Практикум по неорганической химии - 7 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

7
Несмотря на устойчивость молекул
2
H ( 436E
атомизации
=
кДж/моль) термодина-
мическая активность водорода высока за счет образования достаточно
прочных
связей Н с другими элементами.
Электроотрицательность (Э.О.) водорода имеет среднее значение (2,1 по шка-
ле Полинга), поэтому
2
H
проявляет как окислительные свойства (по отношению к
ЩМ, щелочноземельным металлам (ЩЗМ), редкоземельным металлам (РЗМ) и т.п.),
так и
восстановительные (в реакциях с оксидами достаточно малоактивных М; с
кислородом и др.).
Причем смеси
2
H с
2
O (а также с кислородом воздуха) от 6 до 67% (об.) по
2
H
- взрывоопасны. (Максимальной взрывной силой обладает т.н. «гремучий газ», со-
держащий
стехиометрические соотношения данных газов.)
В то же время струя
чистого водорода (без О
2
) спокойно горит (голубоватым
пламенем) на воздухе или в чистом кислороде с образованием воды. (При
охлаж-
дении
пламени, например, внесением в него льда, восстановление
2
O идет менее
полно - лишь до пероксида
22
OH
.)
Отметим, что химическая активность
атомарного водорода (“Н”): и термо-
динамическая (1,2)"H/"H(E
0
−=
+
В), и кинетическая (ибо “Н” является радикалом), -
много выше молекулярного, так как при использовании
2
H
большая часть энергии
тратится на разрыв связи
HH − . (Даже при 2500
0
С атомизируются только 0,13%
2
H и
лишь при 5000
0
С – 95%).
Теоретически атомарный водород в очень чистом состоянии без соприкосно-
вения со стенками сосуда может существовать неограниченно долго, поскольку при
соударении двух атомов “Н” образуется молекула
2
H с избытком энергии, которая
тут же распадается. Реально же энергия отдается частицам примеси или стенкам со-
суда, поэтому половина “Н” комбинируется в молекулы всего за 1/3 секунды
1
.(При
наложении сильного магнитного поля это время заметно увеличивается.)
В химии, чтобы осуществить реакцию какого-либо вещества с
атомарным во-
дородом, помещают это вещество в
реакционную зону образования “Н”, напри-
мер, в зону реакции Zn с кислотой. Таким образом можно осуществить при об.у.
взаимодействие “Н” с
2
O (с образованием
22
OH ), с
2
Cl (даже в темноте), с
2
Br ,
2
I ,
восстановить концентрированную
42
SOH и др.
Техника безопасности при выполнении
лабораторной работы «Водород»
При использовании водорода (особенно при отборе его из баллона, где он на-
ходится под давлением) нужно помнить, что смесь его с воздухом взрывается. Ини-
циатором взрыва может быть как
открытый огонь (например, искра от статического
электричества), так и
горячие предметы (с Т выше 400
0
С). Поэтому перед поджи-
ганием струи водорода надо проверить
его на чистоту от
2
O (опыт 2Б).
Отметим, что получать водород взаимодействием Zn с кислотами нужно под
тягой, так как технический цинк содержит значительное количество примесей, в ча-
1
При использовании горелок Ленгмюра атомарный водород, получаемый электродугой, нагревает свариваемые
части металла до высокой температуры (>5000
0
С) за счет рекомбинации “Н” на поверхности металла. (Значение
∆H
0
реакции: 2Н→Н
2
, равно –436 кДж/моль, т.е. равно энергии связи в молекуле H
2
.)

Страницы