Устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд ямар хамааралтай вэ? Хүчилтөрөгч ба түүний шинж чанарууд. хүчилтөрөгч ба устөрөгчийн нэгдлүүд. Устөрөгчийн нарийн төвөгтэй бодисуудтай үзүүлэх урвал

Устөрөгч H нь орчлон ертөнцийн хамгийн түгээмэл элемент (массын 75 орчим%), дэлхий дээрх хамгийн түгээмэл элемент нь есдүгээрт ордог. Байгалийн хамгийн чухал устөрөгчийн нэгдэл бол ус юм.
Устөрөгч нь үелэх системд нэгдүгээрт ордог (Z = 1). Энэ нь атомын хамгийн энгийн бүтэцтэй: атомын цөм нь 1 протон бөгөөд 1 электроноос бүрдэх электрон үүлээр хүрээлэгдсэн байдаг.
Зарим нөхцөлд устөрөгч нь метал шинж чанарыг харуулдаг (электроныг өгдөг), бусад тохиолдолд метал бус (электроныг хүлээн авдаг).
Устөрөгчийн изотопууд байгальд байдаг: 1H - протиум (цөм нь нэг протоноос бүрддэг), 2H - дейтерий (D - цөм нь нэг протон, нэг нейтроноос бүрддэг), 3H - тритий (Т - цөм нь нэг протон, хоёроос бүрдэнэ. нейтрон).

Энгийн бодис устөрөгч

Устөрөгчийн молекул нь туйлшралгүй ковалент холбоогоор холбогдсон хоёр атомаас бүрдэнэ.
физик шинж чанар.Устөрөгч нь өнгөгүй, хоргүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Устөрөгчийн молекул нь туйл биш юм. Тиймээс хийн устөрөгч 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 (агаарт) = 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.

Устөрөгч авах

Лабораторид:

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

2. Устай шүлтлэг ба шүлтлэг металлын харилцан үйлчлэл:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3. Гидридийн гидролиз: Металл гидрид нь усаар амархан задардаг бөгөөд холбогдох шүлт ба устөрөгч үүсдэг.
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

4. Цайр, хөнгөн цагаан, цахиурт шүлтийн үйлчлэл:
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 эзэлхүүн хүчилтөрөгч үүсдэг.
2H 2 O → 2H 2 + O 2

Устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл

1. Метаныг уураар хувиргах, 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 усны уур:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

Үүссэн нүүрстөрөгчийн дутуу ислийг (IV) усаар шингээж, үйлдвэрлэлийн устөрөгчийн 50% -ийг олж авдаг.

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

4. Дагалдах бүтээгдэхүүн болох KCl эсвэл NaCl-ийн усан уусмалын электролиз:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

Устөрөгчийн химийн шинж чанар

• Нэгдлүүдийн хувьд устөрөгч нь үргэлж моновалент байдаг. Энэ нь исэлдэлтийн түвшин +1, харин металл гидридэд -1 байна.
• Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомаас бүрдэнэ. Тэдний хооронд холбоо үүсэх нь ерөнхий хос электрон H: H эсвэл H 2 үүссэнээр тайлбарлагддаг.
• Электронуудын ийм ерөнхий байдлаас шалтгаалан H 2 молекул нь бие даасан атомуудаас илүү энергийн хувьд тогтвортой байдаг. 1 моль устөрөгч дэх молекулыг атом болгон задлахын тулд 436 кЖ энерги зарцуулах шаардлагатай: H 2 \u003d 2H, ∆H ° \u003d 436 кЖ / моль.
• Энэ нь молекул устөрөгчийн ердийн температурт харьцангуй бага идэвхжилтэй болохыг тайлбарладаг.
• Олон тооны бус металлын хувьд устөрөгч нь RN 4, RN 3, RN 2, RN зэрэг хийн нэгдлүүдийг үүсгэдэг.

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

2) Хүчилтөрөгчөөр:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
дулаан ялгаруулалттай. Энгийн температурт урвал аажмаар явагддаг, 550 хэмээс дээш - дэлбэрэлт. 2 эзэлхүүн H 2 ба 1 эзэлхүүн O 2 хольцыг тэсрэх хий гэж нэрлэдэг.

3) Халах үед энэ нь 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
Металлын гидрид дэх устөрөгчийн ион сөрөг цэнэгтэй (исэлдэлтийн төлөв -1), өөрөөр хэлбэл Na + H гидрид нь хлорид Na + Cl - шиг бүтээгдсэн байдаг.

Нарийн төвөгтэй бодисуудтай:

7) Металлын оксидуудтай (металлыг нөхөн сэргээхэд 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
Синтез - хий (устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн холимог) нь практик ач холбогдолтой, учир нь температур, даралт, катализатороос хамааран янз бүрийн органик нэгдлүүд үүсдэг, жишээлбэл, HCHO, CH 3 OH болон бусад.

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

10.1 Устөрөгч

"Устөрөгч" гэсэн нэр нь химийн элемент ба энгийн бодисыг хоёуланг нь илэрхийлдэг. Бүрэлдэхүүн устөрөгчустөрөгчийн атомуудаас тогтдог. энгийн бодис устөрөгчустөрөгчийн молекулуудаас бүрддэг.

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 элбэг элементүүдийн нэг юм. Дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь устөрөгчийн атомын молийн хэсэг (хамтдаа үүнийг дэлхийн царцдас гэж нэрлэдэг) 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 бөгөөд хэт өндөр биш электрон хамаарал нь түүнийг хүлээн авах бага зэрэг хандлагад хүргэдэг. Тиймээс химийн системд H катион үүсэх боломжгүй бөгөөд H анионтой нэгдлүүд тийм ч тогтвортой байдаггүй. Тиймээс нэг хосгүй электроны улмаас бусад атомуудтай ковалент холбоо үүсэх нь устөрөгчийн атомын хамгийн онцлог шинж юм. Анион үүсэх болон ковалент холбоо үүсэх тохиолдолд устөрөгчийн атом нь нэг валенттай байдаг.
Энгийн бодисын хувьд устөрөгчийн атомын исэлдэлтийн төлөв 0, ихэнх нэгдлүүдэд устөрөгч нь +I исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг бөгөөд зөвхөн устөрөгчийн хамгийн бага электрон сөрөг элементийн гидридүүдэд исэлдэлтийн төлөв -I байна.
Устөрөгчийн атомын валентын чадварын талаарх мэдээллийг 28-р хүснэгтэд үзүүлэв. Аливаа атомтай нэг ковалент холбоогоор холбогдсон устөрөгчийн атомын валентийн төлөвийг хүснэгтэд "H-" тэмдгээр харуулав.

Хүснэгт 28Устөрөгчийн атомын валентын боломжууд

Тогтмол системд устөрөгч нь шинж чанараараа эсрэгээрээ хоёр бүлгийн элементүүдэд байрладаг. Энэ онцлог нь түүнийг бүрэн өвөрмөц болгодог. Устөрөгч нь зөвхөн нэг элемент эсвэл бодис биш, мөн олон нийлмэл нэгдлүүдийн бүрэлдэхүүн хэсэг болох органик ба биогенийн элемент юм. Тиймээс бид түүний шинж чанар, шинж чанарыг илүү нарийвчлан авч үздэг. Металл ба хүчлүүдийн харилцан үйлчлэлийн явцад шатдаг хий ялгарах нь 16-р зууны эхэн үед, өөрөөр хэлбэл химийн шинжлэх ухаан үүсэх үед ажиглагдсан. Английн нэрт эрдэмтэн Хенри Кавендиш 1766 оноос эхлэн уг бодисыг судалж, "шатдаг агаар" гэж нэрлэжээ. Шатаахад энэ хий нь ус үүсгэдэг. Харамсалтай нь эрдэмтэн флогистоны онолыг (таамаглалтай "хэт нарийн бодис") баримталсан нь түүнийг зөв дүгнэлт хийхэд саад болжээ. Францын химич, байгаль судлаач А.Лавуазье инженер Ж.Меньетэй хамтран тусгай газометрийн тусламжтайгаар 1783 онд усны нийлэгжилтийг хийж, улмаар усны уурыг халуун төмрөөр задлан шинжилж байжээ. Ийнхүү эрдэмтэд зөв дүгнэлтэд хүрч чадсан. Тэд "шатамхай агаар" нь зөвхөн усны нэг хэсэг биш, мөн түүнээс авч болно гэдгийг олж мэдсэн. 1787 онд Лавуазье судалж буй хий нь энгийн бодис бөгөөд үүний дагуу химийн үндсэн элементүүдийн нэг юм. Тэрээр үүнийг гидроген (Грекийн hydor - ус + геннао - би төрүүлдэг гэсэн үгнээс гаралтай), өөрөөр хэлбэл "ус төрүүлэх" гэж нэрлэсэн. Оросын "устөрөгч" гэсэн нэрийг 1824 онд химич М.Соловьев санал болгосон. Усны найрлагыг тодорхойлсон нь "флогистоны онол"-ын төгсгөл болсон юм. 18-19-р зууны төгсгөлд устөрөгчийн атом нь маш хөнгөн (бусад элементийн атомуудтай харьцуулахад) бөгөөд түүний массыг атомын массыг харьцуулах үндсэн нэгж болгон авч, 1-тэй тэнцэх утгыг олж авсан. Физик шинж чанарууд Устөрөгч нь шинжлэх ухаанд мэдэгдэж байгаа бүх бодисуудаас хамгийн хөнгөн нь (энэ нь агаараас 14.4 дахин хөнгөн), нягт нь 0.0899 г/л (1 атм, 0 ° C). Энэ материал нь -259.1 ° C ба -252.8 ° C (зөвхөн гелий бага буцалгах ба хайлах t °) -д тус тус хайлж (хатуу) ба буцалгана (шингэрүүлдэг). Устөрөгчийн чухал температур нь маш бага (-240 ° C). Ийм учраас түүнийг шингэрүүлэх нь нэлээд төвөгтэй бөгөөд өртөг өндөртэй процесс юм. Бодисын чухал даралт нь 12.8 кгс / см², чухал нягт нь 0.0312 г / см³ байна. Бүх хийн дотроос устөрөгч нь хамгийн өндөр дулаан дамжилтын илтгэлцүүртэй байдаг: 1 атм ба 0 хэмд 0.174 Вт / (mxK) байна. Ижил нөхцөлд байгаа бодисын дулааны хувийн багтаамж нь 14.208 кЖ / (кгхК) эсвэл 3.394 кал / (gh ° C) байна. Энэ элемент нь усанд бага зэрэг уусдаг (1 атм ба 20 хэмд ойролцоогоор 0.0182 мл / г), гэхдээ ихэнх металлуудад (Ni, Pt, Pa болон бусад), ялангуяа палладийд (Pd эзлэхүүн тутамд 850 орчим эзлэхүүн) сайн уусдаг. . Сүүлчийн шинж чанар нь түүний тархах чадвартай холбоотой бөгөөд нүүрстөрөгчийн хайлшаар (жишээлбэл, ган) тархах нь устөрөгчийн нүүрстөрөгчтэй харилцан үйлчлэлцсэний улмаас хайлш устаж дагалдаж болно (энэ процессыг нүүрстөрөгчийн задрал гэж нэрлэдэг). Шингэн төлөвт бодис нь маш хөнгөн (нягшил - 0.0708 г / см³ t ° \u003d -253 ° C) ба шингэн (ижил нөхцөлд зуурамтгай чанар - 13.8 градус). Олон тооны нэгдлүүдэд энэ элемент нь натри болон бусад шүлтлэг металлуудтай адил +1 валентыг (исэлдэлтийн төлөв) харуулдаг. Энэ нь ихэвчлэн эдгээр металлын аналог гэж тооцогддог. Үүний дагуу тэрээр Менделеевийн системийн I бүлгийг тэргүүлдэг. Металлын гидридүүдэд устөрөгчийн ион нь сөрөг цэнэгтэй байдаг (исэлдэлтийн төлөв -1), өөрөөр хэлбэл Na + H- нь Na + Cl- хлоридтой төстэй бүтэцтэй байдаг. Энэ болон бусад зарим баримтын дагуу ("H" элемент ба галогенийн физик шинж чанаруудын ойролцоо байдал, түүнийг органик нэгдлүүд дэх галогенээр солих чадвар) Устөрөгчийг Менделеевийн системийн VII бүлэгт оруулсан болно. Хэвийн нөхцөлд молекулын устөрөгч нь бага идэвхжилтэй бөгөөд зөвхөн хамгийн идэвхтэй металл бустай (фтор, хлортой, сүүлийнх нь гэрэлд) шууд нийлдэг. Хариуд нь халах үед энэ нь олон химийн элементүүдтэй харилцан үйлчилдэг. Атомын устөрөгч нь химийн идэвхжил нэмэгдсэн (молекулын устөрөгчтэй харьцуулахад). Хүчилтөрөгчтэй бол дараахь томъёоны дагуу ус үүсгэдэг. Н₂ + ½О₂ = Н₂О, 285.937 кЖ/моль дулаан буюу 68.3174 ккал/моль (25°С, 1 атм) ялгаруулна. Температурын хэвийн нөхцөлд урвал нэлээд удаан явагддаг бөгөөд t ° > = 550 ° С-д энэ нь хяналтгүй байдаг. Устөрөгч + хүчилтөрөгчийн хольцын тэсрэх хязгаар нь эзэлхүүнээр 4-94% H₂, устөрөгч + агаарын холимог нь 4-74% H₂ (хоёр эзэлхүүн H₂ ба нэг эзэлхүүн O₂ хольцыг тэсрэх хий гэж нэрлэдэг). Энэ элемент нь исэлээс хүчилтөрөгч авдаг тул ихэнх металлыг багасгахад ашигладаг. Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О, CuO + H₂ = Cu + H₂O гэх мэт. Өөр өөр галогентэй устөрөгч нь галоген устөрөгч үүсгэдэг, жишээлбэл: H₂ + Cl₂ = 2HCl. Гэсэн хэдий ч фтортой урвалд ороход устөрөгч дэлбэрдэг (энэ нь харанхуйд, -252 ° C-д тохиолддог), зөвхөн халаах эсвэл гэрэлтүүлэх үед л бром, хлортой, зөвхөн халах үед иодтой урвалд ордог. Азоттой харилцан үйлчлэх үед аммиак үүсдэг, гэхдээ зөвхөн катализатор дээр, өндөр даралт, температурт: ZN₂ + N₂ = 2NH₃. Халах үед устөрөгч хүхэртэй идэвхтэй урвалд ордог. H₂ + S = H₂S (устөрөгчийн сульфид), ба илүү хэцүү - теллур эсвэл селентэй. Устөрөгч нь катализаторгүйгээр цэвэр нүүрстөрөгчтэй урвалд ордог боловч өндөр температурт: 2H₂ + C (аморф) = CH₄ (метан). Энэ бодис нь зарим металлтай (шүлт, шүлтлэг болон бусад) шууд урвалд орж, гидрид үүсгэдэг, жишээлбэл: Н₂ + 2Li = 2LiH. Устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн (II) харилцан үйлчлэл нь практик ач холбогдол багатай байдаг. Энэ тохиолдолд даралт, температур, катализатороос хамаарч янз бүрийн органик нэгдлүүд үүсдэг: HCHO, CH₃OH гэх мэт. Ханаагүй нүүрсустөрөгч нь урвалын явцад ханасан болж хувирдаг, жишээлбэл: С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂. Устөрөгч ба түүний нэгдлүүд химийн шинжлэх ухаанд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь хүчиллэг шинж чанарыг тодорхойлдог. протик хүчил нь янз бүрийн элементүүдтэй устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг бөгөөд энэ нь олон органик бус болон органик нэгдлүүдийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг. Устөрөгч авах Энэ элементийн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийн үндсэн түүхий эд нь боловсруулах үйлдвэрийн хий, байгалийн шатамхай болон коксын хий юм. Үүнийг мөн уснаас электролизийн аргаар (хямд үнэтэй цахилгаан эрчим хүчээр) гаргаж авдаг. Байгалийн хийнээс материал гаргах хамгийн чухал аргуудын нэг бол нүүрсустөрөгч, голчлон метан, усны ууртай катализаторын харилцан үйлчлэл юм (хувиргах гэж нэрлэдэг). Жишээлбэл: CH₄ + H₂O = CO + ZH₂. Хүчилтөрөгчтэй нүүрсустөрөгчийн бүрэн бус исэлдэлт: CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2H₂. Синтезд орсон нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) нь дараах хувиралд ордог. CO + H₂O = CO₂ + H₂. Байгалийн хийнээс гаргаж авсан устөрөгч нь хамгийн хямд байдаг. Усны электролизийн хувьд шууд гүйдлийг ашигладаг бөгөөд энэ нь NaOH эсвэл KOH-ийн уусмалаар дамждаг (тоног төхөөрөмжийн зэврэлтээс зайлсхийхийн тулд хүчил хэрэглэдэггүй). Лабораторийн нөхцөлд материалыг усны электролиз эсвэл давсны хүчил, цайрын хоорондох урвалын үр дүнд олж авдаг. Гэсэн хэдий ч ихэвчлэн цилиндрт үйлдвэрийн бэлэн материалыг ашигладаг. Цэвэршүүлэх үйлдвэрийн хий, коксын хийнээс энэ элементийг гүн хөргөх үед илүү амархан шингэрүүлдэг тул хийн хольцын бусад бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг зайлуулж тусгаарладаг. Энэ материалыг 18-р зууны төгсгөлд үйлдвэрлэлийн аргаар олж авч эхэлсэн. Дараа нь бөмбөлөг дүүргэхэд ашигласан. Одоогийн байдлаар устөрөгчийг үйлдвэрлэлд, гол төлөв химийн үйлдвэрт аммиак үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг. Бодисын масс хэрэглэгчид нь метил болон бусад спирт, синтетик бензин болон бусад олон бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэгчид юм. Тэдгээрийг нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (II) ба устөрөгчөөс нийлэгжүүлэн гаргаж авдаг. Устөрөгчийг хүнд болон хатуу шингэн түлш, өөх тос гэх мэт бодисыг устөрөгчжүүлэх, HCl-ийн нийлэгжилт, нефтийн бүтээгдэхүүнийг усжуулах, түүнчлэн металл зүсэх / гагнах зэрэгт ашигладаг. Цөмийн энергийн хамгийн чухал элементүүд нь түүний изотопууд болох тритий ба дейтерий юм. Устөрөгчийн биологийн үүрэг Амьд организмын массын 10 орчим хувь нь (дунджаар) энэ элементэд ордог. Энэ нь усны нэг хэсэг бөгөөд уураг, нуклейн хүчил, липид, нүүрс ус зэрэг байгалийн нэгдлүүдийн хамгийн чухал бүлгүүдийн нэг юм. Энэ нь юугаар үйлчилдэг вэ? Энэ материал нь шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг: уургийн орон зайн бүтцийг хадгалах (дөрөвдөгч), нуклейн хүчлүүдийг нөхөх зарчмыг хэрэгжүүлэх (жишээ нь генетикийн мэдээллийг хэрэгжүүлэх, хадгалах), ерөнхийдөө молекулыг "таних" зэрэгт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. түвшин. Устөрөгчийн ион H+ нь бие махбод дахь чухал динамик урвал/процессуудад оролцдог. Үүнд: амьд эсийг эрчим хүчээр хангадаг биологийн исэлдэлт, биосинтезийн урвал, ургамал дахь фотосинтез, бактерийн фотосинтез ба азотын бэхжилт, хүчил-суурь тэнцвэр, гомеостазыг хадгалах, мембран тээвэрлэх үйл явцад оролцдог. Нүүрстөрөгч ба хүчилтөрөгчтэй хамт амьдралын үзэгдлийн функциональ ба бүтцийн үндсийг бүрдүүлдэг. Энгийн бодисыг олж авах үйлдвэрлэлийн арга нь харгалзах элемент нь байгальд байгаа хэлбэр, өөрөөр хэлбэл түүнийг үйлдвэрлэх түүхий эд нь юу байж болохоос хамаарна. Тиймээс чөлөөт төлөвт байгаа хүчилтөрөгчийг физик аргаар - шингэн агаараас тусгаарлах замаар олж авдаг. Бараг бүх устөрөгч нь нэгдлүүдийн хэлбэртэй байдаг тул химийн аргаар гаргаж авдаг. Ялангуяа задралын урвалыг ашиглаж болно. Устөрөгчийг үйлдвэрлэх аргуудын нэг бол цахилгаан гүйдлийн нөлөөгөөр усыг задлах урвал юм. Устөрөгчийг үйлдвэрлэх үйлдвэрлэлийн гол арга бол байгалийн хийн нэг хэсэг болох метантай устай урвалд орох явдал юм. Энэ нь өндөр температурт хийгддэг (метаныг буцалж буй усаар дамжих үед ямар ч хариу үйлдэл үзүүлэхгүй гэдгийг шалгахад хялбар байдаг): CH 4 + 2H 2 0 \u003d CO 2 + 4H 2 - 165 кЖ Лабораторид энгийн бодисыг олж авахын тулд байгалийн гаралтай түүхий эдийг ашиглах шаардлагагүй, харин шаардлагатай бодисыг тусгаарлахад хялбар анхны бодисуудыг сонгодог. Жишээлбэл, лабораторид хүчилтөрөгчийг агаараас авдаггүй. Устөрөгчийн үйлдвэрлэлд мөн адил хамаарна. Үйлдвэрт заримдаа ашигладаг устөрөгчийг үйлдвэрлэх лабораторийн аргуудын нэг бол усыг цахилгаан гүйдлээр задлах явдал юм. Устөрөгчийг ихэвчлэн лабораторид цайрыг давсны хүчилтэй урвалд оруулснаар үйлдвэрлэдэг. Аж үйлдвэрт 1.Давсны усан уусмалын электролиз: 2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2 2.Усны уурыг халуун коксоор дамжуулахойролцоогоор 1000°С: H 2 O + C ⇄ H 2 + CO 3.Байгалийн хийнээс. Уурын хувиргалт: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) Хүчилтөрөгчийн каталитик исэлдэлт: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2 4. Газрын тос боловсруулах явцад нүүрсустөрөгчийг хагалах, шинэчлэх. Лабораторид 1.Металл дээр шингэрүүлсэн хүчлүүдийн үйлдэл.Ийм урвал явуулахын тулд цайр, давсны хүчлийг ихэвчлэн ашигладаг. Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 2.Кальцийн устай харилцан үйлчлэх: Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2 3.Гидридийн гидролиз: NaH + H 2 O → NaOH + H 2 4.Цайр эсвэл хөнгөн цагаан дээр шүлтийн үйлчлэл: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2 5.Электролизийн тусламжтайгаар.Шүлт эсвэл хүчлийн усан уусмалын электролизийн үед устөрөгч катод дээр ялгардаг, жишээлбэл: 2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O Устөрөгч үйлдвэрлэх биореактор Физик шинж чанарууд Хийн устөрөгч нь хоёр хэлбэрээр (өөрчлөлт) байж болно - орто- болон пара-устөрөгчийн хэлбэрээр. Ортогидрогений молекулд (mp −259.10 °C, bp −252.56 °C) цөмийн эргэлтүүд ижил аргаар (зэрэгцээ), харин параустөрөгчид (mp −259.32 °C, t bp −252.89 °C) эсрэгээр байна. бие биедээ (эсрэг параллель). Устөрөгчийн аллотроп хэлбэрийг шингэн азотын температурт идэвхтэй нүүрстөрөгч дээр шингээх замаар салгаж болно. Маш бага температурт ортогидроген ба пара устөрөгчийн тэнцвэр бараг бүхэлдээ сүүлийнх рүү шилждэг. 80 К-ийн харьцаа нь ойролцоогоор 1: 1 байна. Тасалгааны температурт тэнцвэрт хольц үүсэх хүртэл халаахад десорбцилагдсан параустөрөгч нь ортогидроген болж хувирдаг (орто-пара: 75:25). Катализаторгүй бол хувирал аажмаар явагддаг бөгөөд энэ нь бие даасан аллотроп хэлбэрийн шинж чанарыг судлах боломжийг олгодог. Устөрөгчийн молекул нь хоёр атомт - H₂. Хэвийн нөхцөлд энэ нь өнгөгүй, үнэргүй, амтгүй хий юм. Устөрөгч бол хамгийн хөнгөн хий бөгөөд түүний нягт нь агаараас хэд дахин бага юм. Молекулын масс бага байх тусам ижил температурт тэдний хурд өндөр байх нь ойлгомжтой. Хамгийн хөнгөн тул устөрөгчийн молекулууд нь бусад хийн молекулуудаас илүү хурдан хөдөлдөг тул дулааныг нэг биеэс нөгөөд илүү хурдан шилжүүлж чаддаг. Үүнээс үзэхэд устөрөгч нь хийн бодисуудын дунд хамгийн өндөр дулаан дамжуулалттай байдаг. Түүний дулаан дамжуулалт нь агаараас долоо дахин их байдаг. Химийн шинж чанар Устөрөгчийн молекулууд H₂ нь нэлээд хүчтэй бөгөөд устөрөгчийн урвалд орохын тулд маш их энерги зарцуулах шаардлагатай: H 2 \u003d 2H - 432 кДж Тиймээс энгийн температурт устөрөгч нь зөвхөн маш идэвхтэй металлуудтай, жишээлбэл, кальцитай урвалд ордог. , кальцийн гидрид үүсгэдэг: Ca + H 2 \u003d CaH 2 ба цорын ганц металл бус фтортой, устөрөгчийн фтор үүсгэдэг: F 2 + H 2 \u003d 2HF Ихэнх металл ба металл бус бодисуудтай устөрөгч нь өндөр температурт эсвэл түүнээс бага температурт урвалд ордог. гэрэлтүүлэг гэх мэт бусад нөлөөлөл. Энэ нь зарим исэлээс хүчилтөрөгчийг "зайлж" чаддаг, жишээлбэл: CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0 Бичсэн тэгшитгэл нь багасгах урвалыг тусгасан болно. Бууруулах урвалыг процесс гэж нэрлэдэг бөгөөд үүний үр дүнд хүчилтөрөгчийг нэгдлээс авдаг; Хүчилтөрөгчийг зайлуулдаг бодисыг бууруулагч бодис гэж нэрлэдэг (тэд өөрсдөө исэлддэг). Цаашид "исэлдэлт", "багасгах" гэсэн ойлголтын өөр нэг тодорхойлолтыг өгөх болно. Энэхүү тодорхойлолт нь түүхэн дэх анхных нь өнөө үед, ялангуяа органик химийн хувьд ач холбогдлоо хадгалсаар байна. Бууруулах урвал нь исэлдэлтийн урвалын эсрэг юм. Эдгээр хоёр урвал нь нэг процесс шиг үргэлж явагддаг: нэг бодис исэлдэх (багасгах) үед нөгөө нь нэгэн зэрэг буурдаг (исэлддэг). N 2 + 3H 2 → 2 NH 3 Галоген агуулсан хэлбэрүүд галоген устөрөгч: F 2 + H 2 → 2 HF, урвал нь харанхуйд, ямар ч температурт тэсрэлтээр явагддаг, Cl 2 + H 2 → 2 HCl, урвал нь зөвхөн гэрэлд тэсрэлтээр явагддаг. Хүчтэй халах үед тортогтой харилцан үйлчилдэг. C + 2H 2 → CH 4 Шүлт ба шүлтлэг шороон металлуудтай харилцан үйлчлэл Устөрөгч нь идэвхтэй металлуудтай хамт үүсдэг гидридүүд: Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2 гидридүүд- давслаг, хатуу бодис, амархан гидролизд ордог: CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2 Металлын оксидуудтай харилцан үйлчлэл (ихэвчлэн d-элементүүд) Оксидыг металл болгон бууруулж: CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O Органик нэгдлүүдийг устөрөгчжүүлэх Никелийн катализатор, өндөр температуртай устөрөгчийн ханаагүй нүүрсустөрөгчид үйлчилснээр урвал явагдана. устөрөгчжүүлэх: CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3 Устөрөгч нь альдегидийг спирт болгон бууруулдаг: CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH. Устөрөгчийн геохими Устөрөгч бол орчлон ертөнцийн гол барилгын материал юм. Энэ бол хамгийн түгээмэл элемент бөгөөд бүх элементүүд нь термоядролын болон цөмийн урвалын үр дүнд үүсдэг. Чөлөөт устөрөгч H 2 нь хуурай газрын хийд харьцангуй ховор байдаг боловч ус хэлбэрээр геохимийн процесст онцгой чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Устөрөгч нь эрдэс бодист аммонийн ион, гидроксил ион, талст ус хэлбэрээр байж болно. Агаар мандалд нарны цацрагийн нөлөөгөөр ус задралын үр дүнд устөрөгч тасралтгүй үүсдэг. Агаар мандлын дээд давхарга руу нүүж, сансар огторгуй руу зугтдаг. Өргөдөл Устөрөгчийн энерги Атомын устөрөгчийг атомын устөрөгчийн гагнуурын ажилд ашигладаг. Хүнсний үйлдвэрт устөрөгчийг хүнсний нэмэлт болгон бүртгэдэг. E949савлах хий болгон. Цусны эргэлтийн онцлог Устөрөгч нь агаартай холилдох үед тэсрэх бодис гэж нэрлэгддэг тэсрэх бодис үүсгэдэг. Энэ хий нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний харьцаа 2:1, устөрөгч ба агаар ойролцоогоор 2:5 байх үед хамгийн тэсрэх аюултай, учир нь агаар нь хүчилтөрөгчийн 21% -ийг агуулдаг. Устөрөгч нь бас шатамхай байдаг. Шингэн устөрөгч нь арьсанд хүрвэл хүчтэй хөлдөлт үүсгэдэг. Хүчилтөрөгчтэй устөрөгчийн тэсрэх агууламж нь эзлэхүүний 4% -иас 96% хүртэл байдаг. Агаартай холилдох үед эзлэхүүний 4% -иас 75 (74)% хүртэл. Устөрөгчийн хэрэглээ Химийн үйлдвэрт устөрөгчийг аммиак, саван, хуванцар үйлдвэрлэхэд ашигладаг. Хүнсний үйлдвэрт маргариныг устөрөгч ашиглан шингэн ургамлын тосоор хийдэг. Устөрөгч нь маш хөнгөн бөгөөд агаарт үргэлж дээшилдэг. Нэгэн цагт агаарын хөлөг, агаарын бөмбөлгүүдийг устөрөгчөөр дүүргэдэг байв. Гэхдээ 30-аад онд. 20-р зуун Агаарын хөлөг дэлбэрч, шатаж байх үед хэд хэдэн аймшигт осол гарсан. Өнөө үед агаарын хөлгүүд гелий хийгээр дүүрдэг. Устөрөгчийг мөн пуужингийн түлш болгон ашигладаг. Хэзээ нэгэн цагт устөрөгчийг машин, ачааны машинд түлш болгон өргөнөөр ашиглаж магадгүй. Устөрөгчийн хөдөлгүүр нь хүрээлэн буй орчныг бохирдуулдаггүй бөгөөд зөвхөн усны уурыг ялгаруулдаг (гэхдээ устөрөгчийн үйлдвэрлэл нь өөрөө хүрээлэн буй орчны бохирдолд хүргэдэг). Манай нар ихэвчлэн устөрөгчөөс бүрддэг. Нарны дулаан, гэрэл нь устөрөгчийн цөмүүдийг нэгтгэх явцад цөмийн энерги ялгарсны үр дүн юм. Устөрөгчийг түлш болгон ашиглах (эдийн засгийн үр ашиг) Түлш болгон ашигладаг бодисын хамгийн чухал шинж чанар нь шаталтын дулаан юм. Ерөнхий химийн хичээлээс харахад устөрөгчийн хүчилтөрөгчтэй харилцан үйлчлэх урвал нь дулаан ялгарах үед явагддаг гэдгийг мэддэг. Хэрэв бид стандарт нөхцөлд 1 моль H 2 (2 г) ба 0.5 моль O 2 (16 г) авч, урвалыг өдөөх юм бол тэгшитгэлийн дагуу. H 2 + 0.5 O 2 \u003d H 2 O урвал дууссаны дараа 1 моль H 2 O (18 г) 285.8 кЖ / моль энерги ялгаруулж үүсдэг (харьцуулбал: ацетиленийн шаталтын дулаан 1300 кЖ / моль, пропан - 2200 кЖ / моль) . 1 м³ устөрөгч нь 89.8 г (44.9 моль) жинтэй. Тиймээс 1 м³ устөрөгч авахын тулд 12832.4 кЖ энерги зарцуулагдана. 1 кВт.ц = 3600 кЖ гэдгийг харгалзан үзвэл 3.56 кВт.ц цахилгаан авдаг. 1 кВт.ц цахилгаан эрчим хүчний үнэ, 1 м³ хийн өртөгийг мэдэж байгаа тул устөрөгчийн түлш рүү шилжих нь зүйтэй гэж дүгнэж болно. Жишээлбэл, 156 литрийн устөрөгчийн савтай (25 МПа даралттай 3.12 кг устөрөгч агуулсан) туршилтын 3-р үеийн Honda FCX загвар 355 км замыг туулдаг. Үүний дагуу 3.12 кг H2-аас 123.8 кВт.ц авдаг. 100 км-т эрчим хүчний хэрэглээ 36.97 кВт.ц болно. Цахилгаан эрчим хүчний өртөг, хий эсвэл бензиний өртөг, 100 км тутамд машинд зарцуулдаг хэрэглээ зэргийг мэдэхийн тулд машиныг устөрөгчийн түлш рүү шилжүүлэхэд үзүүлэх эдийн засгийн сөрөг үр дагаврыг тооцоолоход хялбар байдаг. (Орос 2008), нэг кВт.ц цахилгаан эрчим хүч 10 цент нь 1 м³ устөрөгч нь 35.6 центийн үнэд хүргэдэг бөгөөд усны задралын үр ашгийг харгалзан 40-45 цент, ижил хэмжээний кВт.ц гэж үзье. Шатаахад бензиний зардал жижиглэнгийн үнээр 12832.4 кЖ/42000 кЖ/0.7 кг/л*80 цент/л=34 цент байхад устөрөгчийн хувьд тээвэрлэлт, тоног төхөөрөмжийн элэгдэл гэх мэтийг харгалзахгүйгээр хамгийн тохиромжтой хувилбарыг тооцсон. Метан хийн хувьд шатаах эрчим хүч нь м³ нь ойролцоогоор 39 MJ бөгөөд үнийн зөрүүгээс шалтгаалан үр дүн нь 2-4 дахин бага байх болно (Украинд 1 м³ нь 179 доллар, Европт 350 доллар). Өөрөөр хэлбэл, түүнтэй тэнцэх хэмжээний метан 10-20 цент болно. Гэсэн хэдий ч бид устөрөгчийг шатаахдаа түүнийг гаргаж авсан цэвэр ус авдаг гэдгийг мартаж болохгүй. Энэ нь бидэнд сэргээгдэх эрчим хүч байгаа гэсэн үг хадгалагчэрчим хүчний анхдагч эх үүсвэр болох хий, бензинээс ялгаатай нь байгаль орчинд хор хөнөөлгүй эрчим хүч. Php on line 377 Анхааруулга: шаардах(http://www..php): урсгалыг нээж чадсангүй: 377-р мөрөнд /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php-д тохирох боодол олдсонгүй. error: require(): Амжилтгүй нээх шаардлагатай "http://www..php" (include_path="..php 377 мөрөнд"

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 H2 B 2 H 6, SiH 4, GeH 4
				NaH, KH, CaH 2, BaH 2

в) Устөрөгчийн молекул

Хоёр атомт устөрөгчийн молекул H 2 нь устөрөгчийн атомууд нь тэдний хувьд боломжтой цорын ганц ковалент холбоогоор холбогдсон үед үүсдэг. Харилцаа нь солилцооны механизмаар үүсдэг. Электрон үүл давхцаж байгаа байдлаараа энэ 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 in), энэ нь тойрог замын радиусуудын нийлбэрээс хамаагүй бага (1.06 А). Иймээс атомуудын электрон үүл нь гүн гүнзгий давхцдаг (Зураг 10.1). б), устөрөгчийн молекул дахь холбоо хүчтэй байдаг. Үүнийг холбох энергийн нэлээд том утга (454 кЖ/моль) нотолж байна.
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 хайлдаг бол шингэн устөрөгч 20 К (–253 ° C) температурт буцалгана. Бага хайлах ба буцалгах цэг, шингэн устөрөгчийн оршин тогтнох температурын маш бага интервал (ердөө 6 ° C), түүнчлэн хайлах (0.117 кЖ/моль) ба ууршилтын (0.903 кЖ/моль) жижиг молийн дулаанууд нь молекул хоорондын холбоог харуулж байна. устөрөгчийн хувьд маш сул.
Устөрөгчийн нягтрал r (H 2) \u003d (2 г / моль): (22.4 л / моль) \u003d 0.0893 г / л. Харьцуулбал: агаарын дундаж нягт 1.29 г/л байна. Өөрөөр хэлбэл, устөрөгч нь агаараас 14.5 дахин "хөнгөн" юм. Энэ нь усанд бараг уусдаггүй.
Өрөөний температурт устөрөгч идэвхгүй, харин халах үед олон бодистой урвалд ордог. Эдгээр урвалуудад устөрөгчийн атомууд исэлдэлтийн төлөвөө нэмэгдүүлж, бууруулж чаддаг: H 2 + 2 д- \u003d 2H -I, H 2 - 2 д- \u003d 2H + 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 бууруулах шинж чанар нь устөрөгчийн илүү онцлог шинж чанартай: O 2 + 2H 2 \u003d 2H 2 O, ( т)
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. ( т)
Халах үед устөрөгч нь зөвхөн хүчилтөрөгчөөр зогсохгүй фтор, хлор, хүхэр, тэр ч байтугай азот зэрэг бусад металл бус бодисоор исэлддэг.
Лабораторид устөрөгч нь урвалын үр дүнд үүсдэг

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Цайрын оронд төмөр, хөнгөн цагаан болон бусад зарим металлыг, хүхрийн хүчлийн оронд бусад шингэрүүлсэн хүчлийг хэрэглэж болно. Үүссэн устөрөгчийг усны шилжилтийн аргаар 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 харилцан үйлчилж, байгалийн хий (гол төлөв метан) -аас их хэмжээгээр гаргаж авдаг.

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 ( т, Ni)

эсвэл усны уурын нүүрсээр өндөр температурт боловсруулсан:

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. ( т)

Цэвэр устөрөгчийг уснаас цахилгаан гүйдэлд задалж (электролизийн нөлөөгөөр) гаргаж авдаг.

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (электролиз).

e) Устөрөгчийн нэгдлүүд

Гидрид (устөрөгч агуулсан хоёртын нэгдлүүд) нь үндсэн хоёр төрөлд хуваагддаг.
а) тогтворгүй (молекул) гидрид,
б) давстай төстэй (ионы) гидридүүд.
Элементүүд IVA - VIIA бүлгүүд ба бор нь молекулын гидрид үүсгэдэг. Эдгээрээс зөвхөн металл бус бодис үүсгэдэг элементийн гидридүүд тогтвортой байдаг.

B 2 H 6 ; CH 4 ; NH3; H2O; HF
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; HCl
AsH 3; H2Se; HBr
H2Te; Сайн уу
Усыг эс тооцвол эдгээр бүх нэгдлүүд нь өрөөний температурт хийн бодис байдаг тул тэдгээрийн нэр нь "дэгдэмхий гидрид" юм.
Металл бус бодис үүсгэдэг зарим элементүүд нь илүү нарийн төвөгтэй гидридэд багтдаг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ерөнхий томъёо С-тэй нэгдлүүдийг үүсгэдэг n H2 n+2, С n H2 n, C n H2 n-2 болон бусад, хаана nмаш том байж болно (органик хими эдгээр нэгдлүүдийг судалдаг).
Ионы гидридүүдэд шүлт, шүлтлэг шороо, магнийн гидрид орно. Эдгээр гидридийн талстууд нь Ме эсвэл Ме 2 (элементүүдийн системийн бүлгээс хамаарч) исэлдэлтийн хамгийн өндөр төлөвт H анион ба металлын катионуудаас бүрддэг.

LiH
NaH	MgH2
К.Х	CaH2
RbH	SrH 2
CSH	BaH2

Ионы болон бараг бүх молекулын гидридүүд (H 2 O ба HF-ээс бусад) хоёулаа бууруулагч бодис боловч ионы гидрид нь молекулаас хамаагүй хүчтэй бууруулагч шинж чанартай байдаг.
Гидридээс гадна устөрөгч нь гидроксид ба зарим давсны нэг хэсэг юм. Эдгээр илүү төвөгтэй устөрөгчийн нэгдлүүдийн шинж чанаруудтай та дараагийн бүлгүүдээс 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 нь катализатор юм).

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 \u003d 2HCl.

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

1. a) протиум, б) дейтерий, в) тритиумын цөм ямар хэсгүүдээс тогтдог вэ?
2. Устөрөгчийн атомын иончлох энергийг бусад элементийн атомын иончлох энергитэй харьцуул. Энэ шинж чанараараа аль элемент устөрөгчтэй хамгийн ойр байдаг вэ?
3. Электрон ойрын энергийн хувьд ижил зүйлийг хий
4. Ковалент холбооны туйлшралын чиглэл ба 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 хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг вэ?
6. Тэд ихэвчлэн: "Устөрөгч нь агаараас хөнгөн" гэж хэлдэг. Энэ нь юу гэсэн үг вэ? Ямар тохиолдолд энэ илэрхийллийг шууд утгаар нь авч болох вэ, ямар тохиолдолд болохгүй вэ?
7. Кали, кальцийн гидрид, түүнчлэн аммиак, сульфид, устөрөгчийн бромидын бүтцийн томъёог гарга.
8. Устөрөгчийн хайлуулах, уурших молийн дулааныг мэдэж, харгалзах тодорхой хэмжигдэхүүнүүдийн утгыг тодорхойлно.
9. Устөрөгчийн үндсэн химийн шинж чанарыг харуулсан дөрвөн урвал тус бүрийг электрон тэнцвэржүүл. Исэлдүүлэгч ба ангижруулагч бодисуудыг жагсаа.
10. Лабораторийн аргаар 4,48 литр устөрөгч авахад шаардагдах цайрын массыг тодорхойл.
11. 80%-ийн гарцтай 1:2 эзлэхүүний харьцаатай метан ба усны уурын 30 м 3 хольцоос гаргаж авах устөрөгчийн масс ба эзэлхүүнийг тодорхойл.
12. Устөрөгч a) фтор, б) хүхэртэй харилцан үйлчлэх үед явагдах урвалын тэгшитгэлийг байгуул.
13. Доорх урвалын схемүүд нь ионы гидридийн 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 байгуул. Кальцийн гидридийн химийн шинж чанарыг урвалын тэгшитгэлээр дүрслэн харуул.
14. Электрон тэнцвэрийн аргыг ашиглан зарим молекул гидридийн ангижруулах шинж чанарыг харуулсан дараах урвалын тэгшитгэлийг бичнэ үү.
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 бодисоос бусад нь" хүчилтөрөгч"(диоксиген) химийн элемент хүчилтөрөгч 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 бөгөөд өөрөөр хэлбэл дэлхийн агаар мандал, гидросфер, литосфер дахь хүчилтөрөгчийн молийн хэсэг нь ойролцоогоор 50% байдаг. Хүчилтөрөгч (бодис) нь агаарын салшгүй хэсэг юм. Агаар дахь хүчилтөрөгчийн эзлэхүүний хувь 21% байна. Хүчилтөрөгч (элемент) нь ус, олон эрдэс бодис, түүнчлэн ургамал, амьтны нэг хэсэг юм. Хүний биед дунджаар 43 кг хүчилтөрөгч агуулагддаг.
Байгалийн хүчилтөрөгч нь гурван изотопоос (16 O, 17 O, 18 O) тогтдог бөгөөд хамгийн хөнгөн изотоп 16 O нь хамгийн түгээмэл байдаг.Иймээс хүчилтөрөгчийн атомын масс нь 16 Dn (15.9994 Dn) -тэй ойролцоо байна.

б) Хүчилтөрөгчийн атом

Хүчилтөрөгчийн атомын дараах шинж чанаруудыг та мэднэ.

Хүснэгт 29Хүчилтөрөгчийн 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** O 2 F 2 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 өгөгдсөн валентын төлөвт ороогүй; Энэ бол хүчилтөрөгчийн атомуудын исэлдэлтийн төлөв нь тэгтэй тэнцэх бодисын жишээ юм
Их хэмжээний иончлолын энерги (устөрөгчийнх шиг) хүчилтөрөгчийн атомаас энгийн катион үүсэхийг үгүйсгэдэг. Электрон ойрын энерги нь нэлээд өндөр (устөрөгчийнхээс бараг хоёр дахин их) бөгөөд энэ нь хүчилтөрөгчийн атомын электронуудыг хавсаргах, 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 электроныг 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 олон тооны холбоо, эрлийзжилтийг тооцохгүйгээр хүчилтөрөгчийн атом нь таван валентийн төлөвийн аль нэгэнд байж болно (Хүснэгт 29).
Хүчилтөрөгчийн атомын хамгийн онцлог шинж чанар нь валентийн төлөв юм В k \u003d 2, өөрөөр хэлбэл хоёр хосгүй электроны улмаас хоёр ковалент холбоо үүсэх.
Хүчилтөрөгчийн атомын маш өндөр цахилгаан сөрөг чанар (зөвхөн фтор нь илүү өндөр байдаг) нь түүний ихэнх нэгдлүүдэд хүчилтөрөгч нь -II исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг. Хүчилтөрөгч нь исэлдэлтийн төлөвийн бусад утгыг харуулдаг бодисууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг 29-р хүснэгтэд жишээ болгон, 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 ийм электрон бүтцийг тайлбарлах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч хүчилтөрөгчийн молекул дахь холбоо нь ковалент бондтой 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 байна.

d) Хүчилтөрөгч (бодис)

Хэвийн нөхцөлд хүчилтөрөгч нь өнгөгүй, үнэргүй хий юм. Хатуу хүчилтөрөгч 55 К (–218 ° C) температурт хайлдаг бол 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), хайлах (0.446 кЖ / моль) болон ууршилтын молийн дулаан (6. 83) орших температурын том интервалаар нотлогддог. кЖ/моль).
Хүчилтөрөгч нь усанд бага зэрэг уусдаг: 0 хэмд 100 боть усанд (шингэн!) ердөө 5 эзлэхүүн хүчилтөрөгч (хий!) уусдаг.
Хүчилтөрөгчийн атомуудын электроныг холбох өндөр хандлага, өндөр цахилгаан сөрөг байдал 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 \u003d CO 2, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
ба нарийн төвөгтэй бодисууд: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2SO 2.

Ихэнхдээ ийм урвалын үр дүнд янз бүрийн исэлүүдийг олж авдаг (Ch. II § 5-ыг үзнэ үү), харин натри гэх мэт идэвхтэй шүлтлэг металлууд шатах үед хэт исэл болж хувирдаг.

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

Үүссэн натрийн хэт ислийн (Na) 2 (O-O) бүтцийн томъёо.
Хүчилтөрөгчийн дотор дүрэлзэн асч буй хагархай дүрэлзэнэ. Энэ нь цэвэр хүчилтөрөгчийг илрүүлэх хялбар бөгөөд тохиромжтой арга юм.
Аж үйлдвэрт хүчилтөрөгчийг агаараас цэвэршүүлэх (нарийн төвөгтэй нэрэх), лабораторид хүчилтөрөгч агуулсан зарим нэгдлүүдийг дулааны задралд оруулах замаар олж авдаг, жишээлбэл:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - катализатор);
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
ба үүнээс гадна тасалгааны температурт устөрөгчийн хэт ислийг 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 бодис болгон ашигладаг.
Хүчилтөрөгч нь ургамал, амьтан, хүний ​​амьдралыг хадгалахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хэвийн нөхцөлд хүн агаараар амьсгалахад хангалттай хүчилтөрөгч хэрэгтэй. Гэхдээ хангалттай агааргүй эсвэл огт байхгүй нөхцөлд (нисэх онгоцонд, шумбах үед, сансрын хөлөг онгоцонд гэх мэт) хүчилтөрөгч агуулсан тусгай хийн хольцыг амьсгалахад бэлтгэдэг. Хүчилтөрөгчийг мөн амьсгалахад хүндрэл учруулдаг өвчнийг анагаахад 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 дунд булангийн бүтэцтэй байдаг.

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

3O 2 \u003d 2O 3 ().

Энгийн температурт озон аажмаар хүчилтөрөгч болж хувирдаг бөгөөд халах үед энэ процесс тэсрэлтээр үргэлжилдэг.
Озон нь дэлхийн агаар мандлын "озоны давхарга" гэж нэрлэгддэг давхаргад агуулагдаж, дэлхий дээрх бүх амьдралыг нарны цацрагийн хортой нөлөөнөөс хамгаалдаг.
Зарим хотуудад ундны усыг халдваргүйжүүлэх (халдваргүйжүүлэх) 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 атомуудын валентын төлөвийг тодорхойлно уу.
Хүчилтөрөгчийн атом бүрийн валент ба исэлдэлтийн төлөвийг тодорхойлно.
2. Лити, магни, хөнгөн цагаан, цахиур, улаан фосфор, селен зэрэг хүчилтөрөгчийн шаталтын урвалын тэгшитгэлийг хий (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.
Гурван нийлмэл төлөвт өөрийн гэсэн тусгай нэртэй цорын ганц бодис бол ус юм.

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 моментэсвэл зүгээр л " диполь момент".

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

Усны молекулд хоёр туйлт ковалент холбоо, өөрөөр хэлбэл хоёр цахилгаан диполь байдаг бөгөөд тэдгээр нь тус бүр өөрийн гэсэн диполь моменттэй (ба) байдаг. 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 зай O - H. гэх мэт q 1 = q 2 = q, a , тэгвэл

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

Хүснэгт 30Зарим туйлт молекулуудын диполь моментууд

Молекул		Молекул		Молекул

Усны молекулын диполь шинж чанарыг харгалзан үүнийг ихэвчлэн схемийн дагуу дараах байдлаар дүрсэлсэн байдаг.
Цэвэр ус бол амт, үнэргүй өнгөгүй шингэн юм. Усны зарим үндсэн физик шинж чанарыг хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 31Усны зарим физик шинж чанарууд

Хайлах ба уурших молийн дулааны их утгууд (устөрөгч ба хүчилтөрөгчөөс их хэмжээний дараалал) нь хатуу болон шингэн бодис дахь усны молекулууд бие биетэйгээ нэлээд хүчтэй холбогддог болохыг харуулж байна. Эдгээр холболтыг нэрлэдэг устөрөгчийн холбоо".

ЦАХИЛГААН ДИПОЛ, ДИПОЛ МОМЕНТ, ХОЛБОГДОХ ТУЙЛШАЛ, МОЛЕКУЛЫН ТУЙЛАЛТ.
Усны молекул дахь холбоо үүсэхэд хүчилтөрөгчийн атомын хэдэн валент электрон оролцдог вэ?
2. Усны молекул дахь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн хооронд ямар орбиталуудын холбоо үүсэх 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 нь 0.92-той тэнцүү байна; 1.28 ба 1.41. Диполь моментуудын хүснэгтийг ашиглан эдгээр молекул дахь устөрөгчийн атомуудын хэсэгчилсэн цэнэгийг тооцоолж, харьцуулна уу.
5. Устөрөгчийн сульфидын молекул дахь атом хоорондын зай S - H нь 1.34-тэй тэнцүү, бондын хоорондох өнцөг нь 92 ° байна. Хүхэр ба устөрөгчийн атомын хэсэгчилсэн цэнэгийн утгыг тодорхойлох. 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 их 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 атомаас хос электроныг хэсэгчлэн хүлээн авдаг. Молекулуудын хоорондын эдгээр харилцан үйлчлэлийн үр дүнд молекул хоорондын тусгай төрлийн холбоо үүсдэг - устөрөгчийн холбоо.
Усны хувьд устөрөгчийн холбоо үүсэхийг схемийн дагуу дараах байдлаар дүрсэлж болно.

Сүүлчийн бүтцийн томъёонд гурван цэг (тасархай, электрон биш!) устөрөгчийн холбоог харуулав.

Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн усны молекулуудын хооронд байдаггүй. Энэ нь хоёр нөхцөл хангагдсан тохиолдолд үүсдэг.
1) молекулд хүчтэй туйлт H-E холбоо байдаг (E нь хангалттай цахилгаан сөрөг элементийн атомын тэмдэг);
2) молекулд их хэмжээний сөрөг хэсэгчилсэн цэнэгтэй Е атом, хуваагдаагүй хос электрон байдаг.
E элементийн хувьд фтор, хүчилтөрөгч, азот байж болно. Хэрэв E нь хлор эсвэл хүхэр байвал устөрөгчийн холбоо хамаагүй 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 бол шингэн ба хатуу аммиакийн хувьд гурван хэмжээст сүлжээ үүсдэг.
Хүч чадлын хувьд устөрөгчийн холбоо нь химийн холбоо болон бусад төрлийн молекул хоорондын холбоог хооронд нь холбодог. Устөрөгчийн бондын молийн энерги нь ихэвчлэн 5-50 кЖ/моль хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу усанд (өөрөөр хэлбэл мөсөн талстуудад) бүх устөрөгчийн атомууд нь хүчилтөрөгчийн атомуудтай устөрөгчтэй холбогддог бөгөөд хүчилтөрөгчийн атом бүр хоёр устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг (хоёр дан хос электроныг ашигладаг). Ийм бүтэц нь шингэн устай харьцуулахад мөсийг илүү "сул" болгодог бөгөөд зарим устөрөгчийн холбоо тасарч, молекулууд нь арай илүү нягт "баглах" боломжийг олж авдаг. 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 хэвээр байна.
Устөрөгчийн холбоо нь бидний амьдралд маш чухал юм. Устөрөгчийн холбоо үүсэхээ больсон гэж төсөөлөөд үз дээ. Энд зарим үр дагаварууд байна:

• буцалгах цэг нь -80 хэм хүртэл буурах тул өрөөний температурт ус хий болж хувирна;
• мөсний нягт нь шингэн усны нягтаас их байх тул бүх усан сангууд ёроолоос хөлдөж эхэлнэ;
• ДНХ-ийн давхар спираль оршин тогтнохоо болино, мөн бусад олон зүйл.

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

УС төрөгчийн холбоо, ҮҮСЭХ НӨХЦӨЛ.
Этилийн спиртийн томъёо нь CH 3 -CH 2 -O-H юм. Энэ бодисын өөр өөр молекулуудын ямар атомуудын хооронд устөрөгчийн холбоо үүсдэг вэ? Тэдний үүсэхийг харуулсан бүтцийн томьёо гарга.
2. Устөрөгчийн холбоо нь зөвхөн бие даасан бодисуудад төдийгүй уусмалд байдаг. a) аммиак, б) устөрөгчийн хайлуур жонш, в) этанол (этил спирт) -ийн усан уусмалд устөрөгчийн холбоо хэрхэн үүсдэгийг бүтцийн томъёогоор харуул. \u003d 2H 2 O.
Эдгээр хоёр урвал нь усанд тогтмол, ижил хурдтай явагддаг тул усанд тэнцвэрт байдал бий болно: 2H 2 O AN 3 O + OH.
Энэ баланс гэж нэрлэдэг автопротолизын тэнцвэрус.

Энэхүү урвуу үйл явцын шууд урвал нь эндотермик байдаг тул халаах үед автопротолиз нэмэгдэж, 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) нь 2 10 -28 байна. Аммиакийн автопротолизийн тэгшитгэлийг бич. Цэвэр шингэн аммиак дахь аммонийн ионы концентрацийг тодорхойлно. Ус эсвэл шингэн аммиакийн аль бодисын цахилгаан дамжуулах чанар илүү вэ?

1. Устөрөгчийг олж авах, түүний шаталт (багасгах шинж чанар).
2. Хүчилтөрөгч авах, түүний доторх бодисыг шатаах (исэлдүүлэх шинж чанар).

§3. Урвалын тэгшитгэл ба түүнийг хэрхэн бичих вэ

Харилцаа холбоо устөрөгчхамт хүчилтөрөгч, Сэр Хенри Кавендиш тогтоосноор ус үүсэхэд хүргэдэг. Хэрхэн бичиж сурахын тулд энэ энгийн жишээг ашиглацгаая химийн урвалын тэгшитгэл.
Юунаас гаралтай устөрөгчболон хүчилтөрөгч, бид аль хэдийн мэдсэн:

H 2 + O 2 → H 2 O

Одоо бид химийн урвал дахь химийн элементийн атомууд алга болдоггүй, оргүйгээс гарч ирдэггүй, бие биедээ хувирдаггүй, харин шинэ хослолуудад нэгтгэхшинэ молекул үүсгэх. Энэ нь төрөл бүрийн атомуудын химийн урвалын тэгшитгэлд ижил тоо байх ёстой гэсэн үг юм өмнөурвал ( зүүнтэнцүү тэмдгээс) ба дарааурвалын төгсгөл ( баруун талдтэнцүү тэмдгээс) дараах байдалтай байна:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

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

Энэ нь дээрх 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 устөрөгчхамт хүчилтөрөгч- тийм ч энгийн процесс биш. Энэ нь эдгээр элементүүдийн исэлдэлтийн төлөвийг өөрчлөхөд хүргэдэг. Ийм тэгшитгэл дэх коэффициентийг сонгохдоо ихэвчлэн " аргыг ашигладаг. цахим баланс".

Устөрөгч, хүчилтөрөгчөөс ус үүсэх үед энэ нь гэсэн үг юм устөрөгч-аас исэлдэлтийн төлөвөө өөрчилсөн 0 өмнө +I, a хүчилтөрөгч-аас 0 өмнө −II. Үүний зэрэгцээ хэд хэдэн (n)электронууд:

Устөрөгчийн электронууд энд үйлчилдэг бууруулах бодисба хүчилтөрөгч хүлээн авах электронууд - исэлдүүлэгч бодис.

Исэлдүүлэгч ба бууруулагч бодисууд

Одоо электрон өгөх, хүлээн авах процессууд тус тусад нь хэрхэн харагдахыг харцгаая. Устөрөгч, "дээрэмчин" - хүчилтөрөгчтэй уулзсаны дараа бүх эд хөрөнгөө - хоёр электроноо алдаж, исэлдэлтийн төлөв нь тэнцүү болно. +I:

H 2 0 − 2 д− = 2Н + I

Болсон исэлдэлтийн хагас урвалын тэгшитгэлустөрөгч.

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

O 2 + 4 д− = 2O −II

Энэ бол бууруулах хагас урвалын тэгшитгэлхүчилтөрөгч.

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

Цаашилбал, бид дараах байдлаар маргах болно: исэлдүүлэгч дээрэмчдэд бууруулагч хэдэн электрон өгсөн, тэр хэр их хүлээн авсан бэ. Бууруулах бодисын өгсөн электронуудын тоо нь исэлдүүлэгчийн хүлээн авсан электронуудын тоотой тэнцүү байх ёстой..

Тэгэхээр танд хэрэгтэй электронуудын тоог тэнцүүлэхэхний болон хоёрдугаар хагас урвалд. Химийн хувьд хагас урвалын тэгшитгэлийг бичих дараах нөхцөлт хэлбэрийг хүлээн зөвшөөрдөг.

	2 H 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 нь хүлээн зөвшөөрөгддөг болохыг бид харгалзан үздэг. Хүлээн авсан болон өгөгдсөн электронуудын тоог тэнцүүлэхийн тулд хамгийн бага нийтлэг олон ба нэмэлт хүчин зүйлийг олдог. Манай тохиолдолд хамгийн бага нийтлэг үржвэр нь 4. Нэмэлт хүчин зүйл нь устөрөгчийн хувьд 2 (4: 2 = 2), хүчилтөрөгчийн хувьд 1 (4: 4 = 1) байна.
Үр дүнгийн үржүүлэгч нь ирээдүйн урвалын тэгшитгэлийн коэффициент болно.

2H 2 0 + O 2 0 \u003d 2H 2 + I O -II

Устөрөгч исэлдсэнзөвхөн уулзахдаа ч биш хүчилтөрөгч. Ойролцоогоор ижил нөлөө устөрөгч болон фтор F2, галоген ба алдартай "дээрэмчин", гэм хоргүй мэт санагддаг азотын N 2:

H 2 0 + F 2 0 = 2H + I F −I

3H 2 0 + N 2 0 \u003d 2N -III H 3 + I

Үүний үр дүнд устөрөгчийн фтор HFэсвэл аммиак NH3.

Хоёр нэгдлүүдэд исэлдэлтийн төлөв устөрөгчтэнцүү болдог +I, Учир нь тэрээр өөр хэн нэгний цахим сайн сайхны төлөө "шунаж" молекул дахь түншүүдийг олж авдаг, өндөр цахилгаан сөрөг - фтор Фболон азотын Н. At азотынцахилгаан сөрөг байдлын утгыг гурван ердийн нэгжтэй тэнцүү гэж үздэг ба у фторерөнхийдөө бүх химийн элементүүдийн хамгийн өндөр цахилгаан сөрөг чанар нь дөрвөн нэгж юм. Тиймээс тэд хөөрхий устөрөгчийн атомыг ямар ч электрон орчингүйгээр орхидог нь гайхах зүйл биш юм.

Гэхдээ устөрөгчмагадгүй сэргээх- электрон хүлээн авах. Хэрэв шүлтлэг металл эсвэл кальци нь устөрөгчөөс бага цахилгаан сөрөг чанар нь түүнтэй урвалд ороход тохиолддог.

 

---

Унших:
Баг бүрдүүлэх тоглоомууд (багаар ажиллах) Анхан шатнаас спортын мастер хүртэлх гүйлтийн цанын жилийн сургалтын хөтөлбөрийн насны стандартыг олон жилийн төлөвлөлтийн систем. Намтар, түүх, баримт, гэрэл зураг Альбина Ахатова: "Миний цус хүйтэн болсон Орчин үеийн төмөрчин триатлон - хамгийн тэсвэр тэвчээртэй