Азотын хүчлийн нитритүүд. Азотын хүчил: химийн болон физик шинж чанар. Азотын хүчил ба нитритүүд

Устөрөгч H нь орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл элемент (массын 75 орчим%) бөгөөд дэлхий дээр хамгийн элбэг байдаг есдүгээрт ордог. Байгалийн хамгийн чухал устөрөгчийн нэгдэл бол ус юм.
Устөрөгч нь нэгдүгээр байрыг эзэлдэг үечилсэн хүснэгт(Z = 1). Энэ нь хамгийн энгийн атомын бүтэцтэй: атомын цөм нь 1 протон, хүрээлэгдсэн байдаг электрон үүл 1 электроноос бүрддэг.
Зарим нөхцөлд устөрөгч илэрдэг металл шинж чанар(электроныг өгдөг), бусад нь - металл бус (электроныг хүлээн авдаг).
Байгальд байдаг устөрөгчийн изотопууд нь: 1Н - протиум (цөм нь нэг протоноос бүрдэнэ), 2Н - дейтерий (D - цөм нь нэг протон, нэг нейтроноос бүрддэг), 3H - тритий (Т - цөм нь нэг протон, хоёроос бүрдэнэ. нейтрон).

Устөрөгчийн энгийн бодис

Устөрөгчийн молекул нь ковалент туйлшгүй холбоогоор холбогдсон хоёр атомаас бүрдэнэ.
Физик шинж чанар.Устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй, хоргүй хий юм. Устөрөгчийн молекул нь туйл биш юм. Тиймээс устөрөгчийн хий дэх молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч бага байдаг. Энэ нь буцалгах бага температурт (-252.6 0С) ба хайлах температурт (-259.2 0С) илэрдэг.
Устөрөгч нь агаараас хөнгөн, D (агаараар) = 0.069; усанд бага зэрэг уусдаг (2 эзлэхүүн H2 нь 100 эзлэхүүн H2O-д уусдаг). Тиймээс устөрөгчийг лабораторид гаргаж авахдаа агаар эсвэл усны нүүлгэн шилжүүлэлтийн аргаар цуглуулж болно.

Устөрөгчийн үйлдвэрлэл

Лабораторид:

1. Шингэрүүлсэн хүчлүүдийн металд үзүүлэх нөлөө:
Zn +2HCl → ZnCl 2 +H 2

2. Шүлтлэг ба хоорондын харилцан үйлчлэл металлуудусаар:
Ca +2H 2 O → Ca(OH) 2 +H 2

3. Гидридын гидролиз: Металл гидрид нь усаар амархан задарснаар харгалзах шүлт ба устөрөгчийг үүсгэдэг:
NaH +H 2 O → NaOH +H 2
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

4. Цайр, хөнгөн цагаан, цахиурт шүлтийн нөлөө:
2Al +2NaOH +6H 2 O → 2Na +3H 2
Zn +2KOH +2H 2 O → K 2 +H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. Усны электролиз. Усны цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлэхийн тулд түүнд электролит, жишээлбэл, NaOH, H 2 SO 4 эсвэл Na 2 SO 4 нэмнэ. Катод дээр 2 эзэлхүүн устөрөгч, анод дээр 1 эзлэхүүн хүчилтөрөгч үүсдэг.
2H 2 O → 2H 2 +O 2

Устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл

1. Уураар метаны хувиргалт, Ni 800 °C (хамгийн хямд):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

Нийтдээ:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. 1000 oС температурт халуун коксоор дамжин өнгөрөх усны уур:
C + H 2 O → CO + H 2
CO +H 2 O → CO 2 + H 2

Үүссэн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (IV) нь усанд шингэж, үйлдвэрлэлийн устөрөгчийн 50% нь ийм аргаар үүсдэг.

3. Метаныг төмөр, никелийн катализаторын оролцоотойгоор 350°С хүртэл халаах замаар:
CH 4 → C + 2H 2

4. Электролиз усан уусмалДагалдах бүтээгдэхүүн болох KCl эсвэл NaCl:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

Устөрөгчийн химийн шинж чанар

• Нэгдлүүдийн хувьд устөрөгч нь үргэлж моновалент байдаг. Энэ нь +1 исэлдэлтийн төлөвөөр тодорхойлогддог боловч металл гидридэд -1-тэй тэнцүү байна.
• Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомаас бүрдэнэ. Тэдгээрийн хоорондох холбоо үүсэх нь ерөнхий хос электрон H: H эсвэл H 2 үүссэнээр тайлбарлагддаг.
• Электронуудын ийм ерөнхий байдлын ачаар H 2 молекул нь бие даасан атомуудаас илүү эрч хүчтэй байдаг. 1 моль устөрөгчийн молекулыг атом болгон задлахын тулд 436 кЖ энерги зарцуулах шаардлагатай: H 2 = 2H, ∆H° = 436 кЖ/моль.
• Энэ нь молекул устөрөгчийн ердийн температурт харьцангуй бага идэвхжилтэй болохыг тайлбарладаг.
• Олон тооны бус металлын хувьд устөрөгч нь RH 4, RH 3, RH 2, RH зэрэг хийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

1) Галогентэй устөрөгчийн галидыг үүсгэдэг:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
Үүний зэрэгцээ фтороор дэлбэрч, зөвхөн гэрэлтүүлэх эсвэл халаахад хлор, бромтой, зөвхөн халах үед иодтой урвалд ордог.

2) Хүчилтөрөгчөөр:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
дулаан ялгаруулалттай. Хэвийн температурт урвал аажмаар явагддаг, 550 хэмээс дээш температурт тэсрэлт үүсдэг. 2 эзэлхүүн H 2 ба 1 эзэлхүүн O 2 хольцыг тэсэлгээний хий гэж нэрлэдэг.

3) Халах үед хүхэртэй хүчтэй урвалд ордог (селен, теллуртай харьцуулахад илүү хэцүү):
H 2 + S → H 2 S (хүхэрт устөрөгч),

4) Зөвхөн катализатор дээр аммиак үүсгэдэг азоттой, өндөр температур, даралттай үед:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) Өндөр температурт нүүрстөрөгчтэй:
2H 2 + C → CH 4 (метан)

6) Шүлт ба шүлтлэг шороон металуудтай гидрид үүсгэдэг (устөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис юм):
H 2 + 2Li → 2LiH
металл гидридэд устөрөгчийн ион сөрөг цэнэгтэй (исэлдэлтийн төлөв -1), өөрөөр хэлбэл Na + H гидрид - Na + Cl хлоридтой төстэй бүтээгдсэн -

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай:

7) Металлын ислүүдтэй (металлыг багасгахад ашигладаг):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
Синтезийн хий (устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн холимог) нь чухал ач холбогдолтой практик ач холбогдол, учир нь температур, даралт, катализатороос хамааран өөр өөр байдаг органик нэгдлүүд, жишээ нь HCHO, CH 3 OH болон бусад.

9) Ханаагүй нүүрсустөрөгч нь устөрөгчтэй урвалд орж, ханасан болно.
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2.

Устөрөгч (H) нь маш хөнгөн химийн элемент, дэлхийн царцдас дахь жингийн 0.9%, усанд 11.19% агууламжтай.

Устөрөгчийн шинж чанар

Энэ нь хөнгөн хийнүүдийн дунд эхнийх нь юм. Ердийн нөхцөлд энэ нь амтгүй, өнгөгүй, туйлын үнэргүй байдаг. Термосферт орохдоо жин багатай учир сансарт нисдэг.

Бүх орчлон ертөнцөд энэ нь хамгийн олон тооны химийн элемент юм (нийт бодисын массын 75%). Сансар огторгуйн олон одод бүхэлдээ үүнээс бүтсэн байдаг. Жишээлбэл, Нар. Үүний гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь устөрөгч юм. Мөн дулаан, гэрэл нь материалын цөмүүд нэгдэх үед энерги ялгарсны үр дүн юм. Мөн сансарт түүний молекулуудын янз бүрийн хэмжээ, нягтрал, температур бүхий бүхэл бүтэн үүлнүүд байдаг.

Физик шинж чанар

Өндөр температур, даралт нь түүний чанарыг эрс өөрчилдөг боловч хэвийн нөхцөлд:

Энэ нь бусад хийтэй харьцуулахад өндөр дулаан дамжуулалттай,

Хоргүй, усанд муу уусдаг,

0°С ба 1 атм.-д 0.0899 г/л нягттай,

-252.8°С температурт шингэн болж хувирна

-259.1°С-д хатуу болдог,

Шаталтын хувийн дулаан 120.9.106 Ж/кг.

Шингэн болон хувирах буюу хатуу төлөвөндөр даралт ба маш бага температур. Шингэрүүлсэн төлөвт энэ нь шингэн, хөнгөн байдаг.

Химийн шинж чанар

Даралт болон хөргөлтийн үед (-252.87 хэм) устөрөгч шингэн төлөвт ордог бөгөөд энэ нь бусад аналогиас илүү хөнгөн жинтэй байдаг. Энэ нь хийн хэлбэрээс бага зай эзэлнэ.

Энэ нь ердийн металл биш юм. Лабораторид металыг (цайры, төмөр гэх мэт) шингэрүүлсэн хүчилтэй урвалд оруулснаар үйлдвэрлэдэг. Хэвийн нөхцөлд энэ нь идэвхгүй бөгөөд зөвхөн идэвхтэй металл бустай урвалд ордог. Устөрөгч нь хүчилтөрөгчийг исэлээс салгаж, нэгдлээс металлыг багасгаж чаддаг. Энэ болон түүний хольцууд үүсдэг устөрөгчийн холбоозарим элементүүдтэй.

Уг хий нь этанол болон олон металл, ялангуяа палладийд маш сайн уусдаг. Мөнгө нь уусдаггүй. Устөрөгч нь хүчилтөрөгч эсвэл агаарт шатах, галогентэй харилцан үйлчлэх үед исэлдэж болно.

Хүчилтөрөгчтэй нэгдэх үед ус үүсдэг. Хэрэв температур хэвийн бол 550 хэмээс дээш байвал урвал аажмаар явагддаг (энэ нь тэсрэх хий болж хувирдаг).

Байгаль дахь устөрөгчийг олох

Хэдийгээр манай гариг ​​дээр устөрөгч маш их байдаг ч цэвэр хэлбэрээр нь олоход амаргүй. Галт уулын дэлбэрэлт, газрын тосны олборлолт, органик бодис задрах үед бага зэрэг олж болно.

Нийт дүнгийн талаас илүү хувь нь устай найрлагад байдаг. Энэ нь мөн газрын тос, төрөл бүрийн шавар, шатамхай хий, амьтан, ургамлын бүтцэд (амьд эс бүрт агуулагдах атомын тоогоор 50% байдаг) багтдаг.

Байгаль дахь устөрөгчийн эргэлт

Жил бүр асар их хэмжээний (тэрбум тонн) ургамлын үлдэгдэл ус, хөрсөнд задардаг бөгөөд энэ задрал нь агаар мандалд асар их хэмжээний устөрөгчийг ялгаруулдаг. Мөн нянгаар үүсгэгдсэн исгэх, шатаах үед ялгарч, хүчилтөрөгчтэй хамт усны эргэлтэнд оролцдог.

Устөрөгчийн хэрэглээ

Элементийг хүн төрөлхтөн үйл ажиллагаандаа идэвхтэй ашигладаг тул бид үүнийг олж авч сурсан аж үйлдвэрийн цар хүрээУчир нь:

Цаг уур, химийн үйлдвэрлэл;

маргарин үйлдвэрлэл;

Пуужингийн түлш (шингэн устөрөгч);

Цахилгаан үүсгүүрийг хөргөх цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэр;

Металл гагнах, зүсэх.

Нийлэг бензин (бага чанарын түлшний чанарыг сайжруулахын тулд), аммиак, устөрөгчийн хлорид, спирт болон бусад материалыг үйлдвэрлэхэд их хэмжээний устөрөгчийг ашигладаг. Цөмийн энергиизотопуудыг идэвхтэй ашигладаг.

"Устөрөгчийн хэт исэл" эмийг металлурги, электроникийн үйлдвэрлэл, целлюлоз, цаасны үйлдвэрлэл, цагаан хэрэглэл, хөвөн даавууг цайруулах, үсний будаг, гоо сайхны бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, полимер үйлдвэрлэх, шархыг эмчлэхэд өргөн хэрэглэдэг.

Энэ хийн "тэсрэх" шинж чанар нь үхлийн аюултай зэвсэг болж чадна. устөрөгчийн бөмбөг. Түүний дэлбэрэлт нь асар их хэмжээний цацраг идэвхт бодис ялгаруулж, бүх амьд биетийг сүйтгэдэг.

Шингэн устөрөгч ба арьсхүнд, өвдөлттэй хөлдөлтийг заналхийлж байна.

Лекц 29

Устөрөгч. Ус

Лекцийн тойм:

Ус. Химийн болон физик шинж чанар

Байгаль дахь устөрөгч ба усны үүрэг

Устөрөгчийг химийн элемент болгон

Устөрөгч бол Д.И.Менделеевийн үелэх системийн цорын ганц элемент бөгөөд байршил нь тодорхойгүй байна. Түүний химийн тэмдэг нь үечилсэн системд хоёр удаа бичигдсэн байдаг: IA ба VIIA бүлэгт хоёуланд нь. Үүнийг устөрөгч нь хоёуланг нь нэгтгэдэг хэд хэдэн шинж чанартай байдагтай холбон тайлбарладаг шүлтлэг металлууд, ба галогентэй (Хүснэгт 14).

Хүснэгт 14

Устөрөгчийн шинж чанарыг шүлтлэг металл ба галогенийн шинж чанаруудтай харьцуулах

Шүлтлэг металлуудтай ижил төстэй байдал	Галогентэй төстэй байдал
Гадна талд эрчим хүчний түвшинУстөрөгчийн атом нь нэг электрон агуулдаг. Устөрөгч нь s элемент юм	Гадны болон цорын ганц түвшин дуусахаас өмнө устөрөгчийн атомууд нь галоген атомууд шиг нэг электрон дутагдалтай байдаг.
Устөрөгч нь багасгах шинж чанартай байдаг. Исэлдэлтийн үр дүнд устөрөгч нь +1 нэгдлүүдэд ихэвчлэн олддог исэлдэлтийн төлөвийг авдаг	Галогенийн нэгэн адил устөрөгч нь шүлт ба шүлтлэг металлын нэгдлүүдийн исэлдэлтийн төлөвтэй -1 бөгөөд энэ нь түүний исэлдүүлэх шинж чанар.
Металл болор тортой хатуу устөрөгч огторгуйд байдаг гэж үздэг.	Фтор, хлорын нэгэн адил устөрөгч нь хэвийн нөхцөлд хий юм. Түүний молекулууд нь галоген молекулууд шиг хоёр атомт бөгөөд ковалент туйлшгүй холбоогоор үүсдэг.

Байгальд устөрөгч нь массын тоо 1, 2, 3-тай гурван изотоп хэлбэрээр байдаг: протиум 1 1 H, дейтерий 2 1 D, тритий 3 1 Т. Эхний хоёр нь тогтвортой изотопууд, гурав дахь нь цацраг идэвхт бодис юм. Байгалийн изотопын холимогт протиум давамгайлдаг. H: D: T изотопуудын тоон харьцаа нь 1: 1.46 10 -5: 4.00 10 -15 байна.

Устөрөгчийн изотопуудын нэгдлүүд нь бие биенээсээ шинж чанараараа ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, хөнгөн протиумын усны буцалгах ба хөлдөх цэгүүд (H 2 O) - 100 ° C ба 0 ° C, дейтерийн ус (D 2 O) - 101.4 ° C ба 3.8 ° C байна. Урвалын хурд: хөнгөн ус нь хүнд уснаас өндөр байдаг.

Орчлон ертөнцөд устөрөгч нь хамгийн түгээмэл элемент бөгөөд энэ нь Орчлон ертөнцийн массын 75% буюу бүх атомын 90 гаруй хувийг эзэлдэг. Устөрөгч нь дэлхийн хамгийн чухал геологийн бүрхүүл болох гидросфер дэх усны нэг хэсэг юм.

Устөрөгч нь нүүрстөрөгчийн хамт бүх органик бодисыг үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл энэ нь дэлхийн амьд бүрхүүлийн нэг хэсэг болох биосфер юм. IN дэлхийн царцдас- литосфер - устөрөгчийн массын агууламж ердөө 0.88%, өөрөөр хэлбэл бүх элементүүдийн дунд 9-р байранд ордог. Дэлхийн агаарын бүрхүүл - агаар мандал нь нийт эзлэхүүний саяны нэгээс бага хувийг эзэлдэг бөгөөд энэ нь молекул устөрөгчийн эзлэх хувь юм. Энэ нь зөвхөн агаар мандлын дээд давхаргад байдаг.

Устөрөгчийн үйлдвэрлэл ба хэрэглээ

Устөрөгчийг анх 16-р зуунд дундад зууны үеийн эмч, алхимич Парацельс төмрийн хавтанг усанд дүрэх замаар гаргаж авчээ. хүхрийн хүчил, мөн 1766 онд Английн химич Хенри Кавендиш устөрөгч нь зөвхөн төмрийг хүхрийн хүчилтэй харьцахаас гадна бусад металлыг бусад хүчлүүдтэй харилцан үйлчлэлд оруулснаар устөрөгч үүсдэг болохыг баталжээ. Кавендиш мөн анх удаа устөрөгчийн шинж чанарыг тодорхойлсон.

IN лаборатори нөхцөлд устөрөгчийг олж авдаг:

1. Хүчилтэй металлын харилцан үйлчлэл:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын устай харилцан үйлчлэл

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

IN аж үйлдвэр Устөрөгчийг дараахь аргаар олж авдаг.

1. Давс, хүчил, шүлтийн усан уусмалын электролиз.Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг шийдэл ширээний давс:

2NaCl + 2H 2 O →el. одоогийн H 2 + Cl 2 + NaOH

2. Усны уурыг халуун коксоор багасгах:

C + H 2 O → t CO + H 2

Үүссэн нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгчийн хольцыг нэрлэдэг усны хий (синтезийн хий),янз бүрийн химийн бүтээгдэхүүн (аммиак, метанол гэх мэт) нийлэгжүүлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Устөрөгчийг усны хийнээс салгахын тулд усны уураар халаахад нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл болгон хувиргадаг.

CO + H 2 → t CO 2 + H 2

3. Метаныг халаахусны уур ба хүчилтөрөгчийн дэргэд. Энэ арга нь одоогоор гол нь:

2CH 4 + O 2 + 2H 2 O → t 2CO 2 + 6H 2

Устөрөгчийг дараахь зорилгоор өргөн ашигладаг.

1. аммиак ба устөрөгчийн хлоридын үйлдвэрлэлийн синтез;

2. синтезийн хийн нэг хэсэг болгон метанол болон синтетик шингэн түлш авах (2 эзэлхүүн устөрөгч, 1 эзэлхүүн CO);

3. газрын тосны фракцыг гидроклиринг хийх, гидрокрекинг хийх;

4. шингэн өөх тосыг устөрөгчжүүлэх;

5. металл зүсэх, гагнах;

6. тэдгээрийн исэлээс вольфрам, молибден, рений авах;

7. түлш болгон сансрын хөдөлгүүр.

8. Термоядролын реакторуудад устөрөгчийн изотопыг түлш болгон ашигладаг.

Физик ба химийн шинж чанарустөрөгч

Устөрөгч нь өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий юм. Нягт №. 0.09 г/л (агаараас 14 дахин хөнгөн). Устөрөгч нь усанд муу уусдаг (100 эзэлхүүн усанд ердөө 2 боть хий), харин d-металууд - никель, цагаан алт, палладий (нэг эзэлхүүн палладийд 900 хүртэлх хэмжээний устөрөгч уусдаг) сайн шингэдэг.

IN химийн урвалУстөрөгч нь багасгах, исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Ихэнх тохиолдолд устөрөгч нь бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

1. Металл бус металлуудтай харилцан үйлчлэх. Металл бус устөрөгч нь дэгдэмхий бодис үүсгэдэг устөрөгчийн нэгдлүүд(25-р лекцийг үзнэ үү).

Галогентэйурвалын хурд ба нөхцөл нь фтороос иод хүртэл харилцан адилгүй байдаг: фтортой устөрөгч нь харанхуйд ч тэсрэх урвалд ордог, хлортой урвал нь гэрлээр бага зэрэг туяарах замаар нэлээд тайван явагддаг, бром, иодтой урвал нь буцах боломжтой бөгөөд зөвхөн халаахад л тохиолддог.

H 2 + F 2 → 2HF

H 2 + Cl 2 → hν 2HCl

H 2 + I 2 → t 2HI

Хүчилтөрөгчөөрба хүхрийн устөрөгч нь бага зэрэг халаахад урвалд ордог. Хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн 1:2 харьцаатай холимогийг нэрлэдэг тэсрэх хий:

H 2 + O 2 → t H 2 O

H 2 + S → t H 2 S

Азот, фосфор, нүүрстөрөгчтэйурвал нь дулаан, өндөр даралт, катализаторын дэргэд явагддаг. Урвал нь буцаах боломжтой:

3H 2 + N 2 → cat., p, t2NH 3

2H 2 + 3P → cat., p, t3PH 3

H 2 + C → cat., p, t CH 4

2. Нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцан үйлчлэх.Өндөр температурт устөрөгч нь металыг исэлээс нь бууруулдаг.

CuO + H 2 → t Cu + H 2 O

3. At шүлтлэг ба шүлтлэг шороон металлуудтай харилцан үйлчлэлУстөрөгч нь исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг:

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

4. -тэй харилцах органик бодисууд. Устөрөгч нь олон органик бодисуудтай идэвхтэй харилцан үйлчилдэг ийм урвалыг устөрөгчийн урвал гэж нэрлэдэг. Ийм урвалыг "Органик хими" цуглуулгын III хэсэгт илүү дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.

Устөрөгч нь хий юм; энэ нь үечилсэн системд нэгдүгээрт ордог. Байгальд өргөн тархсан энэ элементийн нэрийг Латин хэлнээс "ус үүсгэгч" гэж орчуулдаг. Тэгэхээр бид устөрөгчийн физик, химийн ямар шинж чанарыг мэддэг вэ?

Устөрөгч: ерөнхий мэдээлэл

Хэвийн нөхцөлд устөрөгч нь амтгүй, үнэргүй, өнгөгүй байдаг.

Цагаан будаа. 1. Устөрөгчийн томъёо.

Атом нь хамгийн ихдээ хоёр электрон агуулж болох нэг электрон энергийн түвшинтэй байдаг тул тогтвортой төлөвийн хувьд атом нэг электроныг (исэлдэлтийн төлөв -1) хүлээн авах эсвэл нэг электроныг (исэлдэлтийн төлөв +1) өгөх боломжтой. тогтмол валент I Ийм учраас устөрөгчийн элементийн тэмдгийг зөвхөн IA бүлэгт (I бүлгийн үндсэн дэд бүлэг) шүлтлэг металлын хамт төдийгүй VIIA бүлэгт (VII бүлгийн үндсэн дэд бүлэг) галогентэй хамт байрлуулсан байдаг. . Галоген атомуудад гаднах түвшинг дүүргэх нэг электрон дутагдалтай байдаг бөгөөд тэдгээр нь устөрөгчийн нэгэн адил металл бус байдаг. Устөрөгч нь илүү цахилгаан сөрөг металл бус элементүүдтэй холбоотой нэгдлүүдэд эерэг исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг ба металлтай нэгдлүүдэд сөрөг исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Цагаан будаа. 2. Үелэх систем дэх устөрөгчийн байршил.

Устөрөгч нь гурван изотоптой бөгөөд тус бүр нь өөрийн гэсэн нэртэй байдаг: протиум, дейтерий, тритий. Дэлхий дээрх сүүлийнх нь маш бага юм.

Устөрөгчийн химийн шинж чанар

IN энгийн асуудалАтомуудын хоорондох H 2 холбоо нь хүчтэй (бондын энерги 436 кЖ/моль), тиймээс молекул устөрөгчийн идэвхжил бага байдаг. Хэвийн нөхцөлд энэ нь зөвхөн маш идэвхтэй металлуудтай урвалд ордог бөгөөд устөрөгчтэй урвалд ордог цорын ганц металл бус нь фтор юм.

F 2 +H 2 =2HF (фтор устөрөгч)

Устөрөгч нь бусад энгийн (металл ба металл бус) болон нийлмэл (оксид, тодорхойгүй органик нэгдлүүд) бодисуудтай цацраг туяа, температурын өсөлт, эсвэл катализаторын оролцоотойгоор урвалд ордог.

Устөрөгч нь хүчилтөрөгчөөр шатаж, их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.

2H 2 +O 2 =2H 2 O

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимог (2 боть устөрөгч ба 1 боть хүчилтөрөгч) гал асаах үед хүчтэй дэлбэрдэг тул тэсрэх хий гэж нэрлэдэг. Устөрөгчтэй ажиллахдаа аюулгүй байдлын дүрмийг дагаж мөрдөх ёстой.

Цагаан будаа. 3. Тэсрэх аюултай хий.

Катализатор байгаа тохиолдолд хий нь азоттой урвалд орж болно.

3H 2 + N 2 = 2NH 3

– Өндөр температур, даралт дахь энэхүү урвал нь үйлдвэрлэлд аммиак үүсгэдэг.

Нөхцөл байдалд өндөр температурустөрөгч нь хүхэр, селен, теллуртай урвалд орох чадвартай. ба шүлтлэг болон шүлтлэг шороон металлуудтай харилцан үйлчлэх үед гидрид үүсэх: 4.3. Хүлээн авсан нийт үнэлгээ: 186.

Тогтмол системд энэ нь өөрийн гэсэн тодорхой байр суурьтай байдаг бөгөөд энэ нь түүний үзүүлж буй шинж чанарыг илэрхийлж, түүний тухай өгүүлдэг цахим бүтэц. Гэсэн хэдий ч эдгээрийн дотор хоёр эсийг нэгэн зэрэг эзэлдэг нэг тусгай атом байдаг. Энэ нь шинж чанараараа бүрэн эсрэг тэсрэг элементийн хоёр бүлэгт байрладаг. Энэ бол устөрөгч юм. Иймэрхүү онцлог нь түүнийг өвөрмөц болгодог.

Устөрөгч нь зөвхөн элемент төдийгүй энгийн бодис юм бүрэлдэхүүн хэсэголон нарийн төвөгтэй нэгдлүүд, биоген ба органоген элемент. Тиймээс түүний шинж чанар, шинж чанарыг илүү нарийвчлан авч үзье.

Устөрөгчийг химийн элемент болгон

Устөрөгч нь 1-р бүлгийн элемент юм үндсэн дэд бүлэг, түүнчлэн эхний жижиг хугацаанд үндсэн дэд бүлгийн долоо дахь бүлэг. Энэ үе нь зөвхөн хоёр атомаас бүрддэг: гелий ба бидний авч үзэж буй элемент. Үелэх систем дэх устөрөгчийн байрлалын үндсэн шинж чанаруудыг тайлбарлая.

1. Устөрөгчийн атомын тоо 1, электронуудын тоо ижил, үүний дагуу протоны тоо ижил байна. Атомын масс - 1.00795. Энэ элементийн массын тоо 1, 2, 3-тай гурван изотоп байдаг. Гэсэн хэдий ч устөрөгчийн хувьд масс нэгээр нэмэгдвэл тэр даруй хоёр дахин нэмэгддэг тул тэдгээрийн шинж чанар нь маш өөр юм.
2. Гаднах гадаргуу дээрээ зөвхөн нэг электрон агуулдаг нь исэлдэлтийн болон хоёуланг нь амжилттай харуулах боломжийг олгодог нөхөн сэргээх шинж чанар. Нэмж дурдахад, электрон хандивласны дараа энэ нь үүсэхэд оролцдог чөлөөт тойрог замд үлддэг химийн холбоодонор-хүлээн авагч механизмын дагуу.
3. Устөрөгч нь хүчтэй бууруулагч бодис юм. Тиймээс түүний гол газар нь хамгийн их толгойлдог үндсэн дэд бүлгийн эхний бүлэг гэж тооцогддог идэвхтэй металлууд- шүлтлэг.
4. Гэсэн хэдий ч метал гэх мэт хүчтэй бууруулагч бодисуудтай харилцан үйлчлэх үед энэ нь электроныг хүлээн авах исэлдүүлэгч бодис байж болно. Эдгээр нэгдлүүдийг гидрид гэж нэрлэдэг. Энэ шинж чанарын дагуу энэ нь ижил төстэй галогенуудын дэд бүлгийг тэргүүлдэг.
5. Маш жижигхэн баярлалаа атомын масс, устөрөгчийг хамгийн хөнгөн элемент гэж үздэг. Нэмж дурдахад түүний нягтрал нь маш бага тул хөнгөн байдлын жишиг үзүүлэлт юм.

Тиймээс устөрөгчийн атом нь бусад бүх элементүүдээс ялгаатай нь бүрэн өвөрмөц элемент болох нь тодорхой юм. Үүний үр дүнд түүний шинж чанарууд нь бас онцгой бөгөөд үр дүнд нь энгийн байдаг нарийн төвөгтэй бодисуудмаш чухал. Тэднийг цааш нь авч үзье.

Энгийн бодис

Хэрэв бид энэ элементийг молекул гэж ярих юм бол энэ нь хоёр атомт гэж хэлэх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, устөрөгч (энгийн бодис) нь хий юм. Түүний эмпирик томьёо нь H2 гэж бичигдэх ба график томьёо нь нэг сигма H-H хамаарлаар бичигдэнэ. Атомуудын хоорондын холбоо үүсэх механизм нь ковалент туйлшралгүй байдаг.

1. Уурын метаныг шинэчлэх.
2. Нүүрс хийжүүлэх - үйл явц нь нүүрсийг 1000 0 С хүртэл халааж, устөрөгч болон нүүрстөрөгчийн өндөр агууламжтай нүүрс үүсгэдэг.
3. Электролиз. Энэ аргаХайлмал нь катод руу ус урсахад хүргэдэггүй тул зөвхөн янз бүрийн давсны усан уусмалд ашиглаж болно.

Устөрөгч үйлдвэрлэх лабораторийн аргууд:

1. Металлын гидридийн гидролиз.
2. Идэвхтэй металл ба дунд идэвхжилд шингэрүүлсэн хүчлүүдийн нөлөө.
3. Шүлт ба шүлтлэг шороон металлын устай харилцан үйлчлэл.

Үүсгэсэн устөрөгчийг цуглуулахын тулд та туршилтын хоолойг дээш нь доош нь барих хэрэгтэй. Эцсийн эцэст, энэ хийг жишээлбэл, ижил аргаар цуглуулж болохгүй. нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Энэ бол устөрөгч, агаараас хамаагүй хөнгөн юм. Энэ нь хурдан ууршдаг бөгөөд агаартай холилдоход их хэмжээгээр дэлбэрдэг. Тиймээс туршилтын хоолойг эргүүлэх хэрэгтэй. Үүнийг дүүргэсний дараа резинэн таглаагаар хаалттай байх ёстой.

Цуглуулсан устөрөгчийн цэвэр байдлыг шалгахын тулд хүзүүндээ шүдэнз авчрах хэрэгтэй. Хэрэв алга ташилт нь уйтгартай, чимээгүй байвал хий нь цэвэр, агаарын бохирдол багатай гэсэн үг юм. Хэрэв энэ нь чанга, исгэрч байвал энэ нь бохир, их хэмжээний гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй байдаг.

Ашиглалтын талбарууд

Устөрөгчийг шатаах үед маш их хэмжээгээр ялгардаг их тооэрчим хүч (дулаан), энэ хий нь хамгийн ашигтай түлш гэж тооцогддог. Үүнээс гадна байгаль орчинд ээлтэй. Гэсэн хэдий ч өнөөг хүртэл энэ чиглэлээр түүний хэрэглээ хязгаарлагдмал байна. Энэ нь реактор, хөдөлгүүр, зөөврийн төхөөрөмж, түүнчлэн орон сууцны халаалтын зууханд түлш болгон ашиглахад тохиромжтой цэвэр устөрөгчийг нийлэгжүүлэх талаар сайн бодож амжаагүй, шийдэгдээгүй асуудлуудтай холбоотой юм.

Эцсийн эцэст, энэ хий үйлдвэрлэх арга нь нэлээд үнэтэй тул эхлээд синтезийн тусгай аргыг боловсруулах шаардлагатай. Энэ нь бүтээгдэхүүнийг их хэмжээгээр, хамгийн бага зардлаар авах боломжийг танд олгоно.

Бидний авч үзэх гэж буй хийн хэд хэдэн үндсэн чиглэлүүд байдаг.

1. Химийн синтез. Устөрөгчийг саван, маргарин, хуванцар үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Устөрөгч, метанол, аммиак, түүнчлэн бусад нэгдлүүдийн оролцоотойгоор нийлэгждэг.
2. IN хүнсний үйлдвэр- нэмэлт E949.
3. Нисэхийн үйлдвэрлэл (пуужингийн шинжлэх ухаан, нисэх онгоцны үйлдвэрлэл).
4. Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэр.
5. Цаг уур.
6. Байгаль орчинд ээлтэй түлш.

Мэдээжийн хэрэг, устөрөгч нь байгальд элбэг байдаг шиг чухал юм. Түүний үүсгэсэн янз бүрийн нэгдлүүд нь илүү их үүрэг гүйцэтгэдэг.

Устөрөгчийн нэгдлүүд

Эдгээр нь устөрөгчийн атом агуулсан нарийн төвөгтэй бодис юм. Ийм бодисын хэд хэдэн үндсэн төрлүүд байдаг.

1. Галоген устөрөгч. Ерөнхий томъёо нь HHal юм. Тэдний дунд онцгой ач холбогдолтой нь устөрөгчийн хлорид юм. Энэ нь уусмал үүсгэхийн тулд усанд уусдаг хий юм давсны хүчил. Энэ хүчил нь бараг бүх химийн синтезэд өргөн хэрэглэгддэг. Түүнээс гадна, органик болон органик бус аль аль нь. Устөрөгчийн хлорид нь HCL эмпирик томьёотой нэгдэл бөгөөд манай улсад жил бүр үйлдвэрлэгддэг хамгийн том нэгдэл юм. Галоген устөрөгчийн найрлагад устөрөгчийн иодид, устөрөгчийн фтор, устөрөгчийн бромид орно. Тэд бүгд холбогдох хүчил үүсгэдэг.
2. Дэгдэмхий Эдгээр нь бараг бүгдээрээ нэлээд хортой хий юм. Жишээлбэл, устөрөгчийн сульфид, метан, силан, фосфин болон бусад. Үүний зэрэгцээ тэдгээр нь маш шатамхай байдаг.
3. Гидрид нь металлтай нэгдлүүд юм. Тэд давсны ангилалд багтдаг.
4. Гидроксид: суурь, хүчил ба амфотерийн нэгдлүүд. Тэдгээр нь заавал нэг буюу хэд хэдэн устөрөгчийн атом агуулдаг. Жишээ нь: NaOH, K 2, H 2 SO 4 болон бусад.
5. Устөрөгчийн гидроксид. Энэ нэгдлийг ус гэж илүү сайн мэддэг. Өөр нэг нэр нь устөрөгчийн исэл юм. Эмпирик томъёо нь иймэрхүү харагдаж байна - H 2 O.
6. Устөрөгчийн хэт исэл. Энэ бол хүчтэй исэлдүүлэгч бодис бөгөөд томъёо нь H 2 O 2 юм.
7. Олон тооны органик нэгдлүүд: нүүрсустөрөгч, уураг, өөх тос, липид, витамин, гормон, эфирийн тос болон бусад.

Бидний авч үзэж буй элементийн нэгдлүүдийн төрөл нь маш том байгаа нь ойлгомжтой. Энэ нь байгаль, хүн төрөлхтөнд төдийгүй бүх амьд биетүүдэд маш чухал ач холбогдолтой болохыг дахин баталж байна.

- энэ бол хамгийн сайн уусгагч юм

Дээр дурдсанчлан энэ бодисын нийтлэг нэр нь ус юм. Энэ нь ковалент холбоогоор холбогдсон хоёр устөрөгч ба нэг хүчилтөрөгчөөс бүрдэнэ туйлын холбоо. Усны молекул нь диполь бөгөөд энэ нь түүний үзүүлж буй олон шинж чанарыг тайлбарладаг. Ялангуяа энэ нь бүх нийтийн уусгагч юм.

Усны орчинд бараг бүх зүйл тохиолддог химийн процессууд. Хуванцарын дотоод урвал ба эрчим хүчний солилцооамьд организмд устөрөгчийн ислийг ашиглан хийдэг.

Ус бол дэлхий дээрх хамгийн чухал бодис гэж зүй ёсоор тооцогддог. Ямар ч амьд организм түүнгүйгээр амьдрах боломжгүй гэдгийг мэддэг. Дэлхий дээр энэ нь нэгтгэх гурван төлөвт байж болно.

• шингэн;
• хий (уур);
• хатуу (мөс).

Молекул дахь устөрөгчийн изотопоос хамааран гурван төрлийн усыг ялгадаг.

1. Гэрэл эсвэл протиум. Массын дугаартай изотоп 1. Формула - H 2 O. Энэ бол бүх организмын хэрэглэдэг ердийн хэлбэр юм.
2. Дейтерий буюу хүнд, томьёо нь D 2 O. 2 H изотоп агуулсан.
3. Супер хүнд эсвэл тритиум. Томъёо нь T 3 O, изотоп - 3 H шиг харагдаж байна.

Дэлхий дээрх цэвэр протиумын усны нөөц маш чухал. Олон оронд аль хэдийн хомсдолд орсон. Давстай усыг цэвэршүүлж ундны ус гаргах аргыг боловсруулж байна.

Устөрөгчийн хэт исэл бол бүх нийтийн эмчилгээ юм

Энэ нэгдэл нь дээр дурдсанчлан маш сайн исэлдүүлэгч бодис юм. Гэсэн хэдий ч хүчирхэг төлөөлөгчдийн хамт тэрээр сэргээн засварлагчийн үүргийг гүйцэтгэж чаддаг. Үүнээс гадна энэ нь нян устгах нөлөөтэй байдаг.

Энэ нэгдлийн өөр нэг нэр нь хэт исэл юм. Энэ нь анагаах ухаанд энэ хэлбэрээр ашиглагддаг. Тухайн нэгдлийн талст гидратын 3% -ийн уусмал нь жижиг шархыг халдваргүйжүүлэх зорилгоор эмчлэхэд ашигладаг эмнэлгийн эм юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь шархны эдгэрэх хугацааг уртасгадаг нь батлагдсан.

Устөрөгчийн хэт ислийг пуужингийн түлш, үйлдвэрт халдваргүйжүүлэлт, цайруулах, зохих материал (жишээ нь хөөс) үйлдвэрлэхэд хөөсөрдөгч бодис болгон ашигладаг. Нэмж дурдахад хэт исэл нь аквариумыг цэвэрлэж, үсийг цайруулж, шүдийг цайруулдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь эд эсэд гэмтэл учруулдаг тул мэргэжилтнүүд эдгээр зорилгоор хэрэглэхийг зөвлөдөггүй.