ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
7
Первая: молекулы
2
H
очень жесткие, т.к. содержат всего 2 электрона,
удерживаемых между двумя ядрами
очень прочно (из-за отсутствия эффекта ЭЯНЭУ),
поэтому обладают
незначительной поляризуемостью, а значит, крайне слабо связаны
друг с другом дисперсионным взаимодействием [3].
Вторая особенность: молекулы водорода имеют минимальную массу, что делает
их особенно
подвижными.
В результате проявления указанных двух особенностей водорода требуется
значительное охлаждение для конденсирования
1
2
H . Как следствие, водород – самое
легкоплавкое (-259,1
0
С) и легкокипящее вещество (-252,2
0
С) после гелия. Это
используется для выделения
2
H из газовых смесей вымораживанием остальных
компонентов.
Слабой поляризуемостью молекул водорода объясняется также то, что он
бесцветен (б/ц), незначительно растворяется в воде (20 мл в 1 л при нормальных
условиях
2
(н.у.)) и еще меньше - в органических жидкостях.
Как следствие самой низкой молекулярной массы, Н
2
является наилегчайшим
газом (его плотность в 14,4 раз меньше, чем воздуха). Поэтому им наполняют
стратостаты, дирижабли и т.п. Легкость водорода служит причиной низкого содержания
его в атмосфере (%10
4−
) – хотя листья растений постоянно выделяют
2
H при дыхании,
образуется он и при разложении органических веществ, но улетучивается в космос.
Третья особенность водорода состоит в том, что протон
+
H, в отличие от всех
остальных катионов, не имеет электронов! Поэтому, приближаясь к другим атомам, не
испытывает
межэлектронного отталкивания. Как следствие, положительно
поляризованный атом водорода
одной молекулы способен образовать относительно
прочную связь с достаточно
отрицательно поляризованным атомом (обычно это F, O
или N)
другой молекулы. Такие связи, напоминаем, называются водородными [3]. Их
роль велика и в химии, но особенно значительна в биологических процессах.
Кроме того, катион водорода, будучи «голым» протоном, оказывает сильное
поляризующее действие на анион, с которым соединяется (особенно в случае слабых
кислот). Причем, смещая электронную плотность к себе, он
ослабляет связи в сложных
анионах и повышает
ассиметрию последних. К тому же, водород, образуя
направленную связь (в отличие от ионов металлов), делает решетку вещества менее
координационной (часто молекулярной), а значит, менее прочной.
Как следствие, термическая устойчивость кислот к разложению гораздо ниже, чем
соответствующих солей (особенно по сравнению с солями ЩМ). Так, угольная кислота
настолько неустойчива, что не существует в свободном состоянии при обычных условиях
(об
.у.), в то время как карбонат натрия плавится без разложения. Другой пример:
перхлорат калия разлагается лишь выше 400
0
С и спокойно, а хлорная кислота – уже при
небольшом нагревании и со взрывом.
Вследствие значительного поляризующего действия
+
H кислóты часто
используются в качестве катализаторов соответствующих химических процессов.
Распространенность и получение водорода.
Водородная энергетика
Водород – самый распространенный элемент космоса: составляет до половины
массы звезд (в том числе Солнца); некоторые планеты (Сатурн, Юпитер) почти полностью
образованы им. И на Земле водорода много – четвертое место после O, Si, Al. Его кларк в
1
Конденсация вещества происходит, если энергия связей между его частицами – энтальпийный фактор,
проявляется сильнее, чем энтропийный (энергия беспорядоченного движения частиц).
2
Нормальные условия - это: p=1 атм. и t=0
0
C.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
