Неорганическая химия. Часть 2. Химия элементов и их соединений. Николаева Р.Б - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

5
ВОДОРОД
«Водород – это топливо будущего», «Эра водородной
энергетики».
Заголовки газетных и журнальных
статей 60-х – 80-х годов ХХ в.
Свойства и применение
Первый представитель Периодической таблицы – водород, имеющий электронную
конфигурацию
1
s1, наиболее резко отличается по свойствам от остальных элементов (Э),
но в то же время обнаруживает много общего и с галогенами (VIIА группа), и со
щелочными металлами (IА группа), а также с углеродом (IVА группа). Потому было бы
правильным поместить водород в одну длинную клетку, расположенную
над всеми
группами с IА по VIIА, а не относить его к какой-то одной из них.
Рассмотрим, в чем заключается сходство Н с элементами указанных групп.
Наибольшее подобие водорода галогенам (Г) и, наоборот, резкое отличие
его от щелочных металлов (ЩМ) наблюдается при образовании
простых веществ.
Так, в случае ЩМ наличие в атомах
свободных валентных орбиталей и низкие
значения потенциала ионизации (
1
I 4,5
≤
эВ) способствуют делокализации электронов
с формированием при обычных условиях (об.у.)
металлической решетки вещества.
Напротив, атом водорода, будучи
одновалентным и имея высокое значение
1
I
(13,6 эВ
1
), образует одну локализованную ковалентную связь со вторым атомом H,
формируя
двухатомные молекулы простого вещества, как и галогены.
Сходство H и Г состоит также в том, что
до завершения их валентного слоя не
хватает
одного электрона. Как следствие,
2
H (подобно
2
Г ) может проявлять
окислительные свойства с образованием гидридов. Однако сродство H к электрону
(0,78 эВ) значительно ниже, чем даже у иода (3,29 эВ), так что водород окисляет лишь
активные металлы.
А поскольку энергия сродства H к электрону
много меньше, чем его потенциал
ионизации, то
2
H
, в отличие от
2
Г
, в водных растворах не дисмутирует
2
. Напротив,
практически до конца идет процесс конмутации между протоном и гидрид-ионом:
2222
H)OH(CaOHCaH +→+
3
.
Иначе говоря, гидриды, в отличие от галидов, не существуют в водных растворах, т.к.
реагируют с
OH
2
необратимо, поэтому они (например,
2
CaH ) применяются как осуши-
тели
(даже от следов влаги). Их используют также для получения водорода (в полевых
условиях) и в качестве сильных восстановителей ( В23,2)H/H(E
2
0
−=
−
).
Подобие водорода щелочным металлам
состоит в том, что H тоже является s-
элементом и имеет
один валентный электрон. Поэтому наблюдается сходство как в
атомных спектрах водорода и ЩМ, так и в способности их простых веществ проявлять
восстановительные свойства. Причем величина
1
I в подгруппе от Cs к Н закономерно
растет в соответствии с уменьшением атомарного радиуса (r) и снижением эффекта
экранирования ядра невалентными электронными уровнями (эффект ЭЯНЭУ).
1
Даже у атома хлора зачение потенциала ионизации (13,0 эВ) ниже, чем у водорода.
2
Дисмутация идет только в жестких условиях: H
2(г)
+2NaCl(расплав.) = 2NaH+2HCl↑
3
Здесь и далее приводятся лишь схемы процессов, а не уравнения.

Страницы