Хичээлийн зорилго.Энэ хичээлээр та магадгүй дэлхий дээрх амьдралын хамгийн чухал химийн элементүүд болох устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн талаар суралцах, тэдгээрийн химийн шинж чанар, түүнчлэн тэдгээрийн үүсгэдэг энгийн бодисын физик шинж чанаруудын талаар суралцах, хүчилтөрөгч, устөрөгчийн үүргийн талаар илүү ихийг мэдэх болно. байгальд болон амьдралд хүн.

Устөрөгч- Орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл элемент. Хүчилтөрөгч- Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элемент. Тэд хамтдаа ус үүсгэдэг - массын талаас илүү хувийг бүрдүүлдэг бодис хүний ​​бие. Хүчилтөрөгч бол амьсгалахад шаардлагатай хий бөгөөд усгүйгээр бид хэдхэн хоног амьдрах боломжгүй тул хүчилтөрөгч, устөрөгчийг амьдралд шаардлагатай хамгийн чухал химийн элементүүд гэж үзэх нь гарцаагүй.

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомын бүтэц

Тиймээс устөрөгчийг үзүүлэв металл бус шинж чанарууд. Байгальд устөрөгч нь гурвын хэлбэризотопууд, протиум, дейтерий ба тритий, устөрөгчийн изотопууд нь бие биенээсээ физик шинж чанараараа маш их ялгаатай байдаг тул тэдгээрт бүр бие даасан тэмдэг өгдөг.

Хэрэв та изотопууд гэж юу байдгийг санахгүй эсвэл мэдэхгүй байгаа бол "Изотопууд нь нэг химийн элементийн атомын сортууд" гэсэн цахим боловсролын эх сурвалжийн материалтай ажиллана уу. Эндээс та нэг элементийн изотопууд бие биенээсээ хэрхэн ялгаатай, нэг элементийн хэд хэдэн изотопууд юунд хүргэдэг, мөн хэд хэдэн элементийн изотопуудтай танилцах болно.

Тиймээс хүчилтөрөгчийн боломжит исэлдэлтийн төлөвийг -2-оос +2 хооронд хязгаарладаг. Хэрэв хүчилтөрөгч нь хоёр электрон хүлээн авбал (анион болж) эсвэл электрон сөрөг элемент багатай хоёр ковалент холбоо үүсгэвэл -2 исэлдэлтийн төлөвт орно. Хэрэв хүчилтөрөгч нь өөр хүчилтөрөгчийн атомтай нэг холбоо, бага цахилгаан сөрөг элементийн атомтай хоёр дахь холбоо үүсгэвэл исэлдэлтийн -1 төлөвт шилжинэ. Фтортой (цахилгаан сөрөг утгатай цорын ганц элемент) хоёр ковалент холбоо үүсгэснээр хүчилтөрөгч +2 исэлдэлтийн төлөвт ордог. Нэг нь өөр хүчилтөрөгчийн атомтай, хоёр дахь нь фторын атомтай холбоо үүсгэх - +1. Эцэст нь, хэрэв хүчилтөрөгч бага цахилгаан сөрөг атомтай нэг холбоо, фтортой хоёр дахь холбоо үүсгэвэл исэлдэлтийн төлөв 0 байна.

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн физик шинж чанар, хүчилтөрөгчийн аллотропи

Устөрөгч – өнгөгүй хийамтгүй, үнэргүй. Маш хөнгөн (агаараас 14.5 дахин хөнгөн). Устөрөгчийн шингэрүүлэх температур -252.8 ° C нь бүх хийн дотроос бараг хамгийн бага (гелийн дараа хоёрдугаарт) юм. Шингэн ба хатуу устөрөгч нь маш хөнгөн, өнгөгүй бодис юм.

Хүчилтөрөгч- өнгөгүй, амтгүй, үнэргүй хий, агаараас арай хүнд. -182.9°С-ийн температурт хүнд хөх шингэн болж, -218°С-д талст үүсч хатуурна. цэнхэр. Хүчилтөрөгчийн молекулууд нь парамагнит шинж чанартай тул хүчилтөрөгч нь соронзонд татагддаг. Хүчилтөрөгч нь усанд муу уусдаг.

Зөвхөн нэг төрлийн молекул үүсгэдэг устөрөгчөөс ялгаатай нь хүчилтөрөгч нь аллотропи шинж чанартай бөгөөд хоёр төрлийн молекул үүсгэдэг, өөрөөр хэлбэл хүчилтөрөгчийн элемент нь хүчилтөрөгч ба озон гэсэн хоёр энгийн бодис үүсгэдэг.

Химийн шинж чанар, энгийн бодис бэлтгэх

Устөрөгч.

Устөрөгчийн молекул дахь холбоо нь нэг холбоо боловч энэ нь байгаль дээрх хамгийн бат бөх дан бондын нэг бөгөөд үүнийг таслахын тулд маш их энерги зарцуулах шаардлагатай байдаг, иймээс устөрөгч нь өрөөний температурт маш идэвхгүй байдаг. Температурыг нэмэгдүүлэх (эсвэл катализаторын оролцоотойгоор) устөрөгч нь олон энгийн, нарийн төвөгтэй бодисуудтай амархан харьцдаг.

Химийн үүднээс авч үзвэл устөрөгч нь ердийн металл биш юм. Энэ нь идэвхтэй металлуудтай харилцан үйлчилж гидрид үүсгэх чадвартай бөгөөд энэ нь исэлдэлтийн төлөвийг -1 харуулдаг. Зарим металлын (литий, кальци) харилцан үйлчлэл нь өрөөний температурт ч явагддаг боловч удаан байдаг тул гидридийн нийлэгжилтэнд халаалтыг ашигладаг.

,

.

Энгийн бодисуудын шууд харилцан үйлчлэлээр гидрид үүсэх нь зөвхөн идэвхтэй металлын хувьд боломжтой байдаг. Хөнгөн цагаан нь устөрөгчтэй шууд харьцахаа больсон бөгөөд түүний гидридийг солилцооны урвалаар олж авдаг.

Устөрөгч нь зөвхөн халах үед металл бус бодисуудтай урвалд ордог. Үл хамаарах зүйл бол хлор ба бром галоген бөгөөд эдгээрийн урвалыг гэрлээр өдөөдөг.

.

Фтортой урвал нь халаалт шаарддаггүй, тэр ч байтугай хүчтэй хөргөлттэй, туйлын харанхуйд тэсрэлт хийдэг.

Хүчилтөрөгчтэй урвал нь салаалсан гинжин хэлхээний дагуу явагддаг гинжин механизм, тиймээс урвалын хурд хурдан нэмэгдэж, 1: 2 харьцаатай хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн холимогт урвал нь тэсрэлтээр явагддаг (ийм хольцыг "тэсрэх хий" гэж нэрлэдэг):

.

Хүхэртэй урвал нь дулааныг бараг үүсгэдэггүй, илүү тайван явагддаг.

.

Азот ба иодтой урвал нь буцах боломжтой.

,

.

Энэ нөхцөл байдал нь үйлдвэрт аммиак олж авахад маш хэцүү болгодог: үйл явц нь аммиак үүсэхийн тулд тэнцвэрийг холихын тулд их хэмжээний даралтыг ашиглахыг шаарддаг. Устөрөгчийн иодидыг шууд синтезээр олж авдаггүй, учир нь нийлэгжүүлэх хэд хэдэн илүү тохиромжтой аргууд байдаг.

Устөрөгч нь бага идэвхтэй металл бус ()тэй шууд урвалд ордоггүй боловч тэдгээрийн нэгдлүүд нь мэдэгдэж байна.

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай урвалд ороход устөрөгч нь ихэнх тохиолдолд бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Уусмал дахь устөрөгч бага зэрэг бууруулж болно идэвхтэй металлууд(хүчдэлийн цуваа дахь устөрөгчийн дараа байрладаг) тэдгээрийн давснаас:

Халах үед устөрөгч нь олон металыг исэлээс нь багасгаж чаддаг. Түүнээс гадна, метал илүү идэвхтэй байх тусам түүнийг сэргээхэд илүү хэцүү бөгөөд үүнд шаардагдах температур өндөр байх болно.

.

Цайраас илүү идэвхтэй металлыг устөрөгчөөр багасгах нь бараг боломжгүй юм.

Устөрөгчийг лабораторид металлуудтай урвалд оруулах замаар гаргаж авдаг хүчтэй хүчил. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг цайр ба давсны хүчил:

Хүчтэй электролитийн дэргэд усны электролизийг бага ашигладаг.

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг натрийн хлоридын уусмалын электролизээр натрийн гидроксид үйлдвэрлэхэд нэмэлт бүтээгдэхүүн болгон авдаг.

Үүнээс гадна устөрөгчийг газрын тос боловсруулахаас авдаг.

Усны фотолизийн аргаар устөрөгч гаргаж авах нь ирээдүйн хамгийн ирээдүйтэй аргуудын нэг боловч одоогоор энэ аргыг үйлдвэрлэлд ашиглах нь хэцүү байдаг.

Цахим материалтай ажиллах боловсролын нөөц Лабораторийн ажил“Устөрөгчийн үйлдвэрлэл ба шинж чанар”, Лабораторийн ажил” нөхөн сэргээх шинж чанарустөрөгч." Кипп аппарат ба Кирюшкины аппаратын ажиллах зарчмыг судлах. Аль тохиолдолд Кипп аппаратыг ашиглах нь илүү тохиромжтой, Кирюшкины аппаратыг ашиглах нь илүү тохиромжтой гэдгийг бодоорой. Устөрөгч нь урвалд ямар шинж чанарыг харуулдаг вэ?

Хүчилтөрөгч.

Хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь давхар бөгөөд маш хүчтэй байдаг. Тиймээс хүчилтөрөгч нь өрөөний температурт идэвхгүй байдаг. Гэхдээ халах үед энэ нь хүчтэй исэлдүүлэх шинж чанарыг харуулж эхэлдэг.

Хүчилтөрөгч нь идэвхтэй металлуудтай (шүлтлэг, шүлтлэг газар ба зарим лантанидууд) халаахгүйгээр урвалд ордог.

Халах үед хүчилтөрөгч ихэнх металлуудтай урвалд орж исэл үүсгэдэг.

,

,

.

Мөнгө ба идэвхгүй металууд нь хүчилтөрөгчөөр исэлддэггүй.

Хүчилтөрөгч нь мөн ихэнх металл бус бодисуудтай урвалд орж исэл үүсгэдэг:

,

,

.

Азоттой харилцан үйлчлэл нь зөвхөн маш хурдан явагддаг өндөр температур, ойролцоогоор 2000 ° C.

Хүчилтөрөгч нь хлор, бром, иодтой урвалд ордоггүй боловч тэдгээрийн ихэнх ислийг шууд бус аргаар олж авах боломжтой.

Хүчилтөрөгчийн фторын харилцан үйлчлэлийг хийн хольцоор цахилгаан гүйдэл дамжуулах замаар хийж болно.

.

Хүчилтөрөгч (II) фтор нь тогтворгүй нэгдэл бөгөөд амархан задардаг, маш хүчтэй исэлдүүлэгч бодис юм.

Уусмал дахь хүчилтөрөгч нь хүчтэй боловч удаан исэлдүүлэгч бодис юм. Дүрмээр бол хүчилтөрөгч нь металыг илүү өндөр исэлдэлтийн төлөвт шилжүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.

Хүчилтөрөгч байгаа нь ихэвчлэн хүчдэлийн цуваа дахь устөрөгчийн ард байрлах металуудыг хүчилд уусгах боломжийг олгодог.

Халах үед хүчилтөрөгч нь доод металлын ислийг исэлдүүлдэг.

.

Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг химийн аргаар гаргаж авдаггүй; нэрэх замаар агаараас авдаг.

Лабораторид хүчилтөрөгчөөр баялаг нэгдлүүд - нитрат, хлорат, перманганатын задралын урвалыг халаахад ашигладаг.

Та мөн устөрөгчийн хэт ислийн катализаторын задралаар хүчилтөрөгч авч болно.

Үүнээс гадна дээрх усны электролизийн урвалыг хүчилтөрөгч үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.

"Хүчилтөрөгчийн үйлдвэрлэл ба түүний шинж чанар" лабораторийн цахим боловсролын эх сурвалжийн материалтай ажиллах.

Лабораторийн ажилд хэрэглэдэг хүчилтөрөгч цуглуулах аргыг юу гэж нэрлэдэг вэ? Хий цуглуулах өөр ямар аргууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн аль нь хүчилтөрөгч цуглуулахад тохиромжтой вэ?

Даалгавар 1. “Халах үед калийн перманганатын задрал” видео клипийг үзээрэй.

Асуултанд хариулна уу:

1. 1. Хатуу урвалын бүтээгдэхүүнүүдийн аль нь усанд уусдаг вэ?
   2. Калийн перманганатын уусмал ямар өнгөтэй вэ?
   3. Калийн манганатын уусмал ямар өнгөтэй вэ?

Гарах урвалын тэгшитгэлийг бич. Электрон балансын аргыг ашиглан тэдгээрийг тэнцвэржүүлнэ.

Даалгаврын талаар багштайгаа видео өрөөнд эсвэл өрөөнд ярилц.

Озон.

Озоны молекул нь триатом бөгөөд түүний доторх холбоо нь хүчилтөрөгчийн молекултай харьцуулахад бага бат бөх байдаг нь илүү их болдог. химийн үйл ажиллагааозон: озон нь олон бодисыг уусмал эсвэл хуурай хэлбэрээр халаахгүйгээр амархан исэлдүүлдэг.

Озон нь катализаторгүйгээр азотын (IV) ислийг азотын (V) исэлд, хүхрийн (IV) ислийг хүхрийн (VI) исэлд амархан исэлдүүлдэг.

Озон аажмаар задарч хүчилтөрөгч үүсгэдэг.

Озон үйлдвэрлэхийн тулд тусгай төхөөрөмжийг ашигладаг - озонжуулагч, тэдгээрийн дотор гялалзсан ялгадас нь хүчилтөрөгчөөр дамждаг.

Лабораторид бага хэмжээний озон авахын тулд заримдаа пероксо нэгдлүүд болон зарим өндөр ислийн задралын урвалыг халаахад ашигладаг.

"Озон үйлдвэрлэх, түүний шинж чанарыг судлах" лабораторийн цахим боловсролын эх сурвалжийн материалтай ажиллах.

Индиго уусмал яагаад өнгөө алдсан болохыг тайлбарла. Хар тугалганы нитрат, натрийн сульфидын уусмалыг холих, үүссэн суспензээр озонжуулсан агаарыг нэвтрүүлэхэд үүсэх урвалын тэгшитгэлийг бич. Ион солилцооны урвалын талаар бичнэ үү ионы тэгшитгэл. Редокс урвалын хувьд электрон тэнцвэрийг үүсгэнэ.

Даалгаврын талаар багштайгаа видео өрөөнд эсвэл өрөөнд ярилц.

Усны химийн шинж чанар

Илүү сайн танилцахын тулд физик шинж чанарус ба түүний ач холбогдол, "Усны хэвийн бус шинж чанар", "Ус бол дэлхий дээрх хамгийн чухал шингэн" боловсролын цахим нөөцийн материалтай ажиллах.

Ус бол бүх амьд организмын хувьд маш чухал бөгөөд үнэндээ олон амьд организмын талаас илүү хувь нь уснаас бүрддэг. Ус бол хамгийн түгээмэл уусгагчийн нэг юм (өндөр температур, даралттай үед уусгагчийн чадвар мэдэгдэхүйц нэмэгддэг). Химийн үүднээс авч үзвэл ус бол устөрөгчийн исэл юм усан уусмалЭнэ нь устөрөгчийн катион болон гидроксидын анионуудад (маш бага хэмжээгээр) задардаг:

.

Ус нь олон металлтай урвалд ордог. Ус нь халаахгүйгээр идэвхтэй (шүлтлэг, шүлтлэг газар ба зарим лантанидууд) урвалд ордог.

Бага идэвхтэй хүмүүстэй харилцах нь халах үед үүсдэг.

§3. Урвалын тэгшитгэл ба түүнийг хэрхэн бичих

Харилцаа холбоо устөрөгч-тай хүчилтөрөгч, Сэр Хенри Кавендиш тогтоосноор ус үүсэхэд хүргэдэг. Үүнийгээ үргэлжлүүлье энгийн жишээхэрхэн зохиож сурцгаая тэгшитгэл химийн урвал .
Юунаас гарах вэ устөрөгчТэгээд хүчилтөрөгч, бид аль хэдийн мэдсэн:

H 2 + O 2 → H 2 O

Химийн урвалын явцад химийн элементийн атомууд алга болдоггүй, ороосноос гарч ирдэггүй, бие биедээ хувирдаггүй, харин шинэ хослолуудад нэгтгэх, шинэ молекулуудыг үүсгэдэг. Энэ нь химийн урвалын тэгшитгэлд төрөл бүрийн атомын тоо ижил байх ёстой гэсэн үг юм рууурвал ( зүүнтэнцүү тэмдгээс) ба дарааурвалын төгсгөл ( зөвтэнцүү тэмдгээс) дараах байдлаар:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Энэ л байна урвалын тэгшитгэл - бодис, коэффициентийн томъёог ашиглан үргэлжилж буй химийн урвалын нөхцөлт бүртгэл.

Энэ нь өгөгдсөн урвалд гэсэн үг юм хоёр мэнгэ устөрөгч-тай хариу үйлдэл үзүүлэх ёстой нэг мэнгэ хүчилтөрөгч, үр дүн нь байх болно хоёр мэнгэ ус.

Харилцаа холбоо устөрөгч-тай хүчилтөрөгч- тийм ч энгийн процесс биш. Энэ нь эдгээр элементүүдийн исэлдэлтийн төлөвийг өөрчлөхөд хүргэдэг. Ийм тэгшитгэл дэх коэффициентийг сонгохдоо тэд ихэвчлэн " цахим баланс".

Устөрөгч, хүчилтөрөгчөөс ус үүсдэг бол энэ нь тийм гэсэн үг юм устөрөгч-аас исэлдэлтийн төлөвөө өөрчилсөн 0 руу +I, А хүчилтөрөгч-аас 0 руу −II. Энэ тохиолдолд хэд хэдэн устөрөгчийн атомаас хүчилтөрөгчийн атом руу шилжсэн. (n)электронууд:

Устөрөгчийн электронууд энд үйлчилдэг бууруулах бодис, хүчилтөрөгч хүлээн авах электронууд нь исэлдүүлэгч бодис.

Исэлдүүлэгч бодис ба бууруулагч бодис

Одоо электрон өгөх, хүлээн авах үйл явц ямар байгааг тусад нь харцгаая. Устөрөгч, "дээрэмчин" хүчилтөрөгчтэй уулзаж, бүх эд хөрөнгөө - хоёр электроноо алдаж, исэлдэлтийн төлөв нь тэнцүү болно. +I:

N 2 0 − 2 д− = 2Н +I

Энэ нь ажилласан исэлдэлтийн хагас урвалын тэгшитгэлустөрөгч.

Мөн дээрэмчин- хүчилтөрөгч О 2, азгүй устөрөгчөөс сүүлчийн электроныг авч, шинэ исэлдэлтийн төлөвтөө маш их баяртай байна. -II:

O2+4 д− = 2O −II

Энэ бууруулах хагас урвалын тэгшитгэлхүчилтөрөгч.

"Дээрэмчин" болон түүний "хохирогч" хоёулаа химийн шинж чанараа алдаж, энгийн бодисууд болох хоёр атомт молекул бүхий хийнээс бүтсэн гэдгийг нэмж хэлэх хэрэгтэй. H 2Тэгээд О 2шинэ химийн бодисын бүрэлдэхүүн хэсэг болж хувирсан - ус H 2 O.

Цаашид бид дараах байдлаар тайлбарлах болно: ангижруулагч нь исэлдүүлэгч дээрэмчинд хэдэн электрон өгсөн, тэр хэр их электрон авсан. Бууруулах бодисын өгсөн электронуудын тоо нь исэлдүүлэгчийн хүлээн авсан электронуудын тоотой тэнцүү байх ёстой..

Тиймээс шаардлагатай байна электронуудын тоог тэнцүүлэхэхний болон хоёрдугаар хагас урвалд. Химийн хувьд хагас урвалын тэгшитгэлийг бичих дараах уламжлалт хэлбэрийг хүлээн зөвшөөрдөг.

	2 N 2 0 − 2 д− = 2Н +I
	1 O 2 0 + 4 д− = 2O −II

Энд буржгар хаалтны зүүн талд байгаа 2 ба 1 тоонууд нь өгөгдсөн болон хүлээн авсан электронуудын тоог тэнцүү байлгахад туслах хүчин зүйлүүд юм. Хагас урвалын тэгшитгэлд 2 электрон өгөгдөж, 4 хүлээн зөвшөөрөгддөг болохыг анхаарч үзвэл хүлээн зөвшөөрөгдсөн болон өгөгдсөн электронуудын тоог тэнцүүлэхийн тулд хамгийн бага нийтлэг олон ба нэмэлт хүчин зүйлийг олоорой. Манай тохиолдолд хамгийн бага нийтлэг үржвэр нь 4. Устөрөгчийн нэмэлт хүчин зүйлүүд нь 2 (4: 2 = 2), хүчилтөрөгчийн хувьд 1 (4: 4 = 1) болно.
Үүссэн үржүүлэгч нь ирээдүйн урвалын тэгшитгэлийн коэффициент болно.

2H 2 0 + O 2 0 = 2H 2 +I O −II

Устөрөгч исэлдүүлдэгзөвхөн уулзахдаа ч биш хүчилтөрөгч. Тэд устөрөгч дээр ойролцоогоор ижил аргаар ажилладаг. фтор F 2, галоген болон мэдэгдэж байгаа "дээрэмчин" бөгөөд гэм хоргүй юм шиг санагддаг азот N 2:

H 2 0 + F 2 0 = 2H +I F −I

3H 2 0 + N 2 0 = 2N −III H 3 +I

Энэ тохиолдолд энэ нь гарч ирнэ устөрөгчийн фтор HFэсвэл аммиак NH 3.

Аль аль нэгдлүүдэд исэлдэлтийн төлөв байна устөрөгчтэнцүү болдог +I, Учир нь тэрээр бусад хүмүүсийн электрон бараанд "шунаж", өндөр цахилгаан сөрөг нөлөөтэй молекулын түншүүдийг олж авдаг. фтор ФТэгээд азот Н. У азотцахилгаан сөрөг утгыг гурван уламжлалт нэгжтэй тэнцүү гэж үздэг ба фторЕрөнхийдөө бүх химийн элементүүдийн хамгийн өндөр цахилгаан сөрөг чанар нь дөрвөн нэгж юм. Тиймээс тэд ядуу устөрөгчийн атомыг ямар ч электрон орчингүйгээр орхисон нь гайхах зүйл биш юм.

Гэхдээ устөрөгчмагадгүй сэргээх- электрон хүлээн авах. Устөрөгчөөс бага цахилгаан сөрөг нөлөөтэй шүлтлэг металл эсвэл кальци түүнтэй урвалд орвол ийм зүйл тохиолддог.

Ерөнхий ба органик бус хими

Лекц 6. Устөрөгч ба хүчилтөрөгч. Ус. Устөрөгчийн хэт исэл.

Устөрөгч

Устөрөгчийн атом нь химийн хамгийн энгийн объект юм. Хатуухан хэлэхэд түүний ион, протон нь бүр ч энгийн. Анх 1766 онд Кавендиш тайлбарласан. Грек хэлнээс гаралтай нэр. "Усны ген" - ус үүсгэдэг.

Устөрөгчийн атомын радиус нь ойролцоогоор 0.5 * 10-10 м, түүний ион (протон) нь 1.2 * 10-15 м эсвэл 50 цагаас 1.2 * 10-3 цаг хүртэл эсвэл 50 метрээс (SCA диагональ) байна. 1 мм хүртэл.

Дараагийн 1s элемент болох литий нь зөвхөн 155 цагаас оройн 68 цаг хүртэл Li+-ийн хувьд өөрчлөгддөг. Атом ба түүний катион (5 зэрэглэлийн дараалал) хэмжээсүүдийн ийм ялгаа нь өвөрмөц юм.

Протон жижиг хэмжээтэй тул солилцоо явагдана устөрөгчийн холбоо, үндсэндээ хүчилтөрөгч, азот, фторын атомуудын хооронд. Устөрөгчийн бондын бат бэх нь 10-40 кЖ/моль бөгөөд энэ нь ихэнх энгийн бондын тасрах энергиэс (100-150 кЖ/моль) хамаагүй бага юм. органик молекулууд), гэхдээ 370 С (4 кЖ/моль) температурын дулааны хөдөлгөөний дундаж кинетик энергиэс илүү байна. Үүний үр дүнд амьд организмд устөрөгчийн холбооэргэлт буцалтгүй урагдаж, амин чухал үйл явцын урсгалыг хангадаг.

Устөрөгч 14 К-т хайлж, 20.3 К-т буцалгана (даралт 1 атм), шингэн устөрөгчийн нягт нь ердөө 71 г/л (уснаас 14 дахин хөнгөн).

0.1 мм-ийн дарааллын Бор радиус (r = n2 * 0.5 * 10-10 м) -тай тэнцэх ховордсон од хоорондын орчинд n 733 → 732 хүртэл шилжилттэй, 18 м долгионы урттай өдөөгдсөн устөрөгчийн атомуудыг илрүүлсэн. !).

Сансарт хамгийн түгээмэл элемент (атомын 88.6%, атомын 11.3% нь гелий, зөвхөн 0.1% нь бусад бүх элементийн атомууд).

4 H → 4 He + 26.7 МэВ 1 эВ = 96.48 кЖ/моль

Протонууд 1/2 спинтэй тул устөрөгчийн молекулын гурван хувилбар байдаг.

orthohydrogen o-H2 зэрэгцээ цөмийн спинтэй, parahydrogen p-H2 with эсрэг параллельээрэх ба хэвийн n-H2 - 75% орто-устөрөгч ба 25% пара-устөрөгчийн холимог. o-H2 → p-H2 хувиргах явцад 1418 Дж/моль ялгардаг.

Орто- ба парагидрогенийн шинж чанарууд

Учир нь атомын массустөрөгч нь хамгийн бага боломжит, түүний изотопууд - дейтерий D (2 H) ба тритий T (3 H) нь физик, химийн шинж чанараараа протиум 1 H-ээс эрс ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, устөрөгчийн аль нэгийг солих органик нэгдэлдейтерий дээр түүний чичиргээний (хэт улаан туяаны) спектрт мэдэгдэхүйц тусгалаа олдог бөгөөд энэ нь нарийн төвөгтэй молекулуудын бүтцийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Үүнтэй төстэй орлуулалтыг ("шошготой атомын арга") цогцолборын механизмыг бий болгоход ашигладаг

химийн болон биохимийн үйл явц. Тэмдэглэгдсэн атомын арга нь протиумын оронд цацраг идэвхт тритий хэрэглэх үед онцгой мэдрэмжтэй байдаг (β задрал, хагас задралын хугацаа 12.5 жил).

Протиум ба дейтерийн шинж чанарууд

					Нягт, г/л (20 К)
Үндсэн арга устөрөгчийн үйлдвэрлэлүйлдвэрлэлд – метан хувиргалт
эсвэл нүүрсийг 800-11000 С-т усжуулах (катализатор):
CH4 + H2 O = CO + 3 H2				10000С-аас дээш
"Усны хий": C + H2 O = CO + H2
Дараа нь CO хувиргалт: CO + H2 O = CO2 + H2						4000 С, кобальт исэл

Нийт: C + 2 H2 O = CO2 + 2 H2

Устөрөгчийн бусад эх үүсвэрүүд.

Кокс зуухны хий: ойролцоогоор 55% устөрөгч, 25% метан, 2% хүртэл хүнд нүүрсустөрөгч, 4-6% CO, 2% CO2, 10-12% азот.

Устөрөгчийг шаталтын бүтээгдэхүүн болгон:

Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2 SiO3 + CaO + 2 H2

1 кг пиротехникийн хольц тутамд 370 литр устөрөгч ялгардаг.

Устөрөгч хэлбэрээр энгийн бодисаммиак үйлдвэрлэх, ургамлын гаралтай өөх тосыг устөрөгчжүүлэх (хатууруулах), зарим металлын исэл (молибден, вольфрам) -ийг багасгах, гидрид (LiH, CaH2,

LiAlH4).

Урвалын энтальпи: H. + H. = H2 -436 кЖ/моль тул атомын устөрөгчийг өндөр температурт бууруулах "дөл" ("Лангмюр шарагч") үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Цахилгаан нуман дахь устөрөгчийн урсгалыг 35,000 С-т 30% атомжуулж, атомуудыг дахин нэгтгэснээр 50,000 С-т хүрэх боломжтой.

Шингэрүүлсэн устөрөгчийг пуужинд түлш болгон ашигладаг (хүчилтөрөгчийг үзнэ үү). Газрын тээвэрт байгаль орчинд ээлтэй түлш амлаж байна; Металл гидридийн устөрөгчийн батерейг ашиглах туршилтууд явагдаж байна. Жишээлбэл, LaNi5 хайлш нь шингэн устөрөгчийн ижил эзэлхүүнтэй (хайлшны эзэлхүүнтэй) харьцуулахад 1.5-2 дахин их устөрөгчийг шингээж чаддаг.

Хүчилтөрөгч

Одоо нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн мэдээллээс үзэхэд хүчилтөрөгчийг 1774 онд Ж.Престли, К.Шээле бие даан нээжээ. Хүчилтөрөгчийг нээсэн түүх бол шинжлэх ухааны хөгжилд парадигмуудын нөлөөллийн сайн жишээ юм (Хавсралт 1-ийг үзнэ үү).

Хүчилтөрөгчийг албан ёсны огнооноос хамаагүй эрт илрүүлсэн бололтой. 1620 онд Корнелиус ван Дреббелийн зохион бүтээсэн шумбагч онгоцоор хэн ч Темза (Темза) мөрөнд явж болно. Завь хэдэн арван сэлүүрчдийн хүчин чармайлтын ачаар усан дор хөдөлсөн. Олон тооны гэрчүүдийн ярьснаар шумбагч онгоцыг зохион бүтээгч доторх агаарыг химийн аргаар "сэргээх" замаар амьсгалах асуудлыг амжилттай шийдвэрлэжээ. Роберт Бойл 1661 онд: “... Завины механик бүтцээс гадна зохион бүтээгч химийн уусмал (архи) байсан бөгөөд түүнийгээ

усанд шумбах гол нууц гэж үздэг. Амьсгалахад тохиромжтой агаарын хэсэг нь аль хэдийн дууссан бөгөөд завин доторх хүмүүсийн амьсгалахад хүндрэл учруулж байна гэж үе үе итгэлтэй байх үед тэрээр энэ уусмалаар дүүргэсэн савны бөглөө тайлж, хурдан нөхөж чадна. Ийм амин чухал хэсгүүдийн агууламжтай агаар нь түүнийг хангалттай удаан хугацаанд амьсгалахад тохиромжтой болгодог."

Тайвширсан эрүүл хүн өдөрт 7200 литр агаарыг уушгиндаа шахаж, 720 литр хүчилтөрөгчийг эргэлт буцалтгүй шингээдэг. 6 м3 эзэлхүүнтэй хаалттай өрөөнд хүн агааржуулалтгүйгээр 12 цаг хүртэл амьдрах боломжтой. биеийн ажил 3-4 цаг. Амьсгалахад хүндрэлтэй байгаа гол шалтгаан нь хүчилтөрөгчийн дутагдал биш, харин нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хуримтлал 0.3-аас 2.5% хүртэл.

Удаан хугацааны туршид хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх гол арга нь "барийн" мөчлөг (Бреен аргыг ашиглан хүчилтөрөгч үйлдвэрлэх) байв.

BaSO4 -t-→ BaO + SO3;

5000С ->

BaO + 0.5 O2 ====== BaO2<- 7000 C

Дреббелийн нууц уусмал нь устөрөгчийн хэт ислийн уусмал байж болно: BaO2 + H2 SO4 = BaSO4 ↓ + H2 O2

Пиролизийн хольцыг шатаах замаар хүчилтөрөгч авах: NaClO3 = NaCl + 1.5 O2 + 50.5 кЖ

Холимог нь 80% хүртэл NaClO3, 10% хүртэл төмрийн нунтаг, 4% барийн хэт исэл, шилэн хөвөн агуулдаг.

Хүчилтөрөгчийн молекул нь парамагнит шинж чанартай (бараг нэг радикал) тул түүний идэвхжил өндөр байдаг. Агаар дахь органик бодисууд хэт исэл үүсэх үе шатанд исэлддэг.

Хүчилтөрөгч 54.8 К-т хайлж, 90.2 К-т буцалгана.

Хүчилтөрөгчийн элементийн аллотропик өөрчлөлт нь озоны O3 бодис юм. Дэлхийг биологийн озоны хамгаалалт нь маш чухал юм. 20-25 км-ийн өндөрт тэнцвэрт байдал тогтоно.

Хэт ягаан туяа<280 нм		Хэт ягаан туяа 280-320нм
O2 ----> 2 O*	O* + O2 + M --> O3	O3-------	> O2 + O
	(M – N2, Ar)

1974 онд 25 км-ээс дээш өндөрт фреонуудаас үүссэн атомын хлор нь "озоны" хэт ягаан туяаг орлож байгаа мэт озоны задралыг хурдасгадаг болохыг олж мэдсэн. Энэхүү хэт ягаан туяа нь арьсны хорт хавдар үүсгэдэг (АНУ-д жилд 600 мянга хүртэл тохиолдол). АНУ-д 1978 оноос хойш аэрозолийн саванд фреон хийхийг хориглосон.

1990 оноос хойш хориотой бодисуудын жагсаалтад (92 улсад) CH3 CCl3, CCl4, хлороброминжуулсан нүүрсустөрөгчид орсон - 2000 он гэхэд тэдгээрийн үйлдвэрлэл зогсох болно.

Хүчилтөрөгч дэх устөрөгчийн шаталт

Урвал нь маш нарийн төвөгтэй (3-р лекц дэх схем), тиймээс эхлэхээс өмнө практик хэрэглэээнэ нь удаан хугацааны судалгаа шаарддаг.

1969 оны долдугаар сарын 21-нд дэлхийн анхны хүн Н.Армстронг саран дээр алхсан. Санчир гариг ​​5 пуужин харвагч (Вернхер фон Браун зохион бүтээсэн) гурван үе шатаас бүрдэнэ. Эхнийх нь керосин, хүчилтөрөгч, хоёр дахь, гурав дахь нь шингэн устөрөгч, хүчилтөрөгч агуулдаг. Нийт 468 тонн шингэн O2, H2 . 13 амжилттай хөөргөсөн.

1981 оны 4-р сараас хойш сансрын хөлөг АНУ-д нисч байна: 713 тонн шингэн O2 ба H2, мөн тус бүр нь 590 тонн жинтэй хоёр хатуу түлш хурдасгуур (хатуу түлшний нийт масс 987 тонн). TTU хүртэл эхний 40 км-ийн авиралт, 40-113 км-ийн зайд хөдөлгүүрүүд устөрөгч, хүчилтөрөгчөөр ажилладаг.

1987 оны 5-р сарын 15-нд "Энержиа" анхны хөөргөлт, 1988 оны 11-р сарын 15-нд "Буран" анхны бөгөөд цорын ганц нислэг. Харвах жин 2400 тонн, түлшний жин (керосин

хажуугийн тасалгаа, шингэн O2 ба Н2) 2000 тн Хөдөлгүүрийн хүч 125000 МВт, даац 105 тн.

Шаталтыг үргэлж хянаж, амжилттай хийдэггүй байв.

1936 онд дэлхийн хамгийн том устөрөгчийн агаарын хөлөг LZ-129 Hindenburg-ийг бүтээжээ. Эзлэхүүн 200,000 м3, урт нь 250 м, диаметр нь 1100 морины хүчтэй 4 хөдөлгүүрийн ачаар 135 км / цаг, даацын хүчин чадал нь Атлантын далайгаар 37 нислэг хийж, 3 мянга гаруй зорчигч тээвэрлэсэн.

1937 оны 5-р сарын 6-нд АНУ-д усан онгоцны зогсоол дээр нисэх онгоц дэлбэрч, шатжээ. Үүний нэг шалтгаан нь хорлон сүйтгэх явдал юм.

1986 оны 1-р сарын 28-нд нислэгийн 74 дэх секундэд Челленджер долоон сансрын нисгэгчтэй хамт дэлбэрсэн нь Шаттл системийн 25 дахь нислэг байв. Үүний шалтгаан нь хатуу түлшний хурдасгуурын гэмтэл юм.

Жагсаал:

тэсрэх хийн дэлбэрэлт (устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн холимог)

Түлшний эсүүд

Энэхүү шаталтын урвалын техникийн чухал хувилбар нь процессыг хоёр хэсэгт хуваах явдал юм.

устөрөгчийн цахилгаан исэлдэлт (анод): 2 H2 + 4 OH– - 4 e– = 4 H2 O

хүчилтөрөгчийн цахилгаан бууралт (катод): O2 + 2 H2 O + 4 e– = 4 OH–

Ийм "шаталт" үүсдэг систем нь түлшний эс. Үр ашиг нь дулааны цахилгаан станцаас хамаагүй өндөр, учир нь байхгүй

дулаан үүсгэх онцгой үе шат. Хамгийн их үр ашиг = ∆ G/∆ H; устөрөгчийн шаталтын хувьд энэ нь 94% болж хувирдаг.

Үр нөлөө нь 1839 оноос хойш мэдэгдэж байсан боловч анхны практик ажиллаж байгаа түлшний эсүүд хэрэгжиж эхэлсэн

20-р зууны төгсгөлд сансарт ("Ихэр", "Аполло", "Шаттл" - АНУ, "Буран" - ЗХУ).

Түлшний эсийн хэтийн төлөв [17]

Ballard Power Systems компанийн төлөөлөгч үг хэлж байна эрдэм шинжилгээний хуралТүлшний эсийн хөдөлгүүр нь үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний өртгийг бууруулах, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлэх, суурилуулалтын хэмжээг багасгах, хүйтэн цаг агаарт хурдан эхлүүлэх гэсэн дөрвөн үндсэн шалгуурыг хангасан тохиолдолд арилжааны хувьд ашигтай болно гэж Вашингтон ДС-д онцолжээ. Түлшний эсийг суурилуулснаар нэг киловатт эрчим хүчний өртөг 30 доллар хүртэл буурах ёстой. Харьцуулбал, 2004 онд энэ үзүүлэлт 103 доллар байсан бол 2005 онд 80 ам.долларт хүрэх төлөвтэй байна. Энэ үнэд хүрэхийн тулд жилд дор хаяж 500 мянган хөдөлгүүр үйлдвэрлэх шаардлагатай. Европын эрдэмтэд урьдчилан таамаглахдаа илүү болгоомжтой байгаа бөгөөд автомашины үйлдвэрлэлд устөрөгчийн түлшний эсийг арилжааны зориулалтаар ашиглах нь 2020 оноос өмнө эхлэхгүй гэж үзэж байна.

10.1.Устөрөгч

"Устөрөгч" гэсэн нэр нь химийн элемент ба энгийн бодисыг хоёуланг нь илэрхийлдэг. Элемент устөрөгчустөрөгчийн атомуудаас бүрддэг. Энгийн бодис устөрөгчустөрөгчийн молекулуудаас бүрдэнэ.

a) Устөрөгчийн химийн элемент

Байгалийн цуврал элементүүдэд устөрөгчийн серийн дугаар нь 1. Элементүүдийн системд устөрөгч нь IA эсвэл VIIA бүлгийн эхний үед байдаг.

Устөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер (дэлхийн царцдас гэж нэрлэдэг) дахь устөрөгчийн атомын моль фракц нь 0.17 байна. Энэ нь ус, олон ашигт малтмал, газрын тос, байгалийн хий, ургамал, амьтанд байдаг. Хүний биед дунджаар 7 кг устөрөгч агуулагддаг.

Устөрөгчийн гурван изотоп байдаг:
a) хөнгөн устөрөгч - протиум,
б) хүнд устөрөгч - дейтерий(D),
в) хэт хүнд устөрөгч - тритиум(Т).

Тритиум нь тогтворгүй (цацраг идэвхт) изотоп тул байгальд бараг байдаггүй. Дейтерий нь тогтвортой, гэхдээ маш бага байдаг: w D = 0.015% (бүх хуурай газрын устөрөгчийн массын). Тиймээс устөрөгчийн атомын масс нь 1 Dn (1.00794 Dn) -ээс маш бага ялгаатай байна.

б) устөрөгчийн атом

Химийн хичээлийн өмнөх хэсгүүдээс та устөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг аль хэдийн мэддэг болсон.

Устөрөгчийн атомын валентын чадвар нь нэг валентын тойрог замд нэг электрон байгаагаар тодорхойлогддог. Их хэмжээний иончлолын энерги нь устөрөгчийн атомыг электрон өгөх хандлагагүй болгодог ба электроны хамаарал нь хэт өндөр биш байх нь түүнийг хүлээн авах бага зэрэг хандлагад хүргэдэг. Тиймээс химийн системд H катион үүсэх боломжгүй бөгөөд H анионтой нэгдлүүд тийм ч тогтвортой байдаггүй. Тиймээс устөрөгчийн атом нь хосгүй нэг электронтойгоо холбоотой бусад атомуудтай ковалент холбоо үүсгэх магадлал өндөр байдаг. Анион үүсэх болон ковалент холбоо үүсэх тохиолдолд устөрөгчийн атом нь нэг валент юм.
Энгийн бодисын хувьд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв нь ихэнх нэгдлүүдэд 0, устөрөгч нь +I-ийн исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг бөгөөд зөвхөн хамгийн бага электрон сөрөг элементүүдийн гидридүүдэд устөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг.
Устөрөгчийн атомын валентын чадварын талаарх мэдээллийг Хүснэгт 28-д үзүүлэв. Аливаа атомтай нэг ковалент холбоогоор холбогдсон устөрөгчийн атомын валентын төлөвийг хүснэгтэд “H-” тэмдгээр харуулав.

Хүснэгт 28.Устөрөгчийн атомын валентийн боломжууд

Валент төлөв				Химийн бодисын жишээ
			I 0 -Би	HCl, H 2 O, H 2 S, NH 3, CH 4, C 2 H 6, NH 4 Cl, H 2 SO 4, NaHCO 3, KOH H 2 B 2 H 6, SiH 4, GeH 4
				NaH, KH, CaH 2, BaH 2

в) Устөрөгчийн молекул

Хоёр атомт устөрөгчийн молекул H2 нь устөрөгчийн атомууд тэдгээрийн хувьд боломжтой цорын ганц ковалент холбоогоор холбогдсон үед үүсдэг. Холболт нь солилцооны механизмаар үүсдэг. Давхардсан аргаар электрон үүлэнэ нь s-бонд юм (Зураг 10.1 А). Атомууд нь ижил тул холбоо нь туйлшралгүй байдаг.

Устөрөгчийн молекул дахь атом хоорондын зай (илүү нарийвчлалтай атомууд чичирдэг тул тэнцвэрийн атом хоорондын зай) r(H–H) = 0.74 A (Зураг 10.1 В), энэ нь тойрог замын радиусуудын нийлбэрээс (1.06 А) мэдэгдэхүйц бага байна. Үүний үр дүнд холбогдсон атомуудын электрон үүл нь гүнзгий давхцдаг (Зураг 10.1). б), устөрөгчийн молекул дахь холбоо хүчтэй байдаг. Энэ нь бараг ижил зүйл юм их үнэ цэнэхолбох энерги (454 кЖ/моль).
Хэрэв бид молекулын хэлбэрийг хилийн гадаргуугаар (электрон үүлний хилийн гадаргуутай төстэй) тодорхойлдог бол устөрөгчийн молекул нь бага зэрэг гажигтай (сунасан) бөмбөг хэлбэртэй байна гэж хэлж болно (Зураг 10.1). Г).

d) устөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд устөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Бага хэмжээгээр энэ нь хоргүй байдаг. Хатуу устөрөгч 14 К (–259 ° C) температурт хайлж, шингэн устөрөгч 20 К (–253 ° C) температурт буцалгана. Бага хайлах ба буцалгах температур, шингэн устөрөгчийн орших температурын хязгаар (ердөө 6 ° C), түүнчлэн хайлуулах молийн дулаан (0.117 кЖ / моль) ба ууршилт (0.903 кЖ / моль) бага байдаг. ) устөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо маш сул байгааг харуулж байна.
Устөрөгчийн нягт r(H 2) = (2 г/моль): (22.4 л/моль) = 0.0893 г/л. Харьцуулбал: агаарын дундаж нягт 1.29 г/л байна. Өөрөөр хэлбэл, устөрөгч нь агаараас 14.5 дахин хөнгөн байдаг. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй.
Өрөөний температурт устөрөгч идэвхгүй, харин халах үед олон бодистой урвалд ордог. Эдгээр урвалын үед устөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө нэмэгдүүлж эсвэл бууруулж болно: H 2 + 2 д– = 2Н –I, Н 2 – 2 д– = 2Н +I.
Эхний тохиолдолд устөрөгч нь исэлдүүлэгч бодис юм, жишээлбэл, натри эсвэл кальцитай урвалд ороход: 2Na + H 2 = 2NaH, ( т) Ca + H 2 = CaH 2 . ( т)
Гэхдээ устөрөгчийг багасгах шинж чанар нь илүү онцлог шинж чанартай: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( т)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( т)
Халах үед устөрөгч нь зөвхөн хүчилтөрөгч төдийгүй бусад металл бус бодисууд, жишээлбэл, фтор, хлор, хүхэр, тэр ч байтугай азотоор исэлддэг.
Лабораторид урвалын үр дүнд устөрөгч үүсдэг

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

Цайрын оронд төмөр, хөнгөн цагаан болон бусад металл, хүхрийн хүчлийн оронд бусад шингэрүүлсэн хүчил хэрэглэж болно. Үүссэн устөрөгчийг усыг нүүлгэн шилжүүлэх замаар туршилтын хоолойд цуглуулдаг (10.2-р зургийг үз). б) эсвэл зүгээр л урвуу колбонд хийнэ (Зураг 10.2 А).

Аж үйлдвэрт устөрөгчийг никель катализаторын оролцоотойгоор 800 ° C температурт усны ууртай урвалд оруулснаар байгалийн хий (гол төлөв метан) -аас их хэмжээгээр үйлдвэрлэдэг.

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 +CO 2 ( т, Ni)

эсвэл нүүрсийг өндөр температурт усны уураар боловсруулах:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( т)

Уснаас цэвэр устөрөгчийг задлах замаар гаргаж авдаг цахилгаан цочрол(электролизд өртөх):

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

Гидрид (устөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд) нь үндсэн хоёр төрөлд хуваагдана.
а) тогтворгүй (молекул) гидрид,
б) давстай төстэй (ионы) гидридүүд.
IVA – VIIA бүлгийн элементүүд ба бор нь молекулын гидрид үүсгэдэг. Эдгээрээс зөвхөн металл бус бодис үүсгэдэг элементүүдийн гидридүүд тогтвортой байдаг.

B 2 H 6 CH 4; NH3; H2O; HF
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; HCl
AsH3; H2Se; HBr
H2Te; Сайн уу
Усыг эс тооцвол эдгээр бүх нэгдлүүд нь өрөөний температурт хийн бодис байдаг тул тэдгээрийн нэр нь "дэгдэмхий гидрид" юм.
Төмөр бус бодис үүсгэдэг зарим элементүүд нь илүү нарийн төвөгтэй гидридүүдэд байдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ерөнхий томъёо С-тэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг n H 2 n+2, C n H 2 n, C n H 2 n-2 ба бусад, хаана nмаш том байж болно (эдгээр нэгдлүүдийг органик химийн чиглэлээр судалдаг).
Ионы гидридүүд нь шүлтлэг, шүлтлэг газрын элементүүд, магнийн гидридүүд орно. Эдгээр гидридийн талстууд нь хамгийн их исэлдэлтийн төлөвт Me эсвэл Me 2 (элементийн системийн бүлгээс хамаарч) H анион ба металлын катионуудаас бүрддэг.

LiH
NaH	MgH 2
К.Х	CaH2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

Ионы болон бараг бүх молекулын гидридүүд (H 2 O ба HF-ээс бусад) аль аль нь бууруулагч бодис боловч ионы гидрид нь молекулаас хамаагүй хүчтэй бууруулагч шинж чанартай байдаг.
Гидридээс гадна устөрөгч нь гидроксид ба зарим давсны нэг хэсэг юм. Дараах бүлгүүдээс та эдгээр илүү төвөгтэй устөрөгчийн нэгдлүүдийн шинж чанаруудтай танилцах болно.
Аж үйлдвэрт үйлдвэрлэсэн устөрөгчийн гол хэрэглэгчид нь аммиак, азотын бордоо үйлдвэрлэх үйлдвэрүүд бөгөөд аммиакийг азот, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг.

N 2 +3H 2 2NH 3 ( Р, т, Pt – катализатор).

Устөрөгчийг 2H 2 + CO = CH 3 OH ( 2H 2 + CO = CH 3 OH) урвалаар метилийн спирт (метанол) үйлдвэрлэхэд их хэмжээгээр ашигладаг. т, ZnO – катализатор), түүнчлэн хлор, устөрөгчөөс шууд гаргаж авдаг устөрөгчийн хлоридын үйлдвэрлэлд:

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

Устөрөгчийг заримдаа металлургийн салбарт цэвэр металл үйлдвэрлэхэд бууруулагч болгон ашигладаг, жишээлбэл: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. а) протиум, б) дейтерий, в) тритий ямар бөөмөөс тогтдог вэ?
2.Устөрөгчийн атомын иончлох энергийг бусад элементийн атомын иончлох энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанарын хувьд аль элемент нь устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электрон ойрын энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалентын холбооны туйлшралын чиглэл, нэгдлүүдийн устөрөгчийн исэлдэлтийн зэргийг харьцуулна уу: a) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; b) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. Устөрөгчийн хамгийн энгийн, молекул, бүтэц, орон зайн томьёог бич. Аль нь ихэвчлэн ашиглагддаг вэ?
6. Тэд "Устөрөгч агаараас хөнгөн" гэж байнга хэлдэг. Энэ юу гэсэн үг вэ? Ямар тохиолдолд энэ илэрхийллийг шууд утгаар нь авч болох, ямар тохиолдолд болохгүй гэж?
7. Кали, кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, сульфид, устөрөгчийн бромидын бүтцийн томьёог зохиох.
8. Устөрөгчийн хайлах, уурших молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тодорхойлно.
9. Үндсэнийг харуулсан дөрвөн урвал бүрийн хувьд химийн шинж чанарустөрөгч, электрон тэнцвэрийг бий болгох. Исэлдүүлэгч болон ангижруулагч бодисуудыг тэмдэглэ.
10. Лабораторийн аргаар 4,48 литр устөрөгч гаргахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 1:2 эзлэхүүний харьцаагаар авсан 30 м 3 метан ба усны уурын холимогоос 80%-ийн гарцтай устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойл.
12. Устөрөгч a) фтор, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэх үед үүсэх урвалын тэгшитгэл зохио.
13. Доорх урвалын схемүүд нь ионы гидридын үндсэн химийн шинж чанарыг харуулж байна.

a) MH + O 2 MOH ( т); б) MH + Cl 2 MCl + HCl ( т);
в) MH + H 2 O MOH + H 2; d) MH + HCl(p) MCl + H 2
Энд M нь лити, натри, кали, рубиди эсвэл цезий юм. Хэрэв M нь натри бол харгалзах урвалын тэгшитгэлийг бич. Кальцийн гидридийн химийн шинж чанарыг урвалын тэгшитгэлээр дүрслэн харуул.
14.Электрон балансын аргыг ашиглан зарим молекул гидридийн бууруулах шинж чанарыг харуулсан дараах урвалын тэгшитгэлийг үүсгэ.
a) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( т); б) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( т); в) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( т).

10.2 Хүчилтөрөгч

Устөрөгчийн нэгэн адил "хүчилтөрөгч" гэдэг үг нь химийн элемент ба энгийн бодисын нэр юм. Энгийн зүйлээс гадна" хүчилтөрөгч"(дихүчилтөрөгч) химийн элементХүчилтөрөгч нь өөр нэг энгийн бодис үүсгэдэг. озон"(гурвалсан хүчилтөрөгч). Эдгээр нь хүчилтөрөгчийн аллотропик өөрчлөлтүүд юм. Хүчилтөрөгч нь хүчилтөрөгчийн молекулуудаас бүрддэг O 2 , озон нь озоны молекулуудаас бүрддэг O 3 .

a) Химийн элемент хүчилтөрөгч

Байгалийн цуврал элементүүдэд хүчилтөрөгчийн серийн дугаар нь 8. Элементүүдийн системд хүчилтөрөгч нь VIA бүлэгт хоёрдугаар үе шатанд байна.
Хүчилтөрөгч бол дэлхий дээрх хамгийн элбэг элемент юм. Дэлхийн царцдасын хоёр дахь атом бүр нь хүчилтөрөгчийн атом, өөрөөр хэлбэл мэнгэний хэсэгДэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгч - ойролцоогоор 50%. Хүчилтөрөгч (бодис) - бүрэлдэхүүн хэсэгагаар. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь ус, олон эрдэс бодис, ургамал, амьтанд байдаг. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O, 18 O) бүрддэг бөгөөд хамгийн хөнгөн изотоп 16 O нь хамгийн түгээмэл байдаг тул хүчилтөрөгчийн атомын масс нь 16 Dn (15.9994 Dn) юм.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг та мэднэ.

Хүснэгт 29.Хүчилтөрөгчийн атомын валентын боломжууд

Валент төлөв				Химийн бодисын жишээ
				Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 *
			-II -Би 0 +I +II	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SiO 2, H 2 SO 4, HNO 2, HClO 4, COCl 2, H 2 O 2 O2** O2F2 OF 2
				NaOH, KOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 Na 2 O 2, K 2 O 2, CaO 2, BaO 2
				Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3

* Эдгээр ислийг мөн ионы нэгдлүүд гэж үзэж болно.
** Молекул дахь хүчилтөрөгчийн атомууд энэ валентын төлөвт байдаггүй; Энэ бол хүчилтөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв нь тэгтэй тэнцэх бодисын жишээ юм
Өндөр иончлолын энерги (устөрөгчийнх шиг) нь хүчилтөрөгчийн атомаас энгийн катион үүсэхээс сэргийлдэг. Электрон ойрын энерги нь нэлээд өндөр (устөрөгчөөс бараг хоёр дахин их) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атомыг электрон олж авах, O 2A анион үүсгэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ хүчилтөрөгчийн атомын электрон ойрын энерги нь галоген атомууд болон VIA бүлгийн бусад элементүүдээс бага хэвээр байна. Тиймээс хүчилтөрөгчийн анионууд ( ислийн ионууд) атомууд нь электроноо маш амархан өгдөг элементүүдтэй хүчилтөрөгчийн нэгдлүүдэд л байдаг.
Хослогдоогүй хоёр электроныг хуваалцсанаар хүчилтөрөгчийн атом нь хоёр ковалент холбоо үүсгэж болно. Хоёр хос электрон нь өдөөх боломжгүй тул зөвхөн донор-хүлээн авагчийн харилцан үйлчлэлд орж болно. Тиймээс бондын олон талт байдал, эрлийзжилтийг тооцохгүйгээр хүчилтөрөгчийн атом нь таван валентын төлөвийн аль нэгэнд байж болно (Хүснэгт 29).
Хүчилтөрөгчийн атомын хамгийн ердийн валент төлөв В k = 2, өөрөөр хэлбэл хоёр үүсэх ковалент холбоохоёр хосгүй электроны улмаас.
Хүчилтөрөгчийн атомын маш өндөр электрон сөрөг чанар (зөвхөн фторын хувьд илүү өндөр) нь түүний ихэнх нэгдлүүдэд хүчилтөрөгч нь -II-ийн исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг. Хүчилтөрөгч нь бусад исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг бодисууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг Хүснэгт 29-д жишээ болгон өгсөн ба харьцуулсан тогтвортой байдлыг Зураг дээр үзүүлэв. 10.3.

в) Хүчилтөрөгчийн молекул

Хоёр атомт хүчилтөрөгчийн молекул O 2 нь хосгүй хоёр электрон агуулдаг болохыг туршилтаар тогтоосон. Валентын бондын аргыг ашигласнаар энэ молекулын электрон бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь коваленттай ойролцоо шинж чанартай байдаг. Хүчилтөрөгчийн молекул нь туйлшралгүй байдаг. атом хоорондын зай ( r o–o = 1.21 A = 121 нм) нь нэг холбоогоор холбогдсон атомуудын хоорондох зайнаас бага байна. Молярын холболтын энерги нь нэлээд өндөр бөгөөд 498 кЖ/моль юм.

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Хатуу хүчилтөрөгч 55 К (–218 ° C) температурт хайлж, шингэн хүчилтөрөгч 90 К (–183 ° C) температурт буцалгана.
Хатуу болон шингэн хүчилтөрөгч дэх молекул хоорондын холбоо нь устөрөгчийнхээс арай илүү хүчтэй байдаг нь шингэн хүчилтөрөгч (36 ° C) илүү том температурын хүрээ, хайлах (0.446 кЖ/моль) ба ууршилт (6.83 кЖ) их хэмжээний молийн дулаанаар нотлогддог. /моль).
Хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг: 0 ° C-д зөвхөн 5 эзлэхүүн хүчилтөрөгч (хий!) 100 боть усанд уусдаг (шингэн!).
Хүчилтөрөгчийн атомуудын электрон олж авах өндөр хандлага, цахилгаан сөрөг чанар нь хүчилтөрөгч нь зөвхөн исэлдүүлэх шинж чанартай байдаг. Эдгээр шинж чанарууд нь ялангуяа өндөр температурт илэрдэг.
Хүчилтөрөгч олон металлтай урвалд ордог: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( т);
металл бус: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
болон нийлмэл бодисууд: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

Ихэнхдээ ийм урвалын үр дүнд янз бүрийн ислийг олж авдаг (II § 5-ыг үзнэ үү), гэхдээ идэвхтэй шүлтлэг металлууд, жишээлбэл натри, шатаах үед хэт исэл болж хувирдаг.

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт ислийн бүтцийн томъёо нь (Na) 2 (O-O) юм.
Хүчилтөрөгчийн дотор дүрэлзэн асч буй хагархай галд шатаж байна. Энэ нь цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэх хялбар бөгөөд тохиромжтой арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас цэвэршүүлэх (цогц нэрэх), лабораторид хүчилтөрөгч агуулсан тодорхой нэгдлүүдийг дулааны задралд оруулах замаар олж авдаг, жишээлбэл:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
ба үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт ислийн катализаторын задралаар: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 катализатор).
Цэвэр хүчилтөрөгчийг үйлдвэрлэлд исэлдэх процессыг эрчимжүүлэх, өндөр температурт дөл үүсгэх зорилгоор ашигладаг. Пуужингийн технологид шингэн хүчилтөрөгчийг исэлдүүлэгч болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний ​​амьдралыг хадгалахад чухал ач холбогдолтой. Хэвийн нөхцөлд хүн амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгчтэй байдаг. Гэхдээ хангалттай агааргүй эсвэл огт агааргүй нөхцөлд (нисэх онгоцонд, шумбах ажлын үеэр, сансрын хөлөггэх мэт), хүчилтөрөгч агуулсан тусгай хийн хольцыг амьсгалахад бэлтгэдэг. Хүчилтөрөгчийг мөн амьсгалахад хүндрэл учруулдаг өвчинд анагаах ухаанд хэрэглэдэг.

e) Озон ба түүний молекулууд

Озон O 3 нь хүчилтөрөгчийн хоёр дахь аллотроп өөрчлөлт юм.
Гурвалсан атомын озоны молекул нь дараах томъёогоор илэрхийлэгдсэн хоёр бүтцийн хоорондох завсрын булангийн бүтэцтэй.

Озон нь хурц үнэртэй хар хөх өнгийн хий юм. Хүчтэй исэлдүүлэх үйл ажиллагааны улмаас энэ нь хортой юм. Озон нь хүчилтөрөгчөөс нэг хагас дахин "хүнд" бөгөөд усанд хүчилтөрөгчөөс арай илүү уусдаг.
Озон нь аянгын цахилгаан цэнэгийн үед хүчилтөрөгчөөс агаар мандалд үүсдэг.

3O 2 = 2O 3 ().

Хэвийн температурт озон аажмаар хүчилтөрөгч болж хувирдаг бөгөөд халах үед энэ үйл явц тэсрэх шинж чанартай байдаг.
Озон нь дэлхийн агаар мандлын "озоны давхарга" гэж нэрлэгддэг давхаргад агуулагддаг бөгөөд дэлхий дээрх бүх амьдралыг нарны цацрагийн хортой нөлөөнөөс хамгаалдаг.
Зарим хотуудад ундны усыг ариутгах (ариутгах) зорилгоор хлорын оронд озон хэрэглэдэг.

Дараах бодисуудын бүтцийн томъёог зур: OF 2, H 2 O, H 2 O 2, H 3 PO 4, (H 3 O) 2 SO 4, BaO, BaO 2, Ba(OH) 2. Эдгээр бодисыг нэрлэ. Эдгээр нэгдлүүдийн хүчилтөрөгчийн атомын валентын төлөвийг тодорхойлно уу.
Хүчилтөрөгчийн атом бүрийн валент ба исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлно.
2. Хүчилтөрөгч дэх литий, магни, хөнгөн цагаан, цахиур, улаан фосфор, селенийн шаталтын урвалын тэгшитгэлийг зохио (селений атомууд исэлдэлтийн төлөвт +IV, бусад элементийн атомууд исэлдэлтийн хамгийн дээд түвшинд хүртэл исэлддэг). Эдгээр урвалын бүтээгдэхүүнүүд ямар ангиллын исэлд хамаарах вэ?
3. Хэдэн литр озон авах боломжтой (хэвийн нөхцөлд) a) 9 литр хүчилтөрөгчөөс, б) 8 г хүчилтөрөгчөөс?

Ус бол дэлхийн царцдас дахь хамгийн элбэг байдаг бодис юм. Дэлхийн усны массыг 10 18 тонн гэж тооцдог. Ус бол манай гаригийн гидросферийн үндэс бөгөөд үүнээс гадна агаар мандалд агуулагддаг, мөс хэлбэрээр дэлхийн туйлын таг, өндөр уулын мөсөн голуудыг бүрдүүлдэг, мөн янз бүрийн чулуулгийн нэг хэсэг юм. Хүний бие дэх усны массын эзлэх хувь 70 орчим хувьтай байдаг.
Ус бол энэ гурвыг агуулсан цорын ганц бодис юм нэгтгэх төлөвүүдөөрийн гэсэн тусгай нэртэй байдаг.

Усны молекулын электрон бүтэц (Зураг 10.4 А) бид өмнө нь нарийвчлан судалж үзсэн (§ 7.10-ыг үзнэ үү).
O-H бондын туйлшрал ба өнцгийн хэлбэрийн улмаас усны молекул нь цахилгаан диполь.

Цахилгаан диполийн туйлшралыг тодорхойлохын тулд физик хэмжигдэхүүнийг " цахилгаан диполийн цахилгаан момент"эсвэл зүгээр л " диполь момент".

Химийн шинжлэх ухаанд диполь моментийг дебиээр хэмждэг: 1 D = 3.34. 10-30 анги. м

Усны молекулд хоёр туйлт ковалент холбоо, өөрөөр хэлбэл хоёр цахилгаан диполь байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр өөрийн гэсэн диполь моменттэй ( ба ). Молекулын нийт диполь момент нь эдгээр хоёр моментийн вектор нийлбэртэй тэнцүү байна (Зураг 10.5):

(H 2 O) = ,

Хаана q 1 ба q 2 – устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэг (+) ба молекул дахь атом хоорондын O – H зай. Учир нь q 1 = q 2 = q, ба , дараа нь

Усны молекул болон бусад зарим молекулуудын туршилтаар тодорхойлсон диполь моментуудыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 30.Зарим туйлын молекулуудын диполь моментууд

Молекул		Молекул		Молекул

Усны молекулын диполь шинж чанарыг харгалзан түүнийг ихэвчлэн дараах байдлаар схемээр дүрсэлдэг.
Цэвэр ус бол амт, үнэргүй өнгөгүй шингэн юм. Усны зарим үндсэн физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 31.Усны зарим физик шинж чанарууд

Хайлах ба уурших молийн дулааны их утгууд (устөрөгч ба хүчилтөрөгчөөс их хэмжээний дараалал) нь хатуу болон шингэн бодисын аль алинд нь усны молекулууд хоорондоо нягт холбоотой болохыг харуулж байна. Эдгээр холболтыг "гэж нэрлэдэг. устөрөгчийн холбоо".

ЦАХИЛГААН ДИПОЛ, ДИПОЛ МОМЕНТ, БОНДЫН ТУЙЛШАЛ, МОЛЕКУЛЫН ТУЙЛАЛТ.
Усны молекул дахь холбоо үүсэхэд хүчилтөрөгчийн атомын хэдэн валент электрон оролцдог вэ?
2. Ямар тойрог замууд давхцах үед усны молекул дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд холбоо үүсдэг вэ?
3.Устөрөгчийн хэт исэл H 2 O 2 молекул дахь холбоо үүсэх диаграммыг зур. Энэ молекулын орон зайн бүтцийн талаар та юу хэлж чадах вэ?
4. HF, HCl ба HBr молекул дахь атом хоорондын зай 0.92-той тэнцүү байна; 1.28 ба 1.41. Диполь моментуудын хүснэгтийг ашиглан эдгээр молекул дахь устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийг тооцоолж, харьцуулна уу.
5. Хүхэрт устөрөгчийн молекул дахь атом хоорондын зай S – H 1.34, холбоо хоорондын өнцөг 92° байна. Хүхэр ба устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийн утгыг тодорхойлно уу. Хүхрийн атомын валентын орбиталуудын эрлийзжүүлэлтийн талаар та юу хэлж чадах вэ?

10.4. Устөрөгчийн холбоо

Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн цахилгаан сөрөг байдлын мэдэгдэхүйц ялгаа (2.10 ба 3.50) тул усны молекул дахь устөрөгчийн атом нь их хэмжээний эерэг хэсэгчилсэн цэнэгийг олж авдаг. q h = 0.33 д), хүчилтөрөгчийн атом нь бүр илүү сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй ( q h = -0.66 д). Хүчилтөрөгчийн атом нь нэг хос электронтой байдаг гэдгийг санаарай sp 3-эрлийз АО. Устөрөгчийн нэг молекулын устөрөгчийн атом нь нөгөө молекулын хүчилтөрөгчийн атом руу татагддаг бөгөөд үүнээс гадна устөрөгчийн атомын хагас хоосон 1s-AO нь хүчилтөрөгчийн атомын хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондох эдгээр харилцан үйлчлэлийн үр дүнд молекул хоорондын тусгай төрлийн холбоо үүсдэг - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоо үүсэхийг схемээр дараах байдлаар дүрсэлж болно.

Сүүлчийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (цэгтэй шугам, электрон биш!) устөрөгчийн холбоог илэрхийлдэг.

Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн усны молекулуудын хооронд байдаггүй. Энэ нь хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд үүсдэг.
1) молекул нь маш их зүйлийг агуулдаг туйлын холболт N–E (E нь нэлээд цахилгаан сөрөг элементийн атомын тэмдэг),
2) молекул нь их хэмжээний сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй Е атом ба ганц хос электрон агуулдаг.
E элемент нь фтор, хүчилтөрөгч, азот байж болно. Хэрэв E нь хлор эсвэл хүхэр байвал устөрөгчийн холбоо мэдэгдэхүйц сул байна.
Молекулуудын хооронд устөрөгчийн холбоо бүхий бодисын жишээ: фтор устөрөгч, хатуу эсвэл шингэн аммиак, этилийн спирт болон бусад олон бодисууд.

Шингэн устөрөгчийн хайлуур жоншны молекулууд нь устөрөгчийн холбоогоор нэлээд урт гинжээр холбогддог бөгөөд шингэн ба хатуу аммиакийн хувьд гурван хэмжээст сүлжээ үүсдэг.
Устөрөгчийн бондын бат бэх нь завсрын байна химийн холбооболон бусад төрлийн молекул хоорондын холбоо. Устөрөгчийн бондын молийн энерги ихэвчлэн 5-50 кЖ/моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстууд) бүх устөрөгчийн атомууд нь хүчилтөрөгчийн атомуудтай устөрөгчтэй холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр нь хоёр устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг (хоёр дан хос электроныг ашигладаг). Энэ бүтэц нь устөрөгчийн зарим холбоо тасарсан шингэн устай харьцуулахад мөсийг илүү "сул" болгож, молекулууд нь бага зэрэг нягт "савлах" чадвартай байдаг. Мөсний бүтцийн энэ онцлог нь бусад ихэнх бодисоос ялгаатай нь хатуу төлөвт байгаа ус яагаад шингэн төлөвөөс бага нягттай байдгийг тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралдаа 4 хэмд хүрдэг - энэ температурт маш их устөрөгчийн холбоо тасарч, дулааны тэлэлт нь нягтралд тийм ч хүчтэй нөлөө үзүүлэхгүй байна.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал юм. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж хэсэгхэн зуур төсөөлцгөөе. Энд зарим үр дагаварууд байна:

• буцалгах цэг нь ойролцоогоор -80 ° C хүртэл буурах тул өрөөний температурт ус хий хэлбэртэй болно;
• мөсний нягт нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усны бие ёроолоос хөлдөж эхэлнэ;
• ДНХ-ийн давхар мушгиа болон бусад олон зүйл оршин тогтнохоо болино.

Энэ тохиолдолд манай гаригийн байгаль тэс өөр болно гэдгийг ойлгоход өгсөн жишээнүүд хангалттай юм.

УС төрөгчийн холбоо, ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Томъёо этилийн спирт CH 3 –CH 2 –O–H. Энэ бодисын өөр өөр молекулуудын аль атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний үүсэхийг харуулсан бүтцийн томьёо бич.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. -тэй хамт үзүүл бүтцийн томъёолол a) аммиак, б) устөрөгчийн фтор, в) этанол (этил спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсдэг. = 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд байнга, ижил хурдтай явагддаг тул усанд тэнцвэрт байдал үүсдэг: 2H 2 O AN 3 O + OH.
Энэ тэнцвэрийг гэж нэрлэдэг автопротолизын тэнцвэрт байдалус.

Энэхүү урвуу үйл явцын шууд урвал нь эндотермик байдаг тул халаах үед автопротолиз нэмэгддэг боловч өрөөний температурт тэнцвэр зүүн тийш шилждэг, өөрөөр хэлбэл H 3 O ба OH ионуудын концентраци бага байдаг. Тэд юутай тэнцүү вэ?
Олон нийтийн үйл ажиллагааны хуулийн дагуу

Гэхдээ урвалд орсон усны молекулуудын тоо нь усны молекулуудын нийт тоотой харьцуулахад өчүүхэн бага байдаг тул автопротолизын үед усны концентраци бараг өөрчлөгддөггүй гэж бид үзэж болно, 2 = const Цэвэр ус дахь эсрэг цэнэгтэй ионуудын ийм бага концентраци нь энэ шингэн муу хэдий ч цахилгаан гүйдэл дамжуулж байдгийг тайлбарлаж байна.

УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗ, УСНЫ АВТОПРОТОЛИЗИЙН ТОГТМОЛ (ИОН БҮТЭЭГДЭХҮҮН).
Шингэн аммиакийн ионы бүтээгдэхүүн (буцлах цэг -33 ° C) 2·10 -28 байна. Аммиакийн автопротолизийн тэгшитгэлийг бич. Цэвэр шингэн аммиак дахь аммонийн ионы концентрацийг тодорхойлно. Ямар бодис илүү цахилгаан дамжуулах чадвартай, ус эсвэл шингэн аммиак вэ?

1. Устөрөгчийн үйлдвэрлэл ба түүний шаталт (багасгах шинж чанар).
2. Хүчилтөрөгч авах, түүний доторх бодисыг шатаах (исэлдүүлэх шинж чанар).

Хүчилтөрөгч- Дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элементүүдийн нэг. Энэ нь жингийн тал орчим хувийг эзэлдэг дэлхийн царцдас, гаригийн гадна бүрхүүл. Устөрөгчтэй нийлснээр дэлхийн гадаргуугийн гуравны хоёроос илүү хувийг эзэлдэг ус үүсгэдэг.

Бид хүчилтөрөгчийг харж чадахгүй, амталж, үнэрлэж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч энэ нь агаарын тавны нэгийг бүрдүүлдэг бөгөөд амьдралд зайлшгүй шаардлагатай байдаг. Амьдрахын тулд бид амьтан, ургамал шиг амьсгалах хэрэгтэй.

Хүчилтөрөгч нь амьд организмын аливаа бичил эс дотор явагддаг химийн урвалын зайлшгүй оролцогч бөгөөд үүний үр дүнд тэдгээр нь хуваагддаг. шим тэжээлмөн амьдралд шаардлагатай энерги ялгардаг. Ийм учраас хүчилтөрөгч (цөөн төрлийн бичил биетнээс бусад) амьд амьтан бүрт зайлшгүй шаардлагатай байдаг.

Шатаах үед бодисууд хүчилтөрөгчтэй нэгдэж, дулаан, гэрэл хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг.

Устөрөгч

Орчлон ертөнцөд хамгийн элбэг байдаг элемент бол устөрөгч. Энэ нь ихэнх оддын дийлэнх хувийг эзэлдэг. Дэлхий дээр ихэнх устөрөгч (химийн тэмдэг H) хүчилтөрөгч (O) -тай нийлж ус (H20) үүсгэдэг. Устөрөгч бол хамгийн энгийн бөгөөд хамгийн их зүйл юм хөнгөн химийн бодисатом бүр зөвхөн нэг протон, нэг электроноос бүрддэг тул элемент.

20-р зууны эхэн үед агаарын хөлөг, том онгоцууд устөрөгчөөр дүүрсэн. Гэсэн хэдий ч устөрөгч нь маш шатамхай юм. Гал түймрийн улмаас хэд хэдэн гамшгийн дараа устөрөгчийг агаарын хөлөгт ашиглахаа больсон. Өнөөдөр өөр нэг хөнгөн хий нь аэронавтикт ашиглагддаг - шатдаггүй гелий.

Устөрөгч нь нүүрстөрөгчтэй нэгдэж нүүрсустөрөгч гэж нэрлэгддэг бодис үүсгэдэг. Үүнд байгалийн хий, түүхий нефтээс гаргаж авсан бүтээгдэхүүн, тухайлбал пропан, бутан хий, шингэн бензин зэрэг орно. Мөн устөрөгч нь нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгчтэй нийлж нүүрс ус үүсгэдэг. Төмс, будаа дахь цардуул, манжин дахь элсэн чихэр нь нүүрс ус юм.

Нар болон бусад одод ихэвчлэн устөрөгчөөс бүрддэг. Оддын төвд асар их температур, даралт нь устөрөгчийн атомуудыг бие биетэйгээ нэгтгэж, өөр хий болох гелий болж хувирдаг. Энэ нь дулаан, гэрэл хэлбэрээр асар их хэмжээний энерги ялгаруулдаг.