Brintoxid: fremstilling og egenskaber

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 05:21

Det vigtigste og mest udbredte stof på vores planet er naturligvis vand. Hvad kan sammenlignes med det i betydning? Det er kendt, at livet på jorden kun blev muligt med fremkomsten af væske. Hvad er vand (brintoxid) ud fra et kemisk synspunkt? Hvad består den af, og hvilke egenskaber har den? Lad os prøve at forstå denne artikel.

Brint og dets forbindelser

Det letteste atom i hele det periodiske system er brint. Det indtager også en dobbelt position, idet det er placeret både i undergruppen af halogener og i den første gruppe af alkalimetaller. Hvad forklarer sådanne funktioner? Den elektroniske struktur af skallen af dets atom. Den har kun én elektron, som er fri til både at forlade og knytte en anden til sig selv, danne et par og fuldende det ydre niveau.

Det er grunden til, at de vigtigste og eneste oxidationstilstande for dette grundstof er +1 og -1. Det reagerer let med metaller og danner hydrider - faste ikke-flygtige s altlignende forbindelser med hvid farve.

Men brint danner også let flygtige molekyler af stoffer, der interagerer med ikke-metaller. For eksempel:

• hydrogensulfid H₂S;
• metanCH₄;
• silane SiH₄ og andre.

Generelt danner brint en hel del forbindelser. Det vigtigste stof, hvori det er inkluderet, er imidlertid hydrogenoxid, hvis formel er H₂O. Dette er den mest berømte forbindelse, som selv en folkeskoleelev, der endnu ikke er fortrolig med kemi, genkender med formlen. Når alt kommer til alt, er vand (og dette er den højeste brintoxid) ikke kun et almindeligt stof, men også en kilde til liv på vores planet.

Selve navnet på grundstoffet afspejler dets hovedessens - brint, det vil sige "føde vand". Som enhver anden oxid er denne også en binær forbindelse med en række fysiske og kemiske egenskaber. Derudover er der særlige egenskaber, der adskiller vand fra alle andre forbindelser.

Også en vigtig klasse af forbindelser, der danner brint, er syrer, både organiske og mineralske.

Kemiske egenskaber af brint

Ud fra et kemisk aktivitetssynspunkt er brint et ret stærkt reduktionsmiddel. I mange reaktioner udviser den netop sådanne egenskaber. Men når det interagerer med endnu stærkere metaller, bliver det et oxidationsmiddel.

Meget vigtigt i industrien er interaktionen mellem brint og metaloxider. Dette er trods alt en af måderne at få sidstnævnte i sin reneste form. Hydrogentermi er en metallurgisk metode til syntese af rene metaller ud fra deres oxider ved reduktion med hydrogen.

Reaktionen mellem hydrogen og oxid har følgende generelle form:Mig_xO_y + H₂=H₂O + mig.

Det er selvfølgelig ikke den eneste måde at syntetisere rene metaller på. Der er andre. Imidlertid er reduktionen af oxider med brint en energimæssigt ganske rentabel og ukompliceret produktionsproces, der har fundet bred anvendelse.

Det er også interessant, at når det blandes med luft, kan brintgas danne en meget eksplosiv blanding. Dens navn er eksplosiv gas. For at gøre dette skal blandingen udføres med en hastighed på to volumener brint pr. oxygen.

Vand er hydrogenoxid

Det faktum, at dette oxid er meget vigtigt, har vi allerede nævnt flere gange. Lad os nu karakterisere det med hensyn til kemi. Hører denne forbindelse virkelig til denne klasse af uorganiske stoffer?

For at gøre dette vil han prøve at skrive formlen lidt anderledes: H₂O=HON. Essensen er den samme, antallet af atomer er det samme, men nu er det tydeligt, at vi har hydroxid foran os. Hvilke egenskaber skal den have? Overvej dissociationen af forbindelsen:

NON=H⁺ + OH^-.

Følgelig er egenskaberne sure, da der er hydrogenkationer til stede i opløsningen. Derudover kan de ikke være basiske, fordi alkalier kun danner metaller.

Derfor er et andet navn, der har hydrogenoxid, en oxygenholdig syre af den enkleste sammensætning. Da sådanne komplekse sammenfletninger er karakteristiske for et givet molekyle, vil dets egenskaber derfor være specielle. Og ejendommene er frastødtstrukturen af molekylet, så vi analyserer det.

Strukturen af vandmolekylet

For første gang tænkte Niels Bohr på denne model, og han ejer forrang og forfatterskab i denne sag. De installerede følgende træk.

1. Vandmolekylet er en dipol, da de grundstoffer, der udgør det, adskiller sig meget i elektronegativitet.
2. Den trekantede form, hydrogener i bunden og oxygen i toppen.
3. På grund af denne struktur er dette stof i stand til at danne hydrogenbindinger, både mellem molekyler af samme navn og med andre forbindelser, der har et stærkt elektronegativt element i deres sammensætning.

Se, hvordan den pågældende brintoxid ser skematisk ud på billedet nedenfor.

Fysiske egenskaber ved hydrogenoxid

Flere hovedkarakteristika kan identificeres.

1. Aggregeringstilstand: gasformig - damp, flydende, fast - sne, is.
2. Kogepunkt - 100⁰C (99, 974).
3. Smeltepunkt - 0⁰C.
4. Vand er i stand til at krympe, når det opvarmes i temperaturområdet fra 0-4⁰C. Dette forklarer dannelsen af is på overfladen, som har en lavere tæthed og bevarelsen af liv under tykkelsen af brintoxid.
5. Høj varmekapacitet, men meget lav varmeledningsevne.
6. I flydende tilstand udviser hydrogenoxid viskositet.
7. Overfladespænding og dannelsen af negativelektrisk potentiale på vandoverfladen.

Som vi bemærkede ovenfor, afhænger egenskabernes funktioner af strukturen. Så her. Evnen til at danne hydrogenbindinger har ført til lignende træk i denne forbindelse.

Brintoxid: kemiske egenskaber

Fra et kemisynspunkt er vandets aktivitet ret høj. Især når det kommer til reaktioner ledsaget af opvarmning. Hvad kan hydrogenoxid reagere med?

1. Med metaller, som i en række spændinger er op til brint. Samtidig med de mest aktive (op til aluminium) er særlige forhold ikke nødvendige, og dem med en lavere reducerende evne reagerer kun med damp. Dem, der står efter brint, er slet ikke i stand til at indgå i sådanne interaktioner.
2. Med ikke-metaller. Ikke med alle, men med flertallet. For eksempel, i en atmosfære af fluor, brænder vand med en violet flamme. Reaktion er også mulig med klor, kulstof, silicium og andre atomer.
3. Med metaloxider (basiske) og sure (ikke-metaller). Der dannes henholdsvis alkalier og syrer. Blandt metaller er repræsentanter for de to første grupper af hovedundergrupperne i stand til sådanne reaktioner, bortset fra magnesium og beryllium. Ikke-metaller, der danner sure oxider, interagerer med vand alle. Undtagelsen er flodsand - SiO₂.

Reaktionsligningen for hydrogenoxid er som et eksempel: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Spredning i naturen

Vi har allerede fundet ud af, at dette stof -den mest udbredte i verden. Lad os angive procentdelen i objekter.

1. Omkring 70 % af kropsvægten hos mennesker og pattedyr. Noget fauna består af omkring 98 % hydrogenoxid (vandmænd).
2. 71 % af Jorden er dækket af vand.
3. Den største masse er havets vand.
4. Omkring 2 % findes i gletsjere.
5. 0, 63 % under jorden.
6. 0,001 % er atmosfærisk (tåge).
7. Kroppen af planter består af 50 % vand, nogle arter endnu mere.
8. Mange forbindelser forekommer som krystallinske hydrater, der indeholder bundet vand.

Denne liste kan fortsættes i lang tid, fordi det er svært at huske noget, der ikke indeholder vand eller engang ikke gjorde det. Eller dannet uden deltagelse af dette oxid.

Metoder til at opnå

At få brintoxid har ingen industriel værdi. Det er trods alt lettere at bruge færdige kilder - floder, søer og andre vandmasser end at bruge en enorm mængde energi og reagenser. Derfor er det i laboratoriet kun hensigtsmæssigt at få destilleret, højrent vand.

Til disse formål bruges visse enheder, såsom destillationsterninger. Sådant vand er nødvendigt for at udføre mange kemiske interaktioner, da ubehandlet vand indeholder en stor mængde urenheder, s alte, ioner.

Biologisk rolle

At sige, at der bruges vand over alt, er en underdrivelse. Det er utænkeligt at forestille sig dit liv uden denne forbindelse. Framorgen og indtil aften, bruger en person det konstant til både husholdnings- og industriformål.

Egenskaberne ved brintoxid betyder, at det kan bruges som et universelt opløsningsmiddel. Og ikke kun i laboratoriet. Men også i levende væsener, hvor tusindvis af biokemiske reaktioner finder sted hvert sekund.

Vand er også selv en deltager i mange synteser, det fungerer også som et biprodukt, der er et resultat af dem. Hvert menneske på Jorden passerer omkring 50 tons af dette fantastiske stof på 60 år!

Brintoxid brugt:

• i alle brancher;
• medicin;
• kemiske synteser;
• i alle typer industrier;
• husholdningsbehov;
• landbrug.

Det er svært at definere et område af livet, hvor du kan undvære vand. De eneste levende væsener, der ikke har hydrogenoxid i deres sammensætning og lever uden det, er vira. Det er derfor, det er svært for en person at bekæmpe disse organismer.