vrlo niska toplotna provodljivost.
6. U tečnom stanju, vodonik oksid pokazuje viskoznost.
7. Površinska napetost i stvaranje negativaelektrični potencijal na površini vode.

Kao što smo gore napomenuli, karakteristike svojstava zavise od strukture. Pa evo. Sposobnost formiranja vodoničnih veza dovela je do sličnih osobina ovog jedinjenja.

Vodikov oksid: hemijska svojstva

Sa stanovišta hemije, aktivnost vode je prilično visoka. Pogotovo kada su u pitanju reakcije praćene zagrijavanjem. Sa čime može reagovati vodonik oksid?

1. Sa metalima, koji su u nizu napona do vodonika. Istovremeno, kod najaktivnijih (do aluminijuma) nisu potrebni posebni uslovi, a oni sa nižom redukcionom sposobnošću reaguju samo sa parom. Oni koji stoje iza vodonika uopšte nisu sposobni da uđu u takve interakcije.
2. Sa nemetalima. Ne sa svima, već sa većinom. Na primjer, u atmosferi fluora, voda gori ljubičastim plamenom. Moguća je i reakcija sa hlorom, ugljenikom, silicijumom i drugim atomima.
3. Sa metalnim oksidima (baznim) i kiselim (nemetali). Nastaju alkalije i kiseline. Među metalima, predstavnici prve dvije grupe glavnih podgrupa su sposobni za takve reakcije, osim magnezija i berilija. Nemetali koji formiraju kisele okside u interakciji su s vodom. Izuzetak je riječni pijesak - SiO₂.

Reakciona jednadžba za vodonik oksid je kao primjer: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Širenje u prirodi

Već smo saznali da ova supstanca -najrasprostranjeniji u svijetu. Označimo postotak u objektima.

1. Oko 70% tjelesne težine ljudi i sisara. Neke faune su oko 98% vodonik oksida (meduze).
2. 71% Zemlje je prekriveno vodom.
3. Najveća masa je voda okeana.
4. Oko 2% nalazi se u glečerima.
5. 0, 63% underground.
6. 0,001% je atmosferski (magla).
7. Tijelo biljaka je 50% vode, neke vrste čak i više.
8. Mnoga jedinjenja se javljaju kao kristalni hidrati koji sadrže vezanu vodu.

Ova lista se može nastaviti još dugo, jer je teško zapamtiti nešto što ne uključuje vodu ili nekada nije. Ili formiran bez učešća ovog oksida.

Načini dobijanja

Dobijanje vodonik oksida nema industrijsku vrijednost. Uostalom, lakše je koristiti gotove izvore - rijeke, jezera i druge vodene površine nego trošiti ogromnu količinu energije i reagensa. Stoga je u laboratoriji prikladno nabaviti samo destilovanu, visoko čistu vodu.

U ove svrhe se koriste određeni uređaji, kao što su kocke za destilaciju. Takva voda je neophodna za izvođenje mnogih hemijskih interakcija, jer neobrađena voda sadrži veliku količinu nečistoća, soli, jona.

Biološka uloga

Reći da se voda koristi svuda je malo reći. Nezamislivo je zamisliti svoj život bez ove veze. Izujutro i do mraka, osoba ga stalno koristi i za kućne i industrijske svrhe.

Svojstva vodonik oksida znače njegovu upotrebu kao univerzalnog rastvarača. I ne samo u laboratoriji. Ali i u živim bićima, gdje se svake sekunde odvijaju hiljade biohemijskih reakcija.

Takođe, sama voda je učesnik u mnogim sintezama, takođe služi kao nusproizvod koji nastaje iz njih. Svaka osoba na Zemlji prođe kroz oko 50 tona ove nevjerovatne supstance za 60 godina!

Korišćeni vodikov oksid:

• u svim industrijama;
• medicina;
• hemijske sinteze;
• u svim vrstama industrija;
• potrebe domaćinstva;
• poljoprivreda.

Teško je definisati oblast života u kojoj možete bez vode. Jedina živa bića koja nemaju vodonik oksid u svom sastavu i žive bez njega su virusi. Zato se čovjek teško bori protiv ovih organizama.