Элемент водород начинает Периодическую систему – он имеет порядковый номер 1. Это самый легкий из химических элементов. Обладая уникальными свойствами, частично напоминающими свойства галогенов, частично – щелочных металлов, он оказывается расположенным и в первой, и в VII группах Периодической системы.
Строение водорода
Атом водорода имеет очень простое строение – в нем содержится всего один протон и один электрон. Отдавая электрон, атом приобретает степень окисления +1, а принимая его – степень окисления –1. Относительная атомная масса атома водорода равна 1. Однако в природе существуют и более тяжелые атомы водорода – дейтерий (содержит один нейтрон, поэтому его масса равна 2) и тритий (содержит два нейтрона, атомная масса равна 3).
Водород – самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле он уступает по распространенности кислороду, кремнию и некоторым другим элементам. Главное соединение водорода – вода. Также он содержится в природном газе, нефти, в некоторых минералах, в белках, жирах и углеводах.
Физические свойства
При обычных условиях водород – газ, состоящий из двухатомных молекул. Он не имеет ни цвета, ни запаха, мало растворим в воде (1,82 мл в 100 г воды при 20 ). При сильном сжатии и охлаждении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород кипит при –253°C, при этой температуре азот и кислород находятся в кристаллическом состоянии. Твердый водород образуется при охлаждении до –259°C.
Газообразный водород обладает рядом уникальных свойств. Благодаря маленькому радиусу атомы и молекулы водорода могут проникать через резину, стекло и даже через металлы. Некоторые металлы, например, платина и палладий растворять значительные количества газообразного водорода. Водород в 14,5 раз легче воздуха, 100 л водорода при 0 весят всего 9 г. Это самый легкий из газов и самое легкое вещество.
Химические свойства
При комнатной температуре реагирует лишь с фтором, а на свету – с хлором, при нагревании – с кислородом, серой, азотом, углеродом:
H + X = 2HX (X = F, Cl)
2H + O = 2HO,
H + S = HS,
3H + N = 2NH.
С кислородом и воздухом водород образует взрывчатые смеси. Особенно опасна смесь одного объема кислорода и двух объемов водорода. Ее называют гремучим газом.
При взаимодействии с щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды. Восстанавливает некоторые металлы из оксидов:
1)2P+3Ca=Ca₃PO₄ Ca₃PO₄+6H₂O=3Ca(OH)₂+2PH₃ 2PH₃+4O₂=P₂O₅+3H₂O P₂O₅+H₂O=2HPO₃ HPO₃+H₂O=H₃PO₄ 2)3NaOH+H₃PO₄=Na₃PO₄+3H₂O 3Na(+)+3OH(-)+3H(+)+PO₄(3-)=3Na(+)+PO₄(3-)+3H₂O 3OH(-)+3H(+)=3H₂O,сокращаем на 3,получается: OH(-)+H(+)=H₂O 2FeCl₃+3Ca(OH)₂=2Fe(OH)₃+3CaCl₂ 2Fe(3+)+6Cl(-)+3Ca(2+)+6OH(-)=2Fe(OH)₃+3Ca(2+)+6Cl(-) 2Fe(3+)+6OH(-)=2Fe(OH)3,сокращаем на 2,получается: Fe(3+)+3OH(-)=Fe(OH)3 3)NaNO3(не подвергается гидролизу,потому что образована сильной кислотой и основанием) FeCl₃-основана слабым основанием и сильной кислотой,гидролиз идет по катиону 1 ступень FeCl3+HOH⇔FeOHCl2+HCl Fe(3+)+3Cl(-)+H2O⇔FeOH(2+)+2Cl(-)+H(+)+Cl(-) Fe(3+)+H2O⇔FeOH(2+)+H(+) 2 ступень FeOHCl2+H2O⇔Fe(OH)2Cl+HCl FeOH(2+)+2Cl(-)+H2O⇔Fe(OH)2(+)+Cl(-)+H(+)+Cl(-) FeOH(2+)+H2O⇔Fe(OH)2(+)+H(+) 3 ступень Fe(OH)2Cl+H2O⇔Fe(OH)3+HCl Fe(OH)2(+)+Cl(-)+H2O⇔Fe(OH)3+H(+)+Cl(-) Fe(OH)2(+)+H2O⇔Fe(OH)3+H(+) KNO2-сильное основание,слабая кислота,гидролиз по аниону KNO2+HOH⇔KOH+HNO2 K(+)+NO2(-)+HOH⇔K(+)+OH(-)+HNO2 NO2(-)+HOH⇔HNO2+OH(-)
Водород, его физические и химические свойства
Элемент водород начинает Периодическую систему – он имеет порядковый номер 1. Это самый легкий из химических элементов. Обладая уникальными свойствами, частично напоминающими свойства галогенов, частично – щелочных металлов, он оказывается расположенным и в первой, и в VII группах Периодической системы.
Строение водорода
Атом водорода имеет очень простое строение – в нем содержится всего один протон и один электрон. Отдавая электрон, атом приобретает степень окисления +1, а принимая его – степень окисления –1. Относительная атомная масса атома водорода равна 1. Однако в природе существуют и более тяжелые атомы водорода – дейтерий (содержит один нейтрон, поэтому его масса равна 2) и тритий (содержит два нейтрона, атомная масса равна 3).
Водород – самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле он уступает по распространенности кислороду, кремнию и некоторым другим элементам. Главное соединение водорода – вода. Также он содержится в природном газе, нефти, в некоторых минералах, в белках, жирах и углеводах.
Физические свойства
При обычных условиях водород – газ, состоящий из двухатомных молекул. Он не имеет ни цвета, ни запаха, мало растворим в воде (1,82 мл в 100 г воды при 20 ). При сильном сжатии и охлаждении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород кипит при –253°C, при этой температуре азот и кислород находятся в кристаллическом состоянии. Твердый водород образуется при охлаждении до –259°C.
Газообразный водород обладает рядом уникальных свойств. Благодаря маленькому радиусу атомы и молекулы водорода могут проникать через резину, стекло и даже через металлы. Некоторые металлы, например, платина и палладий растворять значительные количества газообразного водорода. Водород в 14,5 раз легче воздуха, 100 л водорода при 0 весят всего 9 г. Это самый легкий из газов и самое легкое вещество.
Химические свойства
При комнатной температуре реагирует лишь с фтором, а на свету – с хлором, при нагревании – с кислородом, серой, азотом, углеродом:
H + X = 2HX (X = F, Cl)
2H + O = 2HO,
H + S = HS,
3H + N = 2NH.
С кислородом и воздухом водород образует взрывчатые смеси. Особенно опасна смесь одного объема кислорода и двух объемов водорода. Ее называют гремучим газом.
При взаимодействии с щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды. Восстанавливает некоторые металлы из оксидов:
Ca₃PO₄+6H₂O=3Ca(OH)₂+2PH₃
2PH₃+4O₂=P₂O₅+3H₂O
P₂O₅+H₂O=2HPO₃
HPO₃+H₂O=H₃PO₄
2)3NaOH+H₃PO₄=Na₃PO₄+3H₂O
3Na(+)+3OH(-)+3H(+)+PO₄(3-)=3Na(+)+PO₄(3-)+3H₂O
3OH(-)+3H(+)=3H₂O,сокращаем на 3,получается:
OH(-)+H(+)=H₂O
2FeCl₃+3Ca(OH)₂=2Fe(OH)₃+3CaCl₂
2Fe(3+)+6Cl(-)+3Ca(2+)+6OH(-)=2Fe(OH)₃+3Ca(2+)+6Cl(-)
2Fe(3+)+6OH(-)=2Fe(OH)3,сокращаем на 2,получается:
Fe(3+)+3OH(-)=Fe(OH)3
3)NaNO3(не подвергается гидролизу,потому что образована сильной кислотой и основанием)
FeCl₃-основана слабым основанием и сильной кислотой,гидролиз идет по катиону
1 ступень
FeCl3+HOH⇔FeOHCl2+HCl
Fe(3+)+3Cl(-)+H2O⇔FeOH(2+)+2Cl(-)+H(+)+Cl(-)
Fe(3+)+H2O⇔FeOH(2+)+H(+)
2 ступень
FeOHCl2+H2O⇔Fe(OH)2Cl+HCl
FeOH(2+)+2Cl(-)+H2O⇔Fe(OH)2(+)+Cl(-)+H(+)+Cl(-)
FeOH(2+)+H2O⇔Fe(OH)2(+)+H(+)
3 ступень
Fe(OH)2Cl+H2O⇔Fe(OH)3+HCl
Fe(OH)2(+)+Cl(-)+H2O⇔Fe(OH)3+H(+)+Cl(-)
Fe(OH)2(+)+H2O⇔Fe(OH)3+H(+)
KNO2-сильное основание,слабая кислота,гидролиз по аниону
KNO2+HOH⇔KOH+HNO2
K(+)+NO2(-)+HOH⇔K(+)+OH(-)+HNO2
NO2(-)+HOH⇔HNO2+OH(-)