La substància més important i estesa al nostre planeta és, per descomptat, l'aigua. Què es pot comparar amb ell en importància? Se sap que la vida a la Terra només es va fer possible amb l'arribada del líquid. Què és l'aigua (òxid d'hidrogen) des del punt de vista químic? En què consisteix i quines propietats té? Intentem entendre aquest article.
Hidrogen i els seus compostos
L'àtom més lleuger de tota la taula periòdica és l'hidrogen. També ocupa una doble posició, situant-se tant en el subgrup dels halògens com en el primer grup de metalls alcalins. Què explica aquestes característiques? L'estructura electrònica de la capa del seu àtom. Només té un electró, que és lliure de sortir i connectar-se un altre a si mateix, formant un parell i completant el nivell exterior.
És per això que els principals i únics estats d'oxidació d'aquest element són +1 i -1. Reacciona fàcilment amb metalls, formant hidrurs: compostos sòlids no volàtils semblants a la sal de color blanc.
No obstant això, l'hidrogen també forma fàcilment molècules volàtils de substàncies, que interactuen amb els no metalls. Per exemple:
- sulfur d'hidrogen H2S;
- metàCH4;
- silane SiH4 i altres.
En general, l'hidrogen forma molts compostos. Tanmateix, la substància més important en la qual s'inclou és l'òxid d'hidrogen, la fórmula del qual és H2O. Aquest és el compost més famós que fins i tot un estudiant de primària que encara no està familiaritzat amb la química reconeix per la fórmula. Després de tot, l'aigua (i aquest és l'òxid d'hidrogen més alt) no només és una substància comuna, sinó també una font de vida al nostre planeta.
El mateix nom de l'element reflecteix la seva essència principal: l'hidrogen, és a dir, "donar aigua". Com qualsevol altre òxid, aquest també és un compost binari amb una sèrie de propietats físiques i químiques. A més, hi ha característiques especials que distingeixen l'aigua de la resta de compostos.
També una classe important de compostos que formen hidrogen són els àcids, tant orgànics com minerals.
Propietats químiques de l'hidrogen
Des del punt de vista de l'activitat química, l'hidrogen és un agent reductor força fort. En moltes reaccions, presenta aquestes propietats. Tanmateix, quan interacciona amb metalls encara més forts, es converteix en un agent oxidant.
Molt important a la indústria és la interacció de l'hidrogen amb els òxids metàl·lics. Al cap i a la fi, aquesta és una de les maneres d'aconseguir aquest últim en estat pur. La hidrogentèrmia és un mètode metal·lúrgic per a la síntesi de metalls purs a partir dels seus òxids per reducció amb hidrogen.
La reacció de l'hidrogen amb l'òxid té la forma general següent:JoxOy + H2=H2O + jo.
Per descomptat, aquesta no és l'única manera de sintetitzar metalls purs. N'hi ha d' altres. Tanmateix, la reducció d'òxids amb hidrogen és un procés de producció energèticament bastant rendible i sense complicacions que ha trobat una àmplia aplicació.
També és interessant el fet que quan es barreja amb l'aire, el gas hidrogen pot formar una mescla altament explosiva. El seu nom és gas explosiu. Per fer-ho, la barreja s'ha de fer a una velocitat de dos volums d'hidrogen per cada oxigen.
L'aigua és òxid d'hidrogen
El fet que aquest òxid sigui molt important, ja ho hem comentat diverses vegades. Ara caracteritzem-ho en termes de química. Aquest compost pertany realment a aquesta classe de substàncies inorgàniques?
Per fer-ho, intentarà escriure la fórmula una mica diferent: H2O=HON. L'essència és la mateixa, el nombre d'àtoms és el mateix, però, ara és obvi que tenim hidròxid davant nostre. Quines propietats hauria de tenir? Considereu la dissociació del compost:
NON=H+ + OH-.
En conseqüència, les propietats són àcides, ja que els cations d'hidrogen estan presents a la solució. A més, no poden ser bàsics, perquè els àlcalis només formen metalls.
Per tant, un altre nom que té òxid d'hidrogen és un àcid que conté oxigen de la composició més senzilla. Com que aquests entrellaçats complexos són característics d'una molècula determinada, les seves propietats seran especials. I les propietats són repel·lidesl'estructura de la molècula, així que l'analitzarem.
L'estructura de la molècula d'aigua
Per primera vegada, Niels Bohr va pensar en aquest model, i és propietari de la primacia i l'autoria en aquesta matèria. Van instal·lar les característiques següents.
- La molècula d'aigua és un dipol, ja que els elements que la formen difereixen molt en electronegativitat.
- La seva forma triangular, hidrògens a la base i oxigen a la part superior.
- A causa d'aquesta estructura, aquesta substància és capaç de formar ponts d'hidrogen, tant entre molècules del mateix nom, com amb altres compostos que tenen un element fortament electronegatiu en la seva composició.
Vegeu com es veu esquemàticament l'òxid d'hidrogen en qüestió a la foto següent.
Propietats físiques de l'òxid d'hidrogen
Es poden identificar diverses característiques principals.
- Estat d'agregació: gasós - vapor, líquid, sòlid - neu, gel.
- Punt d'ebullició - 1000C (99, 974).
- Punt de fusió - 00C.
- L'aigua pot reduir-se quan s'escalfa a un interval de temperatura entre 0 i 40C. Això explica la formació de gel a la superfície, que té una densitat més baixa i la preservació de la vida sota el gruix de l'òxid d'hidrogen.
- Capacitat tèrmica alta però conductivitat tèrmica molt baixa.
- En estat líquid, l'òxid d'hidrogen presenta viscositat.
- Tensió superficial i formació de negatiuspotencial elèctric a la superfície de l'aigua.
Com hem assenyalat anteriorment, les característiques de les propietats depenen de l'estructura. Així que aquí. La capacitat de formar enllaços d'hidrogen ha donat lloc a trets similars en aquest compost.
Òxid d'hidrogen: propietats químiques
Des del punt de vista de la química, l'activitat de l'aigua és força elevada. Sobretot quan es tracta de reaccions acompanyades d'escalfament. Amb què pot reaccionar l'òxid d'hidrogen?
- Amb metalls, que en una sèrie de voltatges arriben a l'hidrogen. Al mateix temps, amb els més actius (fins a l'alumini), no es necessiten condicions especials, i els que tenen una capacitat reductora inferior reaccionen només amb vapor. Els que estan darrere de l'hidrogen no són capaços d'entrar en aquestes interaccions en absolut.
- Amb no metalls. No amb tothom, sinó amb la majoria. Per exemple, en una atmosfera de fluor, l'aigua crema amb una flama violeta. També és possible la reacció amb clor, carboni, silici i altres àtoms.
- Amb òxids metàl·lics (bàsics) i àcids (no metalls). Es formen àcids i àcids, respectivament. Entre els metalls, els representants dels dos primers grups dels subgrups principals són capaços d'aquestes reaccions, excepte el magnesi i el beril·li. Els no metalls que formen òxids àcids interaccionen amb l'aigua. L'excepció és la sorra del riu - SiO2.
L'equació de reacció de l'òxid d'hidrogen és com a exemple: SO3 + H2O=H2 SO4.
Estàs a la natura
Ja hem descobert que aquesta substància -el més estès al món. Denotem el percentatge en objectes.
- Al voltant del 70% del pes corporal dels humans i dels mamífers. Algunes fauna contenen aproximadament un 98% d'òxid d'hidrogen (meduses).
- 71% de la Terra està cobert d'aigua.
- La massa més gran és l'aigua dels oceans.
- Al voltant del 2% es troba a les glaceres.
- 0, 63% sota terra.
- 0,001% és atmosfèric (boira).
- El cos de les plantes és un 50% d'aigua, algunes espècies encara més.
- Molts compostos es produeixen com a hidrats cristal·lins que contenen aigua lligada.
Aquesta llista es pot continuar durant molt de temps, perquè és difícil recordar qualsevol cosa que no inclogui l'aigua o una vegada no. O format sense la participació d'aquest òxid.
Mètodes d'obtenció
L'obtenció d'òxid d'hidrogen no té cap valor industrial. Després de tot, és més fàcil utilitzar fonts ja fetes: rius, llacs i altres masses d'aigua que gastar una gran quantitat d'energia i reactius. Per tant, al laboratori només convé obtenir aigua destil·lada i molt pura.
Per a aquests propòsits, s'utilitzen determinats dispositius, com ara els cubs de destil·lació. Aquesta aigua és necessària per dur a terme moltes interaccions químiques, ja que l'aigua no tractada conté una gran quantitat d'impureses, sals i ions.
Rol biològic
Dir que l'aigua s'utilitza a tot arreu és un eufemisme. És impensable imaginar la teva vida sense aquesta connexió. Des delal matí i fins a la nit, una persona l'utilitza constantment tant per a finalitats domèstiques com industrials.
Les propietats de l'òxid d'hidrogen fan servir com a dissolvent universal. I no només al laboratori. Però també en els éssers vius, on cada segon tenen lloc milers de reaccions bioquímiques.
A més, l'aigua mateixa participa en moltes síntesis, també serveix com a subproducte resultant d'aquestes. Cada persona a la Terra passa per unes 50 tones d'aquesta substància sorprenent en 60 anys!
Oxid d'hidrogen utilitzat:
- en tots els sectors;
- medicina;
- síntesis químiques;
- en tot tipus d'indústries;
- necessitats de la llar;
- agricultura.
És difícil definir un àmbit de la vida en què es pugui prescindir d'aigua. Els únics éssers vius que no tenen òxid d'hidrogen en la seva composició i viuen sense ell són els virus. Per això és difícil per a una persona lluitar contra aquests organismes.
