A hidrogén kation vegyi tulajdonságai
Ellentétben a hidrogénnel, hidrogén-kationnal vagy H + protonnal. nincsenek elektronjai és ezért mindig csak oxidáló hatásúak. A savak vizes oldataiban, ahol a hidrogénkationok koncentrációja elég nagy, Me aktív és átlagos aktivitása, azaz Én, a hidrogén bal oldalán lévő törzsek sorában, könnyen oxidálható: Zn + H2S04 (decib.) = ZnS04 + H2 ↑
Olyan savak kölcsönhatásaként, amelyekben az oxidálószer a H + kation. (Fe, Cr) változó mértékű oxidációs képességgel rendelkező só alakul ki, amelyek a legmagasabb oxidációs fokozatban tartalmazzák a Me-t, a hidrogén kation alacsony oxidáló képességének köszönhetően:
A tiszta víz rendkívül alacsony koncentrációban tartalmaz hidrogén kationokat, ezért csak aktív Me:
Fémek, oxidok és hidroxidok amfoter, reagáltatjuk a lúgos vizes oldatba, ahol az első feloldja a védő oxidréteg a felületre, majd hámozott Me kölcsönhatásba lép a vízmolekulák alkotnak egy hidroxo és molekuláris hidrogén:
A laboratóriumokban a hidrogént aktív savakkal, különösen a cinkkel szemben erős savakkal állítják elő: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑
Az iparban a hidrogént vas-gőz módszerrel vagy vízgőzön keresztül meleg szénnel (koksz) adják át:
Nagyon tiszta hidrogént a víz elektrolízisével kapunk:
Hidrogén-oxid H 2 O. A vízmolekulában az oxigénatom a sp 3 -hibridizációs állapotban van. A párosított elektronokat tartalmazó hibrid sp 3-orbitális két két vegyülete részt vesz két poláris kötés kialakításában hidrogénatomokkal, és a két maradékot az oxigén atom osztatlan elektronpárosai foglalják el. Két részleges pozitív töltést és két osztatlan elektronpárt hordozó két hidrogénatom miatt mindegyik vízmolekula négy hidrogénkötést képezhet négy szomszédos vízmolekulával.
A víz nagy dielektromos permittivitása elősegíti az oldódást és disszociációt a sók, savak és bázisok ionjaiból. Valamennyi ion ion-dipólus kölcsönhatásba lép víz poláris molekuláival, és ennek következtében minden egyes ionhoz hidrát-héj keletkezik. Force kölcsönhatása ionok vízmolekulák hidratációs kagyló olyan nagy, hogy léteznek nem csak oldatban, de részben megmarad néhány kristályok formájában kristályos hidrátok: CuSO 4 * 5H2 O, Na 2SO 4 * 10H2 O, FeCl3 * 6H2 O.
A víz oldószer és molekulák és ionok stabilizálója. Az élő szervezetekben a tápanyagokat a sejtekbe szállítja, megtartja az intracelluláris nyomást és a sejt formáját, részt vesz a biológiai szubsztrátok szintézisében és hidrolízisében, és szabályozza a hőegyensúlyt. Az élő szervezetben nagy mennyiségű víz a sejtek belsejében és kívül (70%) azt jelzi, hogy a víz nemcsak az élethez szükséges, hanem az élet is. A víz fontos és változatos alkalmazást jelent mind a mérnöki, mind pedig az iparban.
A víz kémiai tulajdonságai.
A víz rendkívül gyenge elektrolit. Amikor disszociál, igen kevés H + és anionos OH-formájú hidrogén kation. amelynek tiszta vízben való koncentrációja megegyezik egymással, és 22 ° C-on 10 -7 mol / l. a H + kation savas tulajdonságainak egyidejű jelenléte a rendszerben. és az alapvető tulajdonságok - az anion OH - egyenlő mennyiségben teszi a vizet egy tipikus ampholyte és egyértelműen kiegyensúlyozott sav-bázis tulajdonságokkal rendelkezik. Tehát, amikor különböző oxidokkal kölcsönhatásba lép, molekulája ampholyte-ként működik:
A hidrolízis folyamat sós víz, ami általában az „ideális” amfolit, és működhet egy sav és ennek alapján - hidrolízisével a tárgy (anion vagy kation). Amikor a sót az anion hidrolizálja, a vízmolekula a só aniont ad a hidrogén kationhoz, azaz ez egy sav. Új gyenge sav képződik: NO2 - + H + - OH - ↔ HNO2 + OH -
A só hidrolízisénél a kation fölött a vízmolekula adja ezt a kationt egy OH - anionnak. alapul szolgál. Ebben az esetben gyenge bázis képződik: Cu 2+ + H + - OH - ↔ (CuOH) + + H +
Az oxidációs redukciós reakciókban a víz kettős karaktert is hordozhat - vagy egy H + -ot okozó oxidálószert. vagy redukálószer az O2-nek köszönhetően.
A fel nem osztott elektronpárok atomjának vízmolekulájában lévő víz aktív ligandumot képez, amely stabil komplex ionokat képez d-fém kationokkal: [Zn (H2O) 4] 2+. [Cu (H20) 4] 2+. [Fe (H20) 6] 3+. [Cr (H20) 6] 3+. Ilyen ionok jelenléte vizes oldatokban egy bizonyos komplex ionra jellemző színt ad.
Feladatok és gyakorlatok önálló munkára
1. Figyelembe véve az alábbi anyagokat: H2. O2. Zn, HCI, CuO. Írja le az ezeknek az anyagoknak az összes lehetséges reakciójára vonatkozó egyenleteket egymással.
2. Adjon példákat a hidrogén keletkezésére a reakció eredményeként: a) bomlás; b) Helyettesítés.
3. Ugyanolyan mennyiségű víz keletkezik, amikor a hidrogént 10 g réz (I) -oxiddal és 10 g réz (II) -oxiddal redukálják? A választ számítással igazolják.
4. Mi a következő: a) a hidrogén hideg sűrűsége; b) a hidrogén sűrűsége levegővel?
5. 2,36 g vas és cink keverékét egy savban feloldva 896 ml hidrogént (nu) kaptunk. hány gramm vasat és cinket tartalmaz a keverékben?
6. Milyen szerepet játszik a hidrogén-peroxid az alábbi reakciók mindegyikében: oxidálószer vagy redukálószer:
Írja be a második reakcióegyenletet az elektronikus mérleg módszerével.
7. Mennyire szükséges hidrogén (n.u.) a 19,6 g réz (II) -hidroxid termikus bomlásával kapott réz (II) -oxid csökkentésére?
8. semlegesítés nyert oldat a reakció kalcium-hidrid vízzel, a töltött oldatot 43,67 ml térfogat, tömegrésze hlorovodoroda29,2% és a sűrűsége 1,145 g / ml. milyen mennyiségű hidrogént (nu) szabadítottak fel a hidrid bomlása során?
9. A feldolgozás a minta keverékét cink és vas és sósav visszanyerjük 0,896 liter hidrogén, és az intézkedés alapján az alkáli oldattal, ugyanabban a mintában keveréket - 0,448 liter hidrogéngáz. Határozzuk meg a keverékben lévő komponensek tömegarányát (%).
Reagálj szinte minden egyszerű anyaggal, kivéve néhány nem fémt. Minden halogén energetikus oxidálószer, ezért természetben csak vegyületek formájában találhatók. Amint a rendszám növekszik, a halogének kémiai aktivitása csökken, az F- halidionok kémiai aktivitása. Cl -. Br -. I -. At - csökken.
A halogénatomok közé tartozik a fluor, a klór, a bróm, a jód, az astat, valamint (formálisan) a mesterséges elemek a megértések.
Minden halogén nemfém. A külső energia szintjén 7 elektron erős oxidálószer. Fémekkel való kölcsönhatás esetén ionos kötés alakul ki, és sók képződnek. A halogének (kivéve F), ha több elektronegatív elemet érintkeznek, a legmagasabb oxidációs állapotig +7 lehetnek. Amint azt már említettük, a halogének nagy reaktivitást mutatnak, ezért természetesen vegyületek formájában fordulnak elő. A földkéreg előfordulási gyakorisága a fluoridról a jódra növekvő atomos sugárral csökken. A földkéregben található asztatin mennyisége grammban mérve, és természeténél fogva nincsenek felismerések. A fluorat, a klórt, a brómot és a jódot ipari méretekben állítják elő, és a klórt sokkal nagyobb mennyiségben állítják elő. Természetben ezek az elemek főként halogének formájában jönnek létre (kivéve a jódot, amely nátrium-jodát vagy kálium formájában is megtalálható az alkálifém-nitrát lerakódásokban).
Mivel számos klorid, bromid és jodid vízben oldódik, ezek az anionok az óceánban és a természetes sóoldatban találhatók. A fluor legfontosabb forrása a kalcium-fluorid, amely nagyon kevéssé oldódik az üledékes kőzetekben (mint fluoreszter CaF2).
A legegyszerűbb megoldás a halogenidek oxidálása. Először 1886-ban fluorint szereztek be a francia kémikus Henri Moissan a KHF2 kálium-hidrogén-fluorid elektrolízisével vízmentes hidrogén-fluorid formájában.
Laboratóriumi körülmények között a klór hidrogén-kloriddal történő előállítása során a mangán (IV) -oxiddal való kölcsönhatásánál:
Az oxidálószer MnO2 helyett kálium-permanganát alkalmazható. A reakció a szokásos hőmérsékleten kezdődik:
Az iparban a klórt elsősorban speciális elektrolizátorokban lévő nátrium-klorid vizes oldatának elektrolízisével állítják elő. A következő reakciók fordulnak elő:
fél reakció az anódon:
fél reakció a katódon:
A bromint a tengervízben található bromidion kémiai oxidációjával állítják elő. Hasonló eljárást alkalmaznak az I - ben gazdag természetes sóoldatok jódjának előállítására. Mivel mindkét esetben oxidálószert használnak, klórt használnak, amely oxidatívabb tulajdonságokkal rendelkezik, és az így kapott Br2 és I2-t eltávolítják az oldatból a légárammal.