Ang pinakamahalaga at laganap na sangkap sa ating planeta ay, siyempre, tubig. Ano ang maihahambing dito sa kahalagahan? Ito ay kilala na ang buhay sa Earth ay naging posible lamang sa pagdating ng likido. Ano ang tubig (hydrogen oxide) mula sa isang kemikal na pananaw? Ano ang binubuo nito at anong mga katangian mayroon ito? Subukan nating unawain ang artikulong ito.
Hydrogen at mga compound nito
Ang pinakamagaan na atom sa buong periodic table ay hydrogen. Sinasakop din nito ang isang dalawahang posisyon, na matatagpuan pareho sa subgroup ng mga halogens at sa unang grupo ng mga alkali metal. Ano ang nagpapaliwanag sa gayong mga tampok? Ang elektronikong istraktura ng shell ng atom nito. Mayroon lamang itong isang electron, na malayang umalis at magkabit ng isa pa sa sarili nito, na bumubuo ng isang pares at kumukumpleto sa panlabas na antas.
Kaya ang pangunahing at tanging estado ng oksihenasyon ng elementong ito ay +1 at -1. Madali itong tumutugon sa mga metal, na bumubuo ng mga hydride - mga solidong non-volatile na parang asin na mga compound na may puting kulay.
Gayunpaman, ang hydrogen ay madaling bumubuo ng mga pabagu-bagong molekula ng mga sangkap, na nakikipag-ugnayan sa mga hindi metal. Halimbawa:
- hydrogen sulfide H2S;
- methaneCH4;
- silane SiH4 at iba pa.
Sa pangkalahatan, ang hydrogen ay bumubuo ng napakaraming compound. Gayunpaman, ang pinakamahalagang sangkap kung saan ito kasama ay hydrogen oxide, ang formula nito ay H2O. Ito ang pinakatanyag na tambalan na kahit na ang isang mag-aaral sa elementarya na hindi pa pamilyar sa kimika ay kinikilala ng formula. Pagkatapos ng lahat, ang tubig (at ito ang pinakamataas na hydrogen oxide) ay hindi lamang isang pangkaraniwang sangkap, kundi isang mapagkukunan din ng buhay sa ating planeta.
Ang mismong pangalan ng elemento ay sumasalamin sa pangunahing kakanyahan nito - hydrogen, iyon ay, "pagsilang ng tubig". Tulad ng anumang iba pang oxide, ang isang ito ay isa ring binary compound na may bilang ng mga pisikal at kemikal na katangian. Bilang karagdagan, may mga espesyal na katangian na nakikilala ang tubig sa lahat ng iba pang compound.
Ang isa ring mahalagang klase ng mga compound na bumubuo ng hydrogen ay mga acid, parehong organic at mineral.
Mga kemikal na katangian ng hydrogen
Mula sa pananaw ng aktibidad ng kemikal, ang hydrogen ay isang medyo malakas na ahente ng pagbabawas. Sa maraming mga reaksyon, ito ay nagpapakita lamang ng gayong mga katangian. Gayunpaman, kapag nakikipag-ugnayan sa mas malalakas na metal, nagiging oxidizing agent ito.
Napakahalaga sa industriya ang pakikipag-ugnayan ng hydrogen sa mga metal oxide. Pagkatapos ng lahat, ito ay isa sa mga paraan upang makuha ang huli sa pinakadalisay nitong anyo. Ang Hydrogenthermy ay isang metallurgical na pamamaraan para sa synthesis ng mga purong metal mula sa kanilang mga oxide sa pamamagitan ng pagbawas sa hydrogen.
Ang reaksyon ng hydrogen na may oxide ay may sumusunod na pangkalahatang anyo:AkoxOy + H2=H2O + Ako.
Siyempre, hindi lang ito ang paraan para mag-synthesize ng mga purong metal. May iba pa. Gayunpaman, ang pagbabawas ng mga oxide na may hydrogen ay isang masigasig na kumikita at hindi kumplikadong proseso ng produksyon na nakahanap ng malawak na aplikasyon.
Kawili-wili rin ang katotohanan na kapag hinaluan ng hangin, ang hydrogen gas ay maaaring bumuo ng napakasabog na timpla. Ang pangalan nito ay explosive gas. Para magawa ito, dapat gawin ang paghahalo sa bilis na dalawang volume ng hydrogen bawat isang oxygen.
Ang tubig ay hydrogen oxide
Ang katotohanan na ang oxide na ito ay napakahalaga, nabanggit na natin nang ilang beses. Ngayon ay kilalanin natin ito sa mga tuntunin ng kimika. Ang tambalang ito ba ay talagang kabilang sa klase ng mga di-organikong sangkap na ito?
Para magawa ito, susubukan niyang isulat ang formula na medyo naiiba: H2O=HON. Ang kakanyahan ay pareho, ang bilang ng mga atom ay pareho, gayunpaman, ngayon ay malinaw na mayroon tayong hydroxide sa harap natin. Anong mga katangian ang dapat magkaroon nito? Isaalang-alang ang paghihiwalay ng tambalan:
NON=H+ + OH-.
Dahil dito, ang mga katangian ay acidic, dahil ang mga hydrogen cation ay naroroon sa solusyon. Bilang karagdagan, hindi sila maaaring maging basic, dahil ang mga alkali ay bumubuo lamang ng mga metal.
Samakatuwid, ang isa pang pangalan na mayroong hydrogen oxide ay isang acid na naglalaman ng oxygen ng pinakasimpleng komposisyon. Dahil ang mga kumplikadong interlacing ay katangian ng isang naibigay na molekula, samakatuwid, ang mga katangian nito ay magiging espesyal. At ang mga ari-arian ay tinataboy mula saang istraktura ng molekula, kaya susuriin natin ito.
Ang istraktura ng molekula ng tubig
Sa unang pagkakataon, naisip ni Niels Bohr ang modelong ito, at pagmamay-ari niya ang primacy at authorship sa bagay na ito. In-install nila ang mga sumusunod na katangian.
- Ang molekula ng tubig ay isang dipole, dahil malaki ang pagkakaiba ng mga elementong bumubuo dito sa electronegativity.
- Ang hugis triangular nito, mga hydrogen sa base at oxygen sa itaas.
- Dahil sa istrukturang ito, nagagawa ng substance na ito na bumuo ng mga hydrogen bond, kapwa sa pagitan ng mga molekula ng parehong pangalan, at sa iba pang mga compound na may malakas na electronegative na elemento sa kanilang komposisyon.
Tingnan kung paano eskematiko ang hitsura ng hydrogen oxide na pinag-uusapan sa larawan sa ibaba.
Mga pisikal na katangian ng hydrogen oxide
Makikilala ang ilang pangunahing katangian.
- State of aggregation: gaseous - singaw, likido, solid - snow, yelo.
- Boiling point - 1000C (99, 974).
- Melting point - 00C.
- Nagagawang lumiit ang tubig kapag pinainit sa hanay ng temperatura mula 0-40C. Ipinapaliwanag nito ang pagbuo ng yelo sa ibabaw, na may mas mababang densidad at pagpapanatili ng buhay sa ilalim ng kapal ng hydrogen oxide.
- Mataas na kapasidad ng init ngunit napakababang thermal conductivity.
- Sa liquid state, ang hydrogen oxide ay nagpapakita ng lagkit.
- Pag-igting sa ibabaw at pagbuo ng negatibopotensyal na kuryente sa ibabaw ng tubig.
Tulad ng nabanggit namin sa itaas, ang mga tampok ng mga katangian ay nakadepende sa istraktura. Kaya eto. Ang kakayahang bumuo ng mga hydrogen bond ay humantong sa mga katulad na katangian sa tambalang ito.
Hydrogen oxide: mga katangian ng kemikal
Mula sa pananaw ng chemistry, medyo mataas ang aktibidad ng tubig. Lalo na pagdating sa mga reaksyon na sinamahan ng pag-init. Ano ang maaaring reaksyon ng hydrogen oxide?
- Na may mga metal, na sa isang serye ng mga boltahe ay hanggang sa hydrogen. Kasabay nito, na may pinaka-aktibo (hanggang sa aluminyo), ang mga espesyal na kondisyon ay hindi kinakailangan, at ang mga may mas mababang pagbabawas ng kakayahan ay tumutugon lamang sa singaw. Ang mga nakatayo pagkatapos ng hydrogen ay hindi kayang pumasok sa mga ganitong pakikipag-ugnayan.
- Na may mga hindi metal. Hindi sa lahat, ngunit sa karamihan. Halimbawa, sa isang kapaligiran ng fluorine, ang tubig ay nasusunog na may isang kulay-lila na apoy. Posible rin ang reaksyon sa chlorine, carbon, silicon at iba pang atoms.
- May mga metal oxide (basic) at acidic (non-metal). Ang alkalis at mga acid ay nabuo, ayon sa pagkakabanggit. Sa mga metal, ang mga kinatawan ng unang dalawang grupo ng mga pangunahing subgroup ay may kakayahang magkaroon ng gayong mga reaksyon, maliban sa magnesiyo at beryllium. Ang mga di-metal na bumubuo ng mga acidic oxide ay nakikipag-ugnayan sa tubig lahat. Ang exception ay buhangin ng ilog - SiO2.
Ang equation ng reaksyon para sa hydrogen oxide ay bilang isang halimbawa: SO3 + H2O=H2 SO4.
Kumalat sa kalikasan
Nalaman na namin na ang sangkap na ito -ang pinakalaganap sa mundo. Tukuyin natin ang porsyento sa mga bagay.
- Mga 70% ng timbang ng katawan ng mga tao at mammal. Ang ilang fauna ay humigit-kumulang 98% hydrogen oxide (jellyfish).
- 71% ng Earth ay natatakpan ng tubig.
- Ang pinakamalaking masa ay ang tubig ng mga karagatan.
- Mga 2% ay matatagpuan sa mga glacier.
- 0, 63% sa ilalim ng lupa.
- 0.001% ay atmospheric (fog).
- Ang katawan ng mga halaman ay 50% tubig, ang ilang mga species ay higit pa.
- Maraming compound ang nangyayari bilang crystalline hydrates na naglalaman ng nakatali na tubig.
Maaaring ipagpatuloy ang listahang ito nang mahabang panahon, dahil mahirap matandaan ang anumang bagay na walang kasamang tubig o minsan ay hindi. O nabuo nang walang partisipasyon ng oxide na ito.
Mga paraan ng pagkuha ng
Ang pagkuha ng hydrogen oxide ay walang pang-industriya na halaga. Pagkatapos ng lahat, mas madaling gumamit ng mga yari na mapagkukunan - mga ilog, lawa at iba pang mga anyong tubig kaysa gumastos ng malaking halaga ng enerhiya at reagents. Samakatuwid, sa laboratoryo, nararapat lamang na kumuha ng distilled, highly pure water.
Para sa mga layuning ito, ginagamit ang ilang partikular na device, gaya ng mga distillation cube. Ang ganitong tubig ay kinakailangan para sa pagsasagawa ng maraming pakikipag-ugnayang kemikal, dahil ang hindi nagamot na tubig ay naglalaman ng malaking halaga ng mga impurities, s alts, ions.
Biological role
Ang sabihin na ang tubig ay ginagamit sa lahat ng dako ay isang maliit na pahayag. Hindi maiisip na isipin ang iyong buhay nang walang koneksyon na ito. Galing saumaga at hanggang gabi, palagi itong ginagamit ng isang tao para sa domestic at industriyal na layunin.
Ang mga katangian ng hydrogen oxide ay nangangahulugan ng paggamit nito bilang isang unibersal na solvent. At hindi lamang sa laboratoryo. Ngunit gayundin sa mga buhay na nilalang, kung saan libu-libong biochemical reaction ang nagaganap bawat segundo.
Gayundin, ang tubig mismo ay kalahok sa maraming syntheses, nagsisilbi rin itong by-product na nagreresulta mula sa kanila. Ang bawat tao sa Earth ay dumaraan sa humigit-kumulang 50 tonelada ng kamangha-manghang substance na ito sa loob ng 60 taon!
Hydrogen oxide na ginamit:
- sa lahat ng industriya;
- gamot;
- chemical syntheses;
- sa lahat ng uri ng industriya;
- kailangan sa bahay;
- agrikultura.
Mahirap tukuyin ang isang lugar ng buhay kung saan magagawa mo nang walang tubig. Ang tanging nabubuhay na nilalang na walang hydrogen oxide sa kanilang komposisyon at nabubuhay nang wala ito ay mga virus. Kaya naman mahirap para sa isang tao na labanan ang mga organismong ito.
