Устөрөгчийн физик шинж чанар. Устөрөгчийг шинж чанар ба хэрэглээ

Устөрөгч H нь бидний орчлон ертөнцөд хамгийн түгээмэл тохиолддог химийн элемент юм. Устөрөгчийн массын найрлага дахь элементийн масс нь янз бүрийн төрлийн атомын нийт агуулгын 75% -ийг эзэлдэг. Тэрээр гараг дээр хамгийн чухал, амин чухал холболтыг оруулдаг. Мөн устөрөгчийн онцлог шинж нь DI Mendeleyev-ийн химийн элементүүдийн үечилсэн систем дэх анхны элемент юм.

Нээлт, судалгаа

Paracelsus-ийн бичээсүүд дэх устөрөгчийг анх бичсэн нь XI зуунаас эхэлдэг. Гэвч агаарт хийн холилдолт, шатамхай шинж чанарыг судлах нь 17-р зуунд эрдэмтэн Лемерений хийсэн юм. Английн химич, физикч, байгалийн эрдэмтэн Генри Кавендиш нар устөрөгчийг сайтар судалж, устөрөгчийн масс бусад хийнүүдтэй харьцуулахад хамгийн бага байсан туршлагаасаа нотлогдсон. Шинжлэх ухааныг хөгжүүлэх дараагийн үе шатанд олон эрдэмтэд түүнтэй хамт ажиллаж байсан, тухайлбал, Лавоисер, "усанд төрж" гэж дууддаг байсан.

PSHE дэх байршлаар нь ялгах

DI Mendeleyev-н ээлжит хүснэгтийг нээх элемент нь устөрөгч юм. Атомын физик болон химийн шинж чанар нь зарим нэг хоёрдмол шинж чанартай байдаг. Устөрөгч нь нэгдүгээр бүлэгт нэгдэж, гол дэд бүлэг нь металын нэгэн адил үйлчилдэг ба химийн урвал явагдахад нэг электрон өгдөг, мөн долдугаарт, Halogens-тэй адил төстэй сөрөг хэсгүүд.

Элементийн цахим бүтцийн онцлог шинж

Устөрөгчийн атомын шинж чанар , үүнд ордог нарийн төвөгтэй бодисууд, хамгийн энгийн H ₂ бодисыг голчлон устөрөгчийн цахим тохируулгагаар тодорхойлно. Бөөмс нь Z = (-1) -тай нэг электрон байна. Энэ нь нэг масстай эерэг цэнэг (1) бүхий нэг протон агуулсан цөмийг тойрон эргэдэг. Электрон тохируулга нь 1-ээс ¹ гэж бичигдсэн бөгөөд энэ нь устөрөгчийн хувьд хамгийн анхны ба цорын ганц с-долгион дээр нэг сөрөг тоосонцор байхыг хэлнэ.

Электроны салангид буюу татан авалтын хувьд энэ элементийн атом нь ийм төрлийн эд хөрөнгөтэй, металлтай холбоотой болгодог учраас катионыг олж авдаг. Үнэндээ устөрөгчийн ион нь эерэг элемент юм. Тиймээс устөрөгчийн устөрөгчийг ердөө л протон гэж нэрлэдэг.

Физик шинж чанар

Хэрэв устөрөгчийн физик шинж чанарыг товч тайлбарлах бол энэ нь агаарын хэмээс харьцангуй атом масстай харьцангуй атомын масстай, агаарын харьцангуй хөнгөнөөс 2-оос 14.5 дахин их, шингэрүүлсэн температур -252.8 градус байна.

H2 нь хамгийн хөнгөн гэсэн туршлагаас харахад хялбар байдаг. Үүнийг хийхийн тулд янз бүрийн бодисоор устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ердийн агаараар гурван бөмбөлөгийг дүүргэхэд хангалттай. Хамгийн хурдан нь CO2-ээр дүүрсэн байх бөгөөд агааржуулсан агаарын хольц нь буурах бөгөөд H2 агуулсан тааз нь бүхэлдээ таазанд хүрэх болно.

Бага масс, устөрөгчийн жижиг хэсгүүдийн хэмжээ нь янз бүрийн бодисуудыг нэвтрэх чадварыг зөвтгөдөг. Бөмбөгний үлгэр жишээн дээр хоёр өдөр өнгөрсний дараа тэр өөрөө резинийг дамжин өнгөрөх болно гэдэгт итгэлтэй байх болно. Мөн устөрөгч нь метал (палладин эсвэл платинум) -ын бүтцэд хуримтлагдаж, температур улам бүр нэмэгддэг.

Устөрөгч багатай уусмалын өмчийг лабораторийн практикт ус тусгаарлах аргаар тусгаарлахад ашигладаг . Устөрөгч физик шинж чанар (доорх хүснэгтэд үндсэн параметрүүдийг харуулав) түүний хэрэглээний хамрах хүрээ, үйлдвэрлэлийн аргыг тодорхойлдог.

Изотопын найрлага

Химийн элементүүдийн тогтмол системийн системийн бусад төлөөлөгчдийн адил устөрөгч нь хэд хэдэн байгалийн изотопуудтай байдаг бөгөөд энэ нь цөм дэх ижил тооны протонтой атомууд, харин тэг масстай нейтрон-тоосонцрууд бүхий хэд хэдэн тоо байдаг. Иймэрхүү эд хөрөнгөтэй атомуудын жишээнүүд гэвэл хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгч, хлор, бром болон бусад цацраг идэвхт бодисууд юм.

Энэ бүлгийн төлөөлөгчийн хамгийн түгээмэл устөрөгч ¹ H-ийн физик шинж чанар нь түүний хамтрагчдынхаас ялгаатай байна. Тухайлбал, тэдгээрийн оруулах зүйлүүд нь ялгаатай байдаг. Иймээс эерэг ба цэнэггүй гэсэн 2 үндсэн бөөмтэй изотоп нь deuterium 2H-ийн нэг протонтой устөрөгчийн атомын оронд түүний найрлагад агуулагдах ердийн ба угаасны ус байдаг. Энэ изотоп нь ердийн устөрөгчөөс хоёр дахин их бөгөөд энэ нь тэдгээрийн бүрдүүлдэг нэгдлүүдийн шинж чанар дахь хамбын зөрүүг тайлбарладаг. Дутутер нь устөрөгчөөс 3200 дахин бага байдаг. Гурав дахь төлөөлөгч нь гурван ширхэг tritium 3H, цөмд хоёр нейтрон, нэг протонтой байна.

Ашиглах ба олборлох аргууд

Устөрөгчийг олж авах лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн аргууд нь маш өөр. Ихэнх тохиолдолд хий нь ашигт малтмалыг хамарсан урвалуудаас бүрддэг бөгөөд их хэмжээний үйлдвэрлэл нь органик нэгдлүүдийг их хэмжээгээр ашигладаг.

Лабораторид дараахь химийн харилцан үйлчлэлийг ашиглаж байна:

1. Шүлтийн болон шүлтлэг гадаргуугийн металлын ус нь шүлт үүсгэж, хүссэн хий үүсгэнэ.
2. Электролитийн электролитийн анодыг H ₂ ↑, катодын хүчилтөрөгч дээр гаргаж авдаг.
3. Шүлтийн металлын устөрөгчийн задрал нь бүтээгдэхүүний H2 ↑ тус тус агуулагдана.
4. Давсны хүчил, H ₂ ↑ үүсгэхийн тулд хүчлээр шингэлэх хүчлүүд хоорондоо харилцан үйлчлэх.
5. Цахиур, хөнгөнцагаан, цайр дээр шүлтэгчийн үйл ажиллагаа нь давсны нийлмэл найрлагатай зэрэгцэн устөрөгчийг ялгаруулдаг.

Аж үйлдвэрийн ашиг сонирхлын хувьд хий нь дараахь аргаар үйлдвэрлэгддэг:

1. Метаныг дулааны боловсруулалтанд байлгахад метаныг дулааны задрал (350 градус нь температурын индексийн утгад хүрдэг) - устөрөгч H ₂ ↑ ба нүүрстөрөгч C.
2. CO ₂ , H ₂ ↑ нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2, H ₂ ↑) -ийг үүсгэдэг коксоор дамжуулан ууршуулах усны хэмжээ 1000 градусаар дамжин өнгөрдөг.
3. Никель катализатор дээр хийн метаныг 800 градусын температурт хувиргах.
4. Устөрөгч нь кали буюу натрийн хлоридын усан уусмалуудын электролизд дайвар бүтээгдэхүүн юм.

Химийн харилцан үйлчлэл: ерөнхий заалтууд

Устөрөгчийн физик шинж чанар нь тодорхой нэгдэл бүхий урвалын үйл явцад түүний зан үйлийг тайлбарлаж өгдөг. Устөрөгч нь 1, Менделеевийн хүснэгтийн эхний бүлэгт байрладаг тул исэлдэлт нь ялгаатай байдаг. Бүх төрлийн нэгдэл нь гидридээс бусад шар буурцгийн (= 1 + 1) устөрөгч, XH, XH ₂ , XH ₃ - (1) төрлийн молекулуудад.

Ердийн электрон хосолгооноос үүссэн устөрөгчийн хийн молекул нь хоёр атомаас бүрддэг бөгөөд хэвийн нөхцөлд хэвийн нөхцөлд энэ нь жаахан идэвхгүй бөгөөд хэвийн нөхцөлд өөрчлөгдөх үед үүсдэг. Бусад бодисын найрлага дахь устөрөгчийг исэлдүүлэх зэргээс хамааран исэлдүүлэгч бодис болон буурах бодисын аль алинаар үйлчилнэ.

Энэ нь хүчилтөрөгч үүсгэдэг бодисууд юм

Нарийн төвөгтэй бодис үүсэхтэй холбоотой энгийн элементүүд (ихэвчлэн өндөр температурт):

1. Шүлтлэг ба шүлтлэг металл + устөрөгч = гидрид.
2. Галоген + H ₂ = устөрөгчийн галид.
3. Хүхэр + устөрөгч = устөрөгчийн сульфид.
4. Хүчилтөрөгч + H2 = ус.
5. Нүүрстөрөгч + устөрөгч = метан.
6. Азот + H ₂ = аммиак.

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай харилцах:

1. Нүүрстөрөгчийн дутуу исэл ба устөрөгчөөс хий үйлдвэрлэх хийн хольц.
2. Тэдний исэлүүдээс H2-ээр металлыг сэргээх.
3. Шингэн бус устөрөгчийн нүүрс устөрөгчийн устөрөгчийн ханалт.

Устөрөгчийн бонд

Устөрөгч физик шинж чанар нь үүнийг электрон элементүүдтэй холбохдоо элбэгшсэн электрон хос (өөрөөр хэлбэл, хүчилтөрөгч, азот, флюрин) хөрш зэргэлдээ молекулуудаас ижил атомтай ижил төрлийн бонд байгуулахыг зөвшөөрдөг. Иймэрхүү үзэгдлийг авч үзэх нь хамгийн сайн жишээ юм. Энэ нь ковалентын буюу ионы бондоос бага султай устөрөгчийн бондтой холбоотой гэж хэлж болох боловч тэдгээрийн олонх нь материалын шинж чанарт мэдэгдэхүйц нөлөөтэй байдаг. Үнэндээ устөрөгчийн бонд нь усны молекулыг димер болон полимерүүдтэй холбодог цахилгаан үүсгүүрийн харилцан үйлчлэл юм.

Ашигт малтмалын нэгдлүүдийн найрлага дахь устөрөгч

Бүх органик бус хүчлүүдийн найрлага нь устөрөгч гэх мэт атомын протонийг агуулдаг. Хүчиллэг үлдэгдэл нь (-1) -аас их исэлдэлтийн агууламжтай бодисыг полиббүсийн нэгдэл гэж нэрлэдэг. Энэ нь хэд хэдэн устөрөгчийн атом агуулдаг бөгөөд усан уусмал олон янзын диссоциацийг үүсгэдэг. Дараачийн протон нь хүчилтөрөгчийн үлдсэн хэсэгээс илүү их хэцүү болдог. Устөрөгчийн тоон агууламж нь хүчиллэгийг тодорхойлдог.

Устөрөгч нь гидроксил бөөгнөрлийн суурьтай байдаг. Тэдгээрийн дотор устөрөгч нь хүчилтөрөгчийн атомтай холбогдсон тул шүлтийн үлдэгдлийн исэлдэлтийн зэрэг нь үргэлж (1) -тэй тэнцүү байдаг. Дунд зэргийн гидроксилүүдийн агууламжийн дагуу түүний үндсэн чанарыг тодорхойлно.

Хүний үйл ажиллагаанд хэрэглэх

Шингэн бодис, түүнчлэн бусад шингэрүүлсэн хийтэй савнууд, тухайлбал хүчилтөрөгчтэй бодисууд нь онцгой шинж чанартай байдаг. Тэднийг "улаан өнгөтэй" гэгээтэй улаан өнгийн бичээстэй харанхуй ногоон өнгөөр будсан байдаг. 150 орчим атмосферийн даралтаар хий нь бөмбөлөг дээр шахдаг. Устөрөгч физик шинж чанар, тухайлбал хийн агрегатын төлөв байдлыг хялбаршуулах зорилгоор бөмбөлөг, бөмбөлөг гэх мэт гелитэй холиход ашиглана.

Устөрөгч, олон жилийн өмнө хэрэглэж байсан хүмүүсийн физик, химийн шинж чанарыг одоогоор олон салбарт хэрэглэж байна. Түүний ихэнх нь аммиакийн үйлдвэрлэлд чиглэгддэг. Устөрөгч нь исэлдүүлэгчид, гидроканик хүчил, давсны хүчил, метил архи, хиймэл шингэн түлш зэрэг металлын үйлдвэрлэлд (hafnium, германиум, гелий, цахиур, молибден, вольфрам, циркон болон бусад) үйлдвэрлэхэд оролцдог. Хүнсний үйлдвэрлэл нь ургамлын тосыг хатуу тосонд хувиргахад ашигладаг.

Фосфор, нүүрс, нүүрсустөрөгч, тос, шатах тослох материалын устөрөгчжүүлэлт, устөрөгчийг янз бүрийн аргаар устөрөгч химийн шинж чанар, хэрэглээ тодорхойлсон болно. Үүний тусламжтайгаар үнэт чулуу, улайсгасан чийдэн үйлдвэрлэдэг, металл хийцийг гагнах, гагнах ажлыг хүчилтөрөгч-устөрөгчийн дөлийн нөлөөллөөр гүйцэтгэдэг.