Propiedades físicas y químicas del hidrógeno brevemente. ¿Qué tipo de sustancia es el hidrógeno? Propiedades químicas y físicas del hidrógeno.
Este conjunto de ejercicios para bombear el músculo glúteo medio se puede realizar en casa. Todos los movimientos son bastante simples, seguros, pero efectivos.
Este músculo muchas veces se olvida. Más precisamente, es necesario entrenarlo y animarlo. Especialmente las chicas que hacen ejercicios de glúteos principalmente para mejorar su forma.
El glúteo medio se encuentra debajo del músculo grande. Y no parece tener mucho efecto en la forma del trasero.
Esta es una impresión engañosa. El músculo tiene gran influencia sobre cómo se ve la parte posterior del cuerpo de una persona debajo de la espalda. Pero lo más importante es que el glúteo medio es responsable de muchas funciones pélvicas y de la espalda. Es decir, su condición afecta directamente la salud del sistema musculoesquelético y de todo el cuerpo en su conjunto.
Si alguna vez ha experimentado dolor de espalda al levantar pesas pesadas o después de realizar esfuerzos similares, puede estar seguro de que su glúteo medio está poco desarrollado y necesita entrenamiento.
Un músculo medio bien bombeado asume la mayor parte del esfuerzo al levantar pesas y muchos otros movimientos corporales complejos. Pero si está poco desarrollado, entonces todos los esfuerzos recaen en la espalda, en la columna. Lo que tiene un efecto extremadamente negativo en su condición.
Este músculo también proporciona la rotación hacia afuera de la cadera y es responsable de una marcha estable. Con sus lesiones y patologías, el andar de una persona se vuelve antinatural, como el de un gato.
¿Cómo y qué movimientos hacer?
- Párese derecho con los pies separados a la altura de los hombros y sostenga mancuernas ligeras en las manos. Mira hacia adelante.
- Ahora dobla ligeramente las rodillas. Y mete las nalgas hacia atrás. Doblarse por la cintura. Mantenga la cabeza recta. Manos abajo.
- Sin cambiar de posición, lleve los brazos con mancuernas hacia el pecho varias veces. Intenta subir y bajar el peso para que el esfuerzo principal recaiga en los músculos del trasero y el abdomen, y no en la espalda. No arquees la espalda bajo ninguna circunstancia. Continúe manteniéndolo doblado en todo momento.
Este ejercicio de bombeo del glúteo medio es esencial para mantener una espalda sana. Ya que simula el proceso de levantamiento de pesas desde el suelo. Ese es exactamente el actividad física lo que muchas personas hacen incorrectamente, provocando daños en la columna.
- Ponte a cuatro patas con las rodillas directamente debajo de las caderas y las manos debajo de los hombros.
- Coloque una mancuerna en la curva de la rodilla de una pierna.
- Ahora levanta un poco esa pierna, teniendo cuidado de no dejar caer la mancuerna y caer. Mantenga el equilibrio utilizando la fuerza del glúteo en el lado de su cuerpo libre de la mancuerna. Y trate de sujetar el proyectil con esos músculos del trasero que se encuentran en la misma mitad del cuerpo.
- Mantén el equilibrio durante unos segundos. Luego cambia de pierna con mancuernas. Repita 2-3 veces para las piernas izquierda y derecha.
Consejo: para que sea más fácil mantener el equilibrio, levanta la pierna mientras exhalas. E imagina un vaso de agua en tu espalda. Haz tu mejor esfuerzo para no derramarlo.
Estocadas hacia adelante con mancuernas
Este entrenamiento ciático es un ejercicio muy conocido y eficaz. Y no sólo para bombear el músculo glúteo medio, sino también para desarrollar las articulaciones de las extremidades inferiores y mejorar el equilibrio.
- Párese con los pies separados a la altura de los hombros y sostenga las mancuernas en las manos.
- Mueve una pierna hacia adelante. Tire un poco del segundo hacia atrás.
- Doble ambas piernas a la altura de las rodillas de modo que la espinilla delantera quede vertical y la espinilla trasera casi paralela al suelo. Mantenga los brazos hacia abajo y la espalda recta.
- Mantén la postura durante varios segundos. Luego regresa a la posición inicial y cambia de pierna.
- Haga el ejercicio de 5 a 10 veces en cada pierna durante cada una de 2 a 3 series.
Consejo: para que sea más fácil encontrar el equilibrio al lanzarse hacia adelante, busque algo recto y estable frente a usted y mírelo.
Puente con elevación de piernas
- Acuéstese boca arriba con los brazos extendidos a lo largo del torso y las piernas dobladas a la altura de las rodillas.
- Levante la parte baja de la espalda de la colchoneta.
- Luego levántate del suelo y de las caderas.
- Levántate hasta sentirte suspendido en el aire, con solo las plantas de los pies y los hombros tocando el suelo.
- Ahora estire una pierna, intentando mantener el equilibrio con un solo pie.
- Mantén la postura durante varios momentos, aumentando gradualmente el tiempo hasta 10 segundos.
- Vuelve a la posición inicial. Y repite el ejercicio cambiando de pierna.
- Haz 4 series de 3-6 repeticiones con cada pierna.
sentadillas cargadas
Este es un ejercicio de fuerza ideal para desarrollar muchos músculos de la parte inferior del cuerpo a la vez, incluido el glúteo medio.
Hidrógeno. Propiedades, producción, aplicación.Referencia histórica
El hidrógeno es el primer elemento de PSHE D.I. Mendeleev.
El nombre ruso del hidrógeno indica que “da origen al agua”; latín " hidrogeno" significa lo mismo.
La liberación de gases inflamables durante la interacción de ciertos metales con ácidos fue observada por primera vez por Robert Boyle y sus contemporáneos en la primera mitad del siglo XVI.
Pero el hidrógeno no fue descubierto hasta 1766 por el químico inglés Henry Cavendish, quien descubrió que cuando los metales reaccionan con ácidos diluidos, se libera un cierto "aire inflamable". Al observar la combustión del hidrógeno en el aire, Cavendish descubrió que como resultado aparecía agua. Esto fue en 1782.
En 1783, el químico francés Antoine-Laurent Lavoisier aisló el hidrógeno descomponiendo agua con hierro caliente. En 1789, el hidrógeno se liberó mediante la descomposición del agua bajo la influencia de una corriente eléctrica.
Prevalencia en la naturaleza
El hidrógeno es el elemento principal del espacio. Por ejemplo, el Sol está formado por hidrógeno en el 70% de su masa. En el Universo hay varias decenas de miles de veces más átomos de hidrógeno que todos los átomos de todos los metales juntos.La atmósfera terrestre también contiene algo de hidrógeno en forma de una sustancia simple: un gas con composición H2. El hidrógeno es mucho más ligero que el aire y, por tanto, se encuentra en capas superiores atmósfera.
Pero en la Tierra hay mucho más hidrógeno unido: al fin y al cabo, forma parte del agua, la sustancia compleja más común en nuestro planeta. El hidrógeno unido a moléculas contiene tanto aceite como gas natural, muchos minerales y rocas. El hidrógeno está incluido en todos. materia orgánica.
Características del elemento hidrógeno.
El hidrógeno tiene una naturaleza dual; por esta razón, en algunos casos se coloca en el subgrupo de los metales alcalinos y en otros, en el subgrupo de los halógenos.
Configuración electrónica 1s 1 . Un átomo de hidrógeno consta de un protón y un electrón.
El átomo de hidrógeno es capaz de perder un electrón y convertirse en un catión H+, y en esto es similar a los metales alcalinos.
A un átomo de hidrógeno también se le puede añadir un electrón, formando así un anión H - en este sentido, el hidrógeno es similar a los halógenos;
Siempre monovalente en compuestos.
CO: +1 y -1.
Propiedades físicas del hidrógeno.
El hidrógeno es un gas, incoloro, insípido e inodoro. 14,5 veces más ligero que el aire. Ligeramente soluble en agua. Tiene alta conductividad térmica. En t= –253 °С se licua, en t= –259 °С se endurece. Las moléculas de hidrógeno son tan pequeñas que pueden difundirse lentamente a través de muchos materiales: caucho, vidrio, metales, que se utilizan para purificar el hidrógeno de otros gases.Se conocen tres isótopos de hidrógeno: - protio, - deuterio, - tritio. La mayor parte del hidrógeno natural es el protio. El deuterio forma parte del agua pesada, que está enriquecida con Superficie del agua océano. El tritio es un isótopo radiactivo.
Propiedades químicas del hidrógeno.
El hidrógeno es un no metal y tiene una estructura molecular. Una molécula de hidrógeno consta de dos átomos unidos entre sí mediante un enlace covalente. enlace no polar. La energía de enlace en una molécula de hidrógeno es de 436 kJ/mol, lo que explica la baja actividad química del hidrógeno molecular.
Interacción con halógenos. A temperaturas normales, el hidrógeno reacciona sólo con el flúor:
Con cloro, solo a la luz, formando cloruro de hidrógeno; con bromo, la reacción es menos vigorosa y no se completa incluso a altas temperaturas;
Interacción con el oxígeno – cuando se calienta, cuando se enciende, la reacción procede con una explosión: 2H 2 + O 2 = 2H 2 O.
Una mezcla de 1 parte de oxígeno y 2 partes de hidrógeno es una "mezcla explosiva" y es la más explosiva.
Interacción con azufre - cuando se calienta H 2 + S = H 2 S.
Interacción con nitrógeno. Con calor, alta presión y en presencia de un catalizador:
Interacción con óxido nítrico (II). Utilizado en sistemas de purificación para la producción de ácido nítrico: 2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O.
Interacción con óxidos metálicos. El hidrógeno es un buen agente reductor; reduce muchos metales de sus óxidos: CuO + H 2 = Cu + H 2 O.
El hidrógeno atómico es un fuerte agente reductor. Se forma a partir de descargas eléctricas moleculares en condiciones de baja presión. Tiene alta actividad reductora. hidrógeno en el momento de la liberación, formado cuando un metal se reduce con ácido.
Interacción con metales activos. . En alta temperatura se combina con metales alcalinos y alcalinotérreos y forma sustancias cristalinas blancas: hidruros metálicos, que exhiben las propiedades de un agente oxidante: 2Na + H 2 = 2NaH;
producción de hidrógeno
En el laboratorio:
Interacción del metal con soluciones diluidas de ácidos sulfúrico y clorhídrico.
Interacción de aluminio o silicio con soluciones acuosas de álcalis:
Si + 2NaOH + H 2 O = Na 2 SiO 3 + 2H 2.
En la industria:
Electrólisis soluciones acuosas Cloruros de sodio y potasio o electrólisis del agua en presencia de hidróxidos:
2H2O = 2H2 + O2.
Método de conversión. En primer lugar, el gas agua se obtiene haciendo pasar vapor de agua a través de coque caliente a 1000 °C:
Luego, el monóxido de carbono (II) se oxida a monóxido de carbono (IV) haciendo pasar una mezcla de agua gaseosa con exceso de vapor de agua sobre un catalizador de Fe 2 O 3 calentado a 400–450 ° C:
CO + H 2 O = CO 2 + H 2.
El monóxido de carbono (IV) resultante es absorbido por el agua y de esta forma se produce el 50% del hidrógeno industrial.
Conversión de metano: CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2.
Descomposición térmica del metano a 1200 °C: CH 4 = C + 2H 2.
Enfriamiento profundo (hasta -196 °C) del gas de coquería. A esta temperatura, todas las sustancias gaseosas, excepto el hidrógeno, se condensan.
El uso del hidrógeno se basa en sus propiedades físicas y químicas:
como gas ligero, se utiliza para inflar globos (mezclado con helio);
la llama de oxígeno-hidrógeno se utiliza para obtener altas temperaturas al soldar metales;
como agente reductor se utiliza para obtener metales (molibdeno, tungsteno, etc.) a partir de sus óxidos;
para la producción de amoniaco y combustible líquido artificial, para la hidrogenación de grasas.
Estructura y propiedades físicas hidrógeno El hidrógeno es un gas diatómico H2. No tiene color ni olor. Este es el gas más ligero. Debido a esta propiedad, se utilizó en globos, dirigibles y dispositivos similares, pero el uso generalizado del hidrógeno para estos fines se ve obstaculizado por su explosividad cuando se mezcla con aire.
Las moléculas de hidrógeno no son polares y son muy pequeñas, por lo que hay poca interacción entre ellas. En este sentido, tiene puntos de fusión (-259°C) y puntos de ebullición (-253°C) muy bajos. El hidrógeno es prácticamente insoluble en agua.
El hidrógeno tiene 3 isótopos: 1H ordinario, deuterio 2H o D y tritio radiactivo 3H o T. Los isótopos pesados del hidrógeno son únicos porque son 2 o incluso 3 veces más pesados que el hidrógeno ordinario. Es por eso que reemplazar el hidrógeno ordinario con deuterio o tritio afecta notablemente las propiedades de la sustancia (por ejemplo, los puntos de ebullición del hidrógeno ordinario H2 y el deuterio D2 difieren en 3,2 grados). Interacción del hidrógeno con sustancias simples. El hidrógeno es un no metal de electronegatividad media. Por tanto, tiene propiedades tanto oxidantes como reductoras.
Las propiedades oxidantes del hidrógeno se manifiestan en reacciones con metales típicos, elementos de los subgrupos principales. Grupos I-II Tablas periódicas. Los metales más activos (alcalinos y alcalinotérreos) cuando se calientan con hidrógeno dan hidruros, sustancias sólidas similares a sales que contienen red cristalina ion hidruro H-. 2Na + H2 = 2NaH ; Ca + H2 = CaH2 Las propiedades reductoras del hidrógeno se manifiestan en reacciones con no metales más típicos que el hidrógeno: 1) Interacción con halógenos H2 + F2 = 2HF
La interacción con análogos del flúor (cloro, bromo, yodo) se produce de manera similar. A medida que disminuye la actividad del halógeno, disminuye la intensidad de la reacción. La reacción con el flúor ocurre explosivamente en condiciones normales, la reacción con el cloro requiere luz o calentamiento, y la reacción con el yodo ocurre solo con un fuerte calentamiento y es reversible. 2) Interacción con el oxígeno 2H2 + O2 = 2H2O La reacción se produce con una gran liberación de calor, a veces con una explosión. 3) Interacción con azufre H2 + S = H2S El azufre es un no metal mucho menos activo que el oxígeno y la interacción con el hidrógeno se produce con calma.b 4) Interacción con el nitrógeno 3H2 + N2↔ 2NH3 La reacción es reversible y ocurre de manera notable solo en presencia de un catalizador, cuando se calienta y bajo presión. El producto se llama amoníaco. 5) Interacción con el carbono C + 2H2↔ CH4 La reacción tiene lugar en un arco eléctrico o a temperaturas muy altas. También se forman otros hidrocarburos como subproductos. 3. Interacción del hidrógeno con sustancias complejas. El hidrógeno también presenta propiedades reductoras en reacciones con sustancias complejas: 1) Reducción de óxidos metálicos en serie electroquímica tensiones a la derecha del aluminio, así como de óxidos no metálicos: Fe2O3 + 2H2 2Fe + 3H2O ; CuO + H2 Cu + H2O El hidrógeno se utiliza como agente reductor para extraer metales de minerales oxidados. Las reacciones ocurren cuando se calienta 2) Adición a sustancias orgánicas insaturadas; С2Н4 + Н2(t;p)→ С2Н6 Las reacciones tienen lugar en presencia de un catalizador y bajo presión. Por ahora no tocaremos otras reacciones del hidrógeno. 4. Producción de hidrógeno En la industria, el hidrógeno se produce procesando materias primas de hidrocarburos: gas natural y asociado, coque, etc. Métodos de laboratorio para producir hidrógeno:
1) Interacción de metales que se encuentran en la serie de voltaje electroquímico de metales a la izquierda del hidrógeno con ácidos. Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Mg + 2HCl = MgCl2 + H22) Interacción de metales en la serie de voltaje electroquímico de metales a la izquierda del magnesio, con agua fría. Esto también produce álcali.
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 Un metal ubicado en la serie de voltaje electroquímico de los metales a la izquierda del manganeso es capaz de desplazar el hidrógeno del agua a ciertas condiciones(magnesio - de agua caliente, aluminio - sujeto a la eliminación de la película de óxido de la superficie).
Mg + 2H2O Mg(OH)2 + H2
El metal, ubicado en la serie de voltaje electroquímico de los metales a la izquierda del cobalto, es capaz de desplazar el hidrógeno del vapor de agua. Esto también produce un óxido.
3Fe + 4H2O vapor Fe3O4 + 4H23) Interacción de metales cuyos hidróxidos son anfóteros con soluciones alcalinas.
Los metales cuyos hidróxidos son anfóteros desplazan el hidrógeno de las soluciones alcalinas. Necesita conocer 2 de esos metales: aluminio y zinc:
2Al + 2NaOH +6H2O = 2Na + + 3H2
Zn + 2KOH + 2H2O = K2 + H2
En este caso, sales complejas- hidroxoaluminatos e hidroxoaluminatos.
Todos los métodos enumerados hasta ahora se basan en el mismo proceso: la oxidación de un metal con un átomo de hidrógeno en el estado de oxidación +1:
М0 + nН+ = Мn+ + n/2 H2
4) Interacción de hidruros metales activos con agua:
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
Este proceso se basa en la interacción del hidrógeno en el estado de oxidación -1 con el hidrógeno en el estado de oxidación +1:
5) Electrólisis de soluciones acuosas de álcalis, ácidos, algunas sales:
2H2O 2H2 + O2
5. Compuestos de hidrógeno En esta tabla de la izquierda, las celdas de los elementos que forman compuestos iónicos con hidrógeno (hidruros) están resaltadas con una sombra clara. Estas sustancias contienen el ion hidruro H-. Son sustancias sólidas, incoloras, parecidas a las salinas y reaccionan con el agua para liberar hidrógeno.
Los elementos de los principales subgrupos de los grupos IV-VII forman compuestos de estructura molecular con hidrógeno. A veces también se les llama hidruros, pero esto es incorrecto. No contienen iones hidruro, están formados por moléculas. Como regla general, los compuestos de hidrógeno más simples de estos elementos son gases incoloros. Las excepciones son el agua, que es un líquido, y el fluoruro de hidrógeno, que temperatura ambiente gaseoso, pero condiciones normales- líquido.
Las celdas oscuras indican elementos que forman compuestos con hidrógeno que exhiben propiedades ácidas.
Las celdas oscuras con una cruz indican elementos que forman compuestos con hidrógeno que exhiben propiedades básicas.
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29). características generales propiedades de los elementos del subgrupo principal 7gr. Cloro. Propiedades de la tradición. Ácido clorhídrico. El subgrupo de halógenos incluye flúor, cloro, bromo, yodo y astato (astato - elemento radiactivo, poco estudiado). Estos son elementos p del grupo VII. tabla periódica D.I. En el nivel de energía exterior, sus átomos tienen 7 electrones ns2np5. Esto explica la similitud de sus propiedades.
Añaden fácilmente un electrón cada uno, exhibiendo un estado de oxidación de -1. Los halógenos tienen este grado de oxidación en compuestos con hidrógeno y metales.
Sin embargo, los átomos de halógeno, además del flúor, también pueden presentar estados de oxidación positivos: +1, +3, +5, +7. Los posibles valores de los estados de oxidación se explican por la estructura electrónica, que para los átomos de flúor se puede representar mediante el diagrama.
Al ser el elemento más electronegativo, el flúor sólo puede aceptar un electrón por subnivel 2p. Tiene un electrón desapareado, por lo que el flúor es sólo monovalente y el estado de oxidación es siempre -1.
La estructura electrónica del átomo de cloro se expresa mediante el diagrama: el átomo de cloro tiene un electrón desapareado en el subnivel 3p y el estado normal (no excitado) del cloro es monovalente. Pero como el cloro se encuentra en el tercer período, tiene cinco orbitales más del subnivel 3d, en los que pueden alojarse 10 electrones.
El flúor no tiene orbitales libres, lo que significa que durante las reacciones químicas no hay separación de pares de electrones en el átomo. Por tanto, al considerar las propiedades de los halógenos, siempre es necesario tener en cuenta las características del flúor y los compuestos.
Las soluciones acuosas de compuestos de hidrógeno de halógenos son ácidos: HF - fluorhídrico (fluórico), HCl - clorhídrico (clorhídrico), HBr - bromhídrico, HI - yodhídrico.
Cloro (lat. Cloro), Cl, elemento químico VII grupo de la tabla periódica de Mendeleev, número atómico 17, masa atomica 35.453; Pertenece a la familia de los halógenos. En condiciones normales (0°C, 0,1 Mn/m2 o 1 kgf/cm2) es un gas de color amarillo verdoso con un fuerte olor irritante. El cloro natural se compone de dos isótopos estables: 35Cl (75,77%) y 37Cl (24,23%).
Propiedades químicas del cloro. La configuración electrónica externa del átomo de Cl es 3s2Зр5. De acuerdo con esto, el cloro en los compuestos presenta estados de oxidación de -1, +1, +3, +4, +5, +6 y +7. El radio covalente del átomo es 0,99 Å, el radio iónico del Cl- es 1,82 Å, la afinidad electrónica del átomo de cloro es 3,65 eV y la energía de ionización es 12,97 eV.
Químicamente, el cloro es muy activo, se combina directamente con casi todos los metales (algunos solo en presencia de humedad o cuando se calienta) y con no metales (excepto carbono, nitrógeno, oxígeno, gases inertes), formando los cloruros correspondientes, reacciona con muchos compuestos, reemplaza al hidrógeno en hidrocarburos saturados y une compuestos insaturados. El cloro desplaza al bromo y al yodo de sus compuestos con hidrógeno y metales; De los compuestos del cloro con estos elementos, se sustituye por flúor. Metales alcalinos en presencia de trazas de humedad, reaccionan con el cloro durante la ignición; la mayoría de los metales reaccionan con el cloro seco solo cuando se calientan en una atmósfera de cloro, formando PCl3 y, con cloración adicional, PCl5; El azufre con cloro cuando se calienta da S2Cl2, SCl2 y otros SnClm. El arsénico, el antimonio, el bismuto, el estroncio y el telurio interactúan vigorosamente con el cloro. Una mezcla de cloro e hidrógeno arde con una llama incolora o de color amarillo verdoso y forma cloruro de hidrógeno (esta es una reacción en cadena). Con el oxígeno, el cloro forma óxidos: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, además de hipocloritos (sales del ácido hipocloroso), cloritos, cloratos y percloratos. Todo compuestos de oxígeno El cloro forma mezclas explosivas con sustancias que se oxidan fácilmente. El cloro en el agua se hidroliza formando ácidos hipocloroso y clorhídrico: Cl2 + H2O = HClO + HCl. Al clorar soluciones acuosas de álcalis en frío, se forman hipocloritos y cloruros: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, y cuando se calientan, se forman cloratos. La cloración del hidróxido de calcio seco produce lejía. Cuando el amoníaco reacciona con el cloro, se forma tricloruro de nitrógeno. Al clorar compuestos orgánicos, el cloro reemplaza al hidrógeno o agrega múltiples enlaces, formando varios compuestos que contienen cloro. compuestos orgánicos. El cloro forma compuestos interhalógenos con otros halógenos. Los fluoruros ClF, ClF3, ClF3 son muy reactivos; por ejemplo, en una atmósfera de ClF3, la lana de vidrio se enciende espontáneamente. Los compuestos conocidos de cloro con oxígeno y flúor son los oxifluoruros de cloro: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 y perclorato de flúor FClO4. Ácido clorhídrico (ácido clorhídrico, ácido clorhídrico, cloruro de hidrógeno) - HCl, una solución de cloruro de hidrógeno en agua; ácido monoprótico fuerte. Incoloro (el ácido clorhídrico técnico es amarillento debido a las impurezas de Fe, Cl2, etc.), “fumando” en el aire, líquido cáustico. La concentración máxima a 20 °C es del 38% en peso. Las sales del ácido clorhídrico se llaman cloruros.
Interacción con agentes oxidantes fuertes (permanganato de potasio, dióxido de manganeso) con liberación de cloro gaseoso:
Reacción con amoníaco para formar un humo blanco espeso que consiste en pequeños cristales de cloruro de amonio:
Reacción cualitativa El efecto del ácido clorhídrico y sus sales es su interacción con el nitrato de plata, que forma un precipitado cuajado de cloruro de plata, insoluble en ácido nítrico:
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- Designación - H (hidrógeno);
- Nombre latino - Hidrogenio;
- Período - yo;
- Grupo - 1 (Ia);
- Masa atómica - 1,00794;
- Número atómico - 1;
- Radio atómico = 53 pm;
- Radio covalente = 32 pm;
- Distribución de electrones - 1s 1;
- temperatura de fusión = -259,14°C;
- punto de ebullición = -252,87°C;
- Electronegatividad (según Pauling/según Alpred y Rochow) = 2,02/-;
- Estado de oxidación: +1; 0; -1;
- Densidad (nº) = 0,0000899 g/cm 3 ;
- Volumen molar = 14,1 cm 3 /mol.
Compuestos binarios de hidrógeno con oxígeno:
El hidrógeno (“dar origen al agua”) fue descubierto por el científico inglés G. Cavendish en 1766. Es el elemento más simple de la naturaleza: un átomo de hidrógeno tiene un núcleo y un electrón, razón por la cual probablemente el hidrógeno es el elemento más abundante en el Universo (representa más de la mitad de la masa de la mayoría de las estrellas).
Del hidrógeno podemos decir que “la bobina es pequeña, pero cara”. A pesar de su "simplicidad", el hidrógeno proporciona energía a todos los seres vivos de la Tierra: en el Sol tiene lugar una reacción termonuclear continua durante la cual se forma un átomo de helio a partir de cuatro átomos de hidrógeno, este proceso va acompañado de la liberación de una cantidad colosal de energía. (para más detalles, consulte Fusión nuclear).
EN la corteza terrestre fracción de masa el hidrógeno es sólo el 0,15%. Mientras tanto, la abrumadora cantidad (95%) de todos los conocidos en la Tierra. sustancias químicas contienen uno o más átomos de hidrógeno.
En compuestos con no metales (HCl, H 2 O, CH 4 ...), el hidrógeno cede su único electrón a elementos más electronegativos, exhibiendo un estado de oxidación de +1 (más a menudo), formando solo enlaces covalentes(Ver enlace covalente).
En compuestos con metales (NaH, CaH 2 ...), el hidrógeno, por el contrario, acepta otro electrón en su único orbital s, intentando así completar su capa electrónica, exhibiendo un estado de oxidación de -1 (con menos frecuencia), a menudo forma un enlace iónico (ver Enlace iónico), porque la diferencia en electronegatividad del átomo de hidrógeno y el átomo de metal puede ser bastante grande.
H2
EN estado gaseoso El hidrógeno existe en forma de moléculas diatómicas, formando un enlace covalente no polar.
Las moléculas de hidrógeno tienen:
- gran movilidad;
- gran fuerza;
- baja polarizabilidad;
- pequeño tamaño y peso.
Propiedades del gas hidrógeno:
- el gas más ligero de la naturaleza, incoloro e inodoro;
- poco soluble en agua y disolventes orgánicos;
- se disuelve en pequeñas cantidades en metales líquidos y sólidos (especialmente platino y paladio);
- difícil de licuar (debido a su baja polarizabilidad);
- tiene la conductividad térmica más alta de todos los gases conocidos;
- cuando se calienta, reacciona con muchos no metales y exhibe las propiedades de un agente reductor;
- a temperatura ambiente reacciona con el flúor (se produce una explosión): H 2 + F 2 = 2HF;
- reacciona con metales para formar hidruros, exhibiendo propiedades oxidantes: H 2 + Ca = CaH 2 ;
En los compuestos, el hidrógeno exhibe sus propiedades reductoras con mucha más fuerza que sus propiedades oxidantes. El hidrógeno es el agente reductor más potente después del carbón, el aluminio y el calcio. Las propiedades reductoras del hidrógeno se utilizan ampliamente en la industria para la producción de metales y no metales ( sustancias simples) de óxidos y galuros.
Fe2O3 + 3H2 = 2Fe + 3H2O
Reacciones del hidrógeno con sustancias simples.
El hidrógeno acepta un electrón y desempeña un papel. agente reductor, en reacciones:
- Con oxígeno(al encenderse o en presencia de un catalizador), en una proporción de 2:1 (hidrógeno:oxígeno) se forma un gas detonante explosivo: 2H 2 0 +O 2 = 2H 2 +1 O+572 kJ
- Con gris(cuando se calienta a 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
- Con cloro(cuando se enciende o se irradia con rayos UV): H 2 0 +Cl 2 = 2H +1 Cl
- Con flúor: H 2 0 +F 2 = 2H +1 F
- Con nitrógeno(cuando se calienta en presencia de catalizadores o a alta presión): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1
El hidrógeno dona un electrón, desempeñando un papel agente oxidante, en reacciones con alcalino Y tierra alcalina Los metales con formación de hidruros metálicos (compuestos iónicos similares a sales que contienen iones hidruro H) son sustancias cristalinas blancas inestables.
Ca+H 2 = CaH 2 -1 2Na+H 2 0 = 2NaH -1
No es típico que el hidrógeno presente un estado de oxidación de -1. Al reaccionar con el agua, los hidruros se descomponen, reduciendo el agua a hidrógeno. La reacción del hidruro de calcio con agua es la siguiente:
CaH 2 -1 +2H 2 +1 0 = 2H 2 0 +Ca(OH) 2
Reacciones del hidrógeno con sustancias complejas.
- a altas temperaturas, el hidrógeno reduce muchos óxidos metálicos: ZnO+H 2 = Zn+H 2 O
- El alcohol metílico se obtiene mediante la reacción de hidrógeno con monóxido de carbono (II): 2H 2 +CO → CH 3 OH.
- En las reacciones de hidrogenación, el hidrógeno reacciona con muchas sustancias orgánicas.
Ecuaciones más detalladas reacciones químicas El hidrógeno y sus compuestos se analizan en la página "El hidrógeno y sus compuestos: ecuaciones de reacciones químicas que involucran al hidrógeno".
Aplicaciones del hidrógeno
- en la energía nuclear se utilizan isótopos de hidrógeno: deuterio y tritio;
- en la industria química, el hidrógeno se utiliza para la síntesis de muchas sustancias orgánicas, amoníaco, cloruro de hidrógeno;
- V Industria de alimentos el hidrógeno se utiliza en la producción de grasas sólidas mediante la hidrogenación de aceites vegetales;
- para soldar y cortar metales se utiliza la alta temperatura de combustión del hidrógeno en oxígeno (2600°C);
- en la producción de algunos metales, el hidrógeno se utiliza como agente reductor (ver arriba);
- al ser el hidrógeno un gas ligero, se utiliza en aeronáutica como relleno de globos, aerostatos y dirigibles;
- El hidrógeno se utiliza como combustible mezclado con CO.
EN Últimamente Los científicos prestan mucha atención a la búsqueda de fuentes alternativas de energía renovable. Una de las áreas prometedoras es la energía del "hidrógeno", en la que se utiliza hidrógeno como combustible, cuyo producto de combustión es agua corriente.
Métodos para producir hidrógeno.
Métodos industriales para producir hidrógeno:
- conversión de metano (reducción catalítica de vapor de agua) con vapor de agua a alta temperatura (800°C) sobre un catalizador de níquel: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
- conversión de monóxido de carbono con vapor de agua (t=500°C) sobre un catalizador de Fe 2 O 3: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
- descomposición térmica del metano: CH 4 = C + 2H 2;
- gasificación de combustibles sólidos (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
- electrólisis del agua (un método muy costoso que produce hidrógeno muy puro): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.
Métodos de laboratorio para producir hidrógeno:
- acción sobre metales (normalmente zinc) con ácido clorhídrico o sulfúrico diluido: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2 ; Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2;
- Interacción del vapor de agua con limaduras de hierro calientes: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.
Propiedades químicas del hidrógeno.
En condiciones normales, el hidrógeno molecular es relativamente poco activo y se combina directamente sólo con los no metales más activos (con flúor y, en la luz, con cloro). Sin embargo, cuando se calienta reacciona con muchos elementos.
El hidrógeno reacciona con sustancias simples y complejas:
- Interacción del hidrógeno con los metales. conduce a la formación de sustancias complejas: hidruros, en cuyas fórmulas químicas el átomo de metal siempre es lo primero:
A alta temperatura, el hidrógeno reacciona directamente. con algunos metales(alcalinos, alcalinotérreos y otros), formando sustancias cristalinas blancas: hidruros metálicos (Li H, Na H, KH, CaH 2, etc.):
H2 + 2Li = 2LiH
Los hidruros metálicos se descomponen fácilmente con el agua para formar el álcali y el hidrógeno correspondientes:
California H2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
- Cuando el hidrógeno interactúa con los no metales. Se forman compuestos de hidrógeno volátiles. EN fórmula química compuesto de hidrógeno volátil, el átomo de hidrógeno puede estar en primer o segundo lugar, dependiendo de su ubicación en el PSCE (ver placa en la diapositiva):1). con oxigeno El hidrógeno forma agua:
Vídeo "Combustión de hidrógeno"
2H2 + O2 = 2H2O + Q
A temperaturas normales la reacción avanza muy lentamente, por encima de 550°C - con explosión (una mezcla de 2 volúmenes de H 2 y 1 volumen de O 2 se llama gas explosivo)
.
Vídeo "Explosión de gas detonante"
Vídeo "Preparación y explosión de una mezcla explosiva"
2). Con halógenos El hidrógeno forma haluros de hidrógeno, por ejemplo:
H2 + Cl2 = 2HCl
Al mismo tiempo, el hidrógeno explota con el flúor (incluso en la oscuridad y a -252°C), reacciona con el cloro y el bromo sólo cuando se ilumina o se calienta, y con el yodo sólo cuando se calienta.
3). Con nitrógeno El hidrógeno reacciona para formar amoníaco:
ZN 2 + N 2 = 2NH 3
sólo sobre un catalizador y a temperaturas y presiones elevadas.
4). Cuando se calienta, el hidrógeno reacciona vigorosamente. con azufre:
H 2 + S = H 2 S (sulfuro de hidrógeno),
mucho más difícil con el selenio y el telurio.
5). Con carbono puro El hidrógeno puede reaccionar sin catalizador sólo a altas temperaturas:
2H 2 + C (amorfo) = CH 4 (metano)
- El hidrógeno sufre una reacción de sustitución con óxidos metálicos. , en este caso se forma agua en los productos y se reduce el metal. Hidrógeno: exhibe las propiedades de un agente reductor:
Se utiliza hidrógeno para la recuperación de muchos metales, ya que les quita oxígeno a sus óxidos:
Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O, etc.
Aplicaciones del hidrógeno
Vídeo "Usando hidrógeno"
Actualmente, el hidrógeno se produce en enormes cantidades. Una gran parte se utiliza en la síntesis de amoníaco, en la hidrogenación de grasas y en la hidrogenación de carbón, aceites e hidrocarburos. Además, el hidrógeno se utiliza para la síntesis de ácido clorhídrico, alcohol metílico, ácido cianhídrico, en la soldadura y forja de metales, así como en la fabricación de lámparas incandescentes y piedras preciosas. El hidrógeno se vende en cilindros a una presión superior a 150 atm. Están pintados de verde oscuro y tienen la inscripción roja "Hidrógeno".
El hidrógeno se utiliza para convertir grasas líquidas en grasas sólidas (hidrogenación), produciendo combustible líquido al hidrogenar carbón y fueloil. En metalurgia, el hidrógeno se utiliza como agente reductor de óxidos o cloruros para producir metales y no metales (germanio, silicio, galio, circonio, hafnio, molibdeno, tungsteno, etc.).
Los usos prácticos del hidrógeno son variados: normalmente se utiliza para llenar globos sonda, en la industria química sirve como materia prima para la producción de muchos productos muy importantes (amoníaco, etc.), en la industria alimentaria, para la producción de grasas sólidas de aceites vegetales, etc. Las altas temperaturas (hasta 2600 °C), que se obtienen quemando hidrógeno en oxígeno, se utilizan para fundir metales refractarios, cuarzo, etc. El hidrógeno líquido es uno de los combustibles para aviones más eficientes. El consumo mundial anual de hidrógeno supera el millón de toneladas.
SIMULADORES
No. 2. Hidrógeno
TAREAS DE ASIGNACIÓN
Tarea número 1Escriba las ecuaciones de reacción para la interacción del hidrógeno con las siguientes sustancias: F 2, Ca, Al 2 O 3, óxido de mercurio (II), óxido de tungsteno (VI). Nombra los productos de reacción, indica los tipos de reacciones.
Tarea número 2
Realizar transformaciones según el esquema:
H2O -> H2 -> H2S -> SO2
Tarea número 3.
¿Calcule la masa de agua que se puede obtener quemando 8 g de hidrógeno?