Vodik oksid: priprema i svojstva

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 05:28

Najvažnija i najraširenija tvar na našem planetu je, naravno, voda. Što se s njim može usporediti po važnosti? Poznato je da je život na Zemlji postao moguć tek s pojavom tekućine. Što je voda (vodikov oksid) s kemijskog gledišta? Od čega se sastoji i koja svojstva ima? Pokušajmo razumjeti ovaj članak.

Vodik i njegovi spojevi

Najlakši atom u cijelom periodnom sustavu je vodik. Također zauzima dvostruku poziciju, nalazi se i u podskupini halogena i u prvoj skupini alkalnih metala. Što objašnjava takve značajke? Elektronska struktura ljuske njegovog atoma. Ima samo jedan elektron, koji je slobodan i napustiti i pričvrstiti još jedan na sebe, formirajući par i dovršavajući vanjsku razinu.

Zato su glavna i jedina oksidacijska stanja ovog elementa +1 i -1. Lako reagira s metalima, stvarajući hidride - čvrste nehlapljive soli bijele boje.

Međutim, vodik također lako stvara hlapljive molekule tvari, u interakciji s nemetalima. Na primjer:

• sumporovodik H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ i drugi.

Općenito, vodik tvori dosta spojeva. Međutim, najvažnija tvar u koju je uključen je vodikov oksid, čija je formula H₂O. Ovo je najpoznatiji spoj koji čak i osnovnoškolac koji još nije upoznat s kemijom prepoznaje po formuli. Uostalom, voda (a ovo je najveći vodikov oksid) nije samo uobičajena tvar, već i izvor života na našem planetu.

Samo ime elementa odražava njegovu glavnu bit - vodik, odnosno "rađanje vode". Kao i svaki drugi oksid, i ovaj je binarni spoj s brojnim fizikalnim i kemijskim svojstvima. Osim toga, postoje posebne karakteristike koje razlikuju vodu od svih ostalih spojeva.

Također važna klasa spojeva koji tvore vodik su kiseline, i organske i mineralne.

Kemijska svojstva vodika

S gledišta kemijske aktivnosti, vodik je prilično jak redukcijski agens. U mnogim reakcijama pokazuje upravo takva svojstva. Međutim, u interakciji s još jačim metalima, postaje oksidacijsko sredstvo.

Vrlo važno u industriji je interakcija vodika s metalnim oksidima. Uostalom, ovo je jedan od načina da se potonji dobije u svom najčišćem obliku. Hidrogentermija je metalurška metoda za sintezu čistih metala iz njihovih oksida redukcijom s vodikom.

Reakcija vodika s oksidom ima sljedeći opći oblik:Ja_xO_y + H₂=H₂O + ja.

Naravno, ovo nije jedini način sintetiziranja čistih metala. Ima i drugih. Međutim, redukcija oksida vodikom energetski je prilično isplativ i nekompliciran proizvodni proces koji je našao široku primjenu.

Također je zanimljiva činjenica da kada se pomiješa sa zrakom, plin vodik može stvoriti vrlo eksplozivnu smjesu. Ime mu je eksplozivni plin. Da biste to učinili, miješanje treba obaviti pri brzini od dva volumena vodika po jednom kisiku.

Voda je vodikov oksid

Činjenicu da je ovaj oksid vrlo važan, spomenuli smo već nekoliko puta. Sada ga okarakterizirajmo u smislu kemije. Spada li ovaj spoj doista u ovu klasu anorganskih tvari?

Da bi to učinio, pokušat će napisati formulu malo drugačije: H₂O=HON. Suština je ista, broj atoma je isti, međutim, sada je očito da pred sobom imamo hidroksid. Koja svojstva treba imati? Razmotrimo disocijaciju spoja:

NON=H⁺ + OH^-.

Slijedom toga, svojstva su kisela, budući da su vodikovi kationi prisutni u otopini. Osim toga, ne mogu biti bazične, jer alkalije tvore samo metale.

Stoga, drugi naziv koji ima vodikov oksid je kiselina najjednostavnijeg sastava koja sadrži kisik. Budući da su takva složena preplitanja karakteristična za danu molekulu, stoga će njezina svojstva biti posebna. I svojstva se odbijaju odstrukturu molekule, pa ćemo je analizirati.

Struktura molekule vode

Prvi put, Niels Bohr je razmišljao o ovom modelu, i on je vlasnik primata i autorstva u ovom pitanju. Instalirali su sljedeće osobine.

1. Molekula vode je dipol, budući da se elementi koji je čine jako razlikuju po elektronegativnosti.
2. Njegov trokutasti oblik, vodik u bazi i kisik na vrhu.
3. Zahvaljujući ovoj strukturi, ova tvar može stvarati vodikove veze, kako između istoimenih molekula, tako i s drugim spojevima koji u svom sastavu imaju jako elektronegativan element.

Pogledajte kako dotični vodikov oksid shematski izgleda na fotografiji ispod.

Fizička svojstva vodikovog oksida

Može se identificirati nekoliko glavnih karakteristika.

1. Stanje agregacije: plinovito - para, tekućina, kruto - snijeg, led.
2. Vrelište - 100⁰C (99, 974).
3. Točka topljenja - 0⁰C.
4. Voda se može skupiti kada se zagrije u temperaturnom rasponu od 0-4⁰C. To objašnjava nastanak leda na površini, koji ima manju gustoću i očuvanje života pod debljinom vodikovog oksida.
5. Visoki toplinski kapacitet, ali vrlo niska toplinska vodljivost.
6. U tekućem stanju vodikov oksid pokazuje viskoznost.
7. Površinska napetost i stvaranje negativaelektrični potencijal na površini vode.

Kao što smo već spomenuli, značajke svojstava ovise o strukturi. Dakle ovdje. Sposobnost stvaranja vodikovih veza dovela je do sličnih osobina ovog spoja.

vodikov oksid: kemijska svojstva

S kemijskog stajališta, aktivnost vode je prilično visoka. Pogotovo kada je riječ o reakcijama popraćenim zagrijavanjem. S čime može reagirati vodikov oksid?

1. S metalima, koji su u nizu napona do vodika. Istodobno, kod najaktivnijih (do aluminija) nisu potrebni posebni uvjeti, a oni s nižom redukcijskom sposobnošću reagiraju samo s parom. Oni koji stoje iza vodika uopće nisu sposobni ući u takve interakcije.
2. S nemetalima. Ne sa svima, nego s većinom. Na primjer, u atmosferi fluora, voda gori ljubičastim plamenom. Također je moguća reakcija s klorom, ugljikom, silicijem i drugim atomima.
3. S metalnim oksidima (baznim) i kiselim (nemetali). Nastaju lužine, odnosno kiseline. Među metalima, predstavnici prve dvije skupine glavnih podskupina sposobni su za takve reakcije, osim magnezija i berilija. Nemetali koji tvore kisele okside međusobno djeluju s vodom. Iznimka je riječni pijesak - SiO₂.

Jednadžba reakcije za vodikov oksid je kao primjer: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Širi se u prirodi

Već smo otkrili da ova tvar -najrašireniji u svijetu. Označimo postotak u objektima.

1. Oko 70% tjelesne težine ljudi i sisavaca. Neka fauna se sastoji od oko 98% vodikovog oksida (meduze).
2. 71% Zemlje prekriveno je vodom.
3. Najveća masa je voda oceana.
4. Oko 2% nalazi se u glečerima.
5. 0, 63% pod zemljom.
6. 0,001% je atmosferski (magla).
7. Tijelo biljaka je 50% vode, neke vrste čak i više.
8. Mnogi spojevi se javljaju kao kristalni hidrati koji sadrže vezanu vodu.

Ovaj popis se može nastaviti još dugo, jer je teško zapamtiti nešto što ne uključuje vodu ili nekada nije. Ili nastao bez sudjelovanja ovog oksida.

Načini dobivanja

Dobivanje vodikovog oksida nema industrijsku vrijednost. Uostalom, lakše je koristiti gotove izvore - rijeke, jezera i druga vodena tijela nego trošiti ogromnu količinu energije i reagensa. Stoga je u laboratoriju prikladno dobiti samo destiliranu, vrlo čistu vodu.

U te svrhe koriste se određeni uređaji, kao što su destilacijske kocke. Takva je voda neophodna za obavljanje mnogih kemijskih interakcija, budući da neobrađena voda sadrži veliku količinu nečistoća, soli, iona.

Biološka uloga

Reći da se voda koristi posvuda je malo reći. Nezamislivo je zamisliti svoj život bez ove veze. Odujutro i do mraka, čovjek ga stalno koristi i za kućne i za industrijske potrebe.

Svojstva vodikovog oksida znače njegovu upotrebu kao univerzalnog otapala. I ne samo u laboratoriju. Ali i u živim bićima, gdje se svake sekunde odvijaju tisuće biokemijskih reakcija.

Također, sama voda je sudionik u mnogim sintezama, ona također služi kao nusproizvod koji nastaje iz njih. Svaka osoba na Zemlji prođe kroz oko 50 tona ove nevjerojatne tvari u 60 godina!

Upotrijebljeni vodikov oksid:

• u svim industrijama;
• medicina;
• kemijske sinteze;
• u svim vrstama industrija;
• potrebe kućanstva;
• poljoprivreda.

Teško je definirati područje života u kojem možete bez vode. Jedina živa bića koja u svom sastavu nemaju vodikov oksid i žive bez njega su virusi. Zato se čovjeku teško boriti s tim organizmima.