תכונות פיסיקליות של מימן. נכסי שימוש במימן

H מימן - יסוד כימי, אחד הנפוץ ביותר ביקום שלנו. המוני של מימן כמרכיב בהרכב החומר הוא 75% מכלל התוכן של אטומים מסוג אחר. הוא נכנס לקשר מכריע וחיוני ביותר על כדור הארץ - מים. תכונה של מימן ייחודית היא גם עובדה כי הוא האלמנט הראשון בטבלה המחזורית של יסודות כימיים ד י Mendeleeva.

דיסקברי ומחקר

האזכור הראשון של מימן בכתבי תאריך פרצלסוס במאה השש-עשרה. אבל הבידוד שלה מתערובת גז של מחקר אוויר ומאפיינים דליקים נעשה מדענים במאה השבעה העשרה למר. מימן ביסודיות למד כימאי אנגלי ומדען פיזיקאי הנרי קוונדיש, אשר הוכחה מחקרית כי המסה של מימן הנמוך ביותר בהשוואת גזים אחרים. בשלבים מאוחרים יותר של התפתחות המדע, מדענים רבים עבדו איתו, כגון לבואזיה, שכינו אותה "מים שנוצר."

Feature על המצב PSKHE

Element, פתיחת הטבלה המחזורית ד י Mendeleeva - הוא מימן. תכונות פיסיקליות וכימיות של האטום להפגין דואליות מסוימת בגלל מימן שייך זמנית לקבוצה הראשונה, תת העיקרי, אם הוא מתנהג כמו מתכת נותן אלקטרון בודד בתהליך של תגובה כימית ואת השביעי - במקרה של פגז ערכיות מלא לחלוטין, דהיינו הקבלה חלקיקים שליליים, המאפיין אותו כמו דומה הלוגן.

מאפיינים של המבנה האלקטרוני של האלמנט

המאפיינים של אטום המימן של חומרים מורכבים שאליו הוא נכלל, ו חומר פשוט של N ₂ נקבע בעיקר על ידי הקונפיגורציה האלקטרונית של מימן. החלקיק יש אלקטרון עם Z = (-1), אשר מסתובב במסלולו סביב הגרעין המכיל פרוטונים אחד עם מסה יחידה מטען חיובי (1). 1s הקונפיגורציה האלקטרונית שלו נרשם ^1, אשר מעיד על קיומו של חלקיק שלילי כשלעצמו עבור הראשון והיחיד של אורביטלים של מימן.

כאשר בידוד או אלקטרוני רתיעה אטום של היסוד יש את הרכוש שהוא מתאחד עם קטיון מתכות שהושג. בעיקרו של יון מימן - הוא חלקיק יסודי חיובי. לכן, האלקטרון נטול מימן שנקרא בפשטות פרוטון.

תכונות פיסיקליות

כאשר תארו את המאפיינים הפיסיים של מימן בקצרה, הוא גז חסר צבע, מסיס במשורה עם מסה יחסית אטומית של 2, 14.5 פעמים קלה מאוויר, הטמפרטורה להנזלת -252.8 מעלות צלזיוס.

בניסוי, אתה יכול לראות בקלות כי H ₂ היא הקלה. זה מספיק כדי למלא את שלושת הכדורים שונים חומרים - מימן, פחמן דו חמצני, בדרך כלל אוויר - ובמקביל לשחרר אותם מהיד. הכי המהיר כי מגיע לקרקע, אשר מלאה CO ₂ אחרי הטיפין מפוצצות תערובת אוויר הכוללת H ₂ וכל העלייה אל התקרה.

משקל קטן וגודל של מימן החלקיקים להצדיק יכולתו לחדור דרך חומרים שונים. על הדוגמה של אותו הכדור הזה קל לעשות כמה ימים אחרי שהוא מתפחס עצמה פשוט הגז יעבור גומי. כמו כן, מימן יכול לצבור במבנה של מתכות מסוימות (פלדיום או פלטינה), וכאשר הטמפרטורה עולה יתאדו ממנו.

מימן נכס המשמש במשורה במעבדה עבור לעקור שיטת הבידוד שלה במים. תכונות פיסיקליות של מימן (שולחן מצויר מתחת מכיל את הפרמטרים הבסיסיים) מגדירים את היקפו של יישום ושיטות הכנה.

ההרכב האיזוטופי

כמו רבים מבני של המערכת המחזורית של היסודות הכימיים, יש מימן כמה איזוטופים טבעיים, אטומים כלומר עם אותו מספר הפרוטונים בגרעין, אך מספר שונה של נויטרונים - חלקיקים עם אפס יחידת מסה תשלום. דוגמאות של אטומים בעל נכס דומה - חמצן, פחמן, כלור, ברום וכדומה, כולל רדיואקטיבי.

תכונות פיסיקליות של H ¹ מימן, הכי הנפוץ של נציגים מקבוצה זו הן שונות באופן משמעותי מאלה של המאפיינים של עמיתותיה. בפרט, תכונות שונות של חומרים שבהם הם שייכים. לפיכך, יש מים רגילים deuterated המכילים בהרכבו במקום של אטום מימן אחד בלבד הפרוטון דאוטריום ² H - איזוטופ עם שני חלקיקים יסודיים: חיובים טעונים. איזוטופ זה גבוה פי שניים כבד מהרגיל של מימן, אשר מסביר את ההבדל מהותי את המאפיינים של תרכובות אשר הם יוצרים. האופי של דאוטריום שנמצא 3200 פעמים נדירות יותר מימן. הנציג השלישי - טריטיום, ³ H, בליבת יש לו שני פרוטונים ו נויטרונים אחד.

שיטות להכנת ובידוד

מעבדה ושיטות תעשייתיות של הפקת מימן שונות למדי. לפיכך, כמויות קטנות של גז מיוצר בעיקר על ידי תגובות של מינרלים, ייצור בקנה מידה גדול של שימוש סינתזה אורגנית ויותר.

התגובות הכימיות הבאות משמשות במעבדה:

1. תגובות של מתכות אלקליות האדמה אלקליין עם מים ליצירת אלקלי הגז הרצוי.
2. אלקטרוליזה של אלקטרוליט פתרון מימי על האנודה הוא שוחרר H ₂ ↑, ואת הקתודה - חמצן.
3. הידרידים פירוק של מתכות אלקליות עם מים, אלקלי המוצרים, בהתאמה, את הגז H ₂ ↑.
4. בתגובה חומצה לדלל עם מתכות כדי ליצור מלחים H ₂ ↑.
5. הפעולה של אלקלי על סיליקון, אלומיניום ואבץ גם תורמת לשחרור מימן במקביל ליצירת מלחים מורכבים.

בשנת תועלת גז תעשייתית מתקבלת על ידי טכניקות כגון:

1. פירוק תרמי של מתאן בנוכחות זרז לחומרים יסודיים המרכיבים שלה (350 מעלות מגיע הערך של פרמטר כגון טמפרטורה) - מימן H ₂ ו ↑ ג פחמן
2. הילוכים של אדי מים דרך קולה ב- C ° 1000 כדי ליצור פחמן דו חמצני CO ₂ ו H ₂ ↑ (השיטה הנפוצה ביותר).
3. המרה של גז מתאן על הזרז ניקל בטמפרטורות עד 800 מעלות.
4. מימן הוא תוצר לוואי במהלך אלקטרוליזה של תמיסות מימיות של אשלגן כלורי או נתרן.

אינטראקציות כימיות: הוראות כלליות

מאפיינים של מימן גופניים להסביר את התנהגותה בעיקר בתהליכי תגובה עם תרכובת מסוימת. ולנסים של מימן הם 1, שכן הוא ממוקם בטבלה המחזורית בקבוצה הראשונה, והוא מציג מצב חמצון שונה. בכל תרכובות, למעט הידרידים, מימן sd = (1+) במולקולות מסוג CNS, _{2 CN,} CN ₃ - (1).

מולקולה של גז מימן, שהוקמה על ידי מתן זוג אלקטרונים כללי, מורכב משני אטומים ויציבים למדי אנרגטי, ומסיבה זו בתנאים נורמלים יותר אינרטי התגובה ונכנסה בבית שינוי תנאים נורמלי. בהתאם למידת החמצון של מימן כמו חומרים אחרים, זה יכול לשמש הוא חמצון וכן reductant.

חומרים אשר מגיבים כדי ליצור מימן

אינטראקצית יסודות ליצירת חומרים מורכבים (לעתים בטמפרטורות גבוהות):

1. מתכת אדמת אלקלי אלקליין + H = הידריד.
2. הלוגן + H ₂ = הליד מימן.
3. גופרית + = מימן גופרתי.
4. חמצן + _H2O = מים.
5. פחמן + H = מתאן.
6. + חנקן H ₂ = אמוניה.

אינטראקציה עם חומרים מורכבים:

1. הכנת גז סינתזה בין פחמן חד חמצני ומימן.
2. שחזור של מתכות מ התחמוצות שלהם עם H _2.
3. רווית מימן של פחמימנים בלתי רוויים אליפטיות.

קשר מימן

תכונות פיסיקליות של מימן הם כאלה שמאפשרים זאת, להיות בקשר עם אלמנט אלקטרו, כדי ליצור סוג מיוחד של חיבור עם אותו האטום של המולקולות הסמוכות שיש זוגות אלקטרונים unshared (לדוגמא, חמצן, חנקן פלואור). הדוגמה הברורה ביותר כי הוא לבחון לעומק את התופעה - זה מים. אפשר לומר קשרי מימן תפורים חלשים יותר קוולנטיים או יוני, אך בשל העובדה כי רבים מהם יש השפעה משמעותית על תכונות חומרים. למעשה, קשר מימן - הוא האינטראקציה אלקטרוסטטית, כי נקשרה למולקולות מים לתוך הדימרים ופולימרים, המוכיח נקודת הרתיחה הגבוהה שלה.

מימן בהרכב של תרכובות המינרלים

רכב חומצות אנאורגניות כולל פרוטון - אטום קטיון כגון מימן. שאריות חומר חומצתי אשר יש מידה מסוימת של חמצון גדול מ (-1) הוא אמר מתחם polybasic. נכון לעכשיו ישנם מספר אטומי מימן, מה שהופך את הניתוק הרב השלבים בתמיסות מימיות. כל שאריות חומצת פרוטון עוקבות מפריד קשה. כדי לכמת את התוכן מימן בסביבה נקבע על ידי החומציות שלה.

מימן מכיל קבוצות ובסיסים הידרוקסיל. הם קשורים לאטום חמצן ומימן, וכתוצאה מכך מידת החמצון של אלקלי שאריות תמיד שווה (-1). על התוכן של קבוצות הידרוקסיל בסביבה המוגדרת על ידי בְּסִיסִיוּת שלה.

שימוש פעילות אנושית

צילינדרים עם חומר, כמו גם מכולות עם גזים מעובים אחרים כגון חמצן, יש מראה מסוים. הם צבועים בצבע כהה-ירוק עם כיתוב "מימן" אדום בוהק. גז מוזרק לתוך הבלון בלחץ של כ 150 אטמוספרות. תכונות פיסיקליות של מימן, נינוחות מסוימת של מדינה המצרפי גזים משמש למילוי אותם בתערובת של בלוני הליום, שנשמע בלונים, וכו '

מימן, את התכונות הפיסיקליות והכימיות שבו אנשים למדו להשתמש לפני שנים רבות, ברגע מעורבים בתעשיות רבות. המוני העיקרי שלה הולך לייצור אמוניה. כמו כן מימן הוא מעורב בייצור של מתכות (הפניום, גרמניום, גליום, סיליקון, מוליבדן, טונגסטן, זירקוניום, ואחרים) של תחמוצות, מדבר התגובה כחומר מחזר וקורט מלח של חומצה hydrocyanic, מתיל אלכוהול, וגם דלק נוזלי סינתטי. תעשיית המזון משתמשת בו כדי להמיר שמנים צמחיים לשומנים מוצקים.

תכונות כימיות מוגדרות השימוש במימן בתהליכי הידרוגנציה שונים הידרוגנציה של שומנים, פחם, פחמימנים, שמנים ומזוט. עם אותו לייצר פנינים, ליבון, לבלות זיוף וריתוך של מוצרי מתכת תחת השפעת הלהבה חמצן-מימן.