ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
6
Как следствие,
восстановительные свойства водорода гораздо менее выражены,
чем у ЩМ (00,0)H/H(E
2
0
=
+
В, а 71,2)M/M(E
0
−≤
+
В). Поэтому проявляются лишь по
отношению к простым веществам
типичных неметаллов, имеющих достаточно высокую
электроотрицательность (Э.О.): от фтора (Э.О.=4) до серы и углерода
1
(Э.О.=2,5).
Подчеркнем, что реакции
2
H с
2
N и
2
Cl имеют промышленное значение (синтез
3
NH и HCl ).
Водород восстанавливает также оксиды, если они термодинамически менее
устойчивы, чем образующаяся при реакции вода, т.е. значение
f
G
∆
оксида должно быть
менее отрицательным, чем
f
G∆ воды (с учетом стехиометрии реакции). Это используется
в металлургии, в частности, при получении вольфрама: WOHHWO
223
+→
+
.
Отметим, что восстановление (а также окисление)
атомарным водородом (“H”)
происходит активнее, чем молекулярным, как за счет лучшей
кинетики (?)
2
, так и
вследствие большей
термодинамической обусловленности(?). Последнее можно
доказать и математически. Так, при использовании “H” движущая сила, например,
реакции с оксидами рассчитывается по формуле:
)"H("G)OM(G)OH(GG
fmnf2fr
∆
−
∆
−
∆=∆
.
А поскольку образование “H” из
2
H
идет с затратой энергии, то
0)"H("G
f
>
∆
, и следова-
тельно,
r
G∆ получается более отрицательным, чем при восстановлении оксида с помощью
2
H . Бóльшая термодинамическая активность «Н» видна и из сравнения ОВП:
10,2)"H/"H(E
0
−=
+
В, а 00,0)H/H(E
2
0
=
+
В.
Подобие водорода и ЩМ проявляется также в том, что в водных растворах они
могут давать только
однозарядные гидратированные катионы. Причем от
+
Cs
к
+
H в
соответствии с уменьшением r и, следовательно, повышением
зарядовой плотности
иона
3
, связь с молекулами воды увеличивается настолько, что катион водорода является,
по сути, ионом гидроксония
+
OH
3
.
Сходство водорода и углерода обнаруживается в близости их
электроотрицательностей (2,1 и 2,5, соответственно), которые, к тому же, имеют
среднее значение по шкале Полинга (сравните: Э.О.(F)=4, Э.О.(Li)=1). Значит, и у Н, и у
C нет особой склонности отдавать или присоединять электроны, поэтому они оба
образуют преимущественно
ковалентные связи, как между собой, так и с другими
элементами.
Причем, эти связи достаточно прочны из-за сравнительно малого атомарного
радиуса этих элементов. К тому же, в их атомах число валентных электронов равно числу
валентных орбиталей и, следовательно, при образовании химической связи не может
быть таких
ослабляющих ее факторов, как отталкивающее действие несвязывающих
электронных пар (НЭП) или, напротив,
дефицит электронов на валентном уровне.
Наблюдается также сходство гидридов металлов не только с их карбидами, но и с
боридами и нитридами, т.е. имеет место аналогия Н с элементами IIIА и VА групп.
Однако водород имеет и свои
особенности.
1
Однако с I
2
(Э.О.(I)=2,6) реакция термодинамически не обусловлена (∆G
0
f
(HI)=1,78 кДж/моль).
2
Здесь и далее знак (?) означает, что объяснение подобному явлению было дано выше или в пособии [3], и
нужно попытаться вспомнить его самостоятельно.
3
Зарядовая плотность иона – это отношение заряда иона к площади его поверхности (условной).
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- …
- следующая ›
- последняя »
