Водород, его физические и химические свойства
Элемент водород начинает Периодическую систему – он имеет порядковый номер 1. Это самый легкий из химических элементов. Обладая уникальными свойствами, частично напоминающими свойства галогенов, частично – щелочных металлов, он оказывается расположенным и в первой, и в VII группах Периодической системы.
Строение водорода
Атом водорода имеет очень простое строение – в нем содержится всего один протон и один электрон. Отдавая электрон, атом приобретает степень окисления +1, а принимая его – степень окисления –1. Относительная атомная масса атома водорода равна 1. Однако в природе существуют и более тяжелые атомы водорода – дейтерий (содержит один нейтрон, поэтому его масса равна 2) и тритий (содержит два нейтрона, атомная масса равна 3).
Водород – самый распространенный элемент во Вселенной. На Земле он уступает по распространенности кислороду, кремнию и некоторым другим элементам. Главное соединение водорода – вода. Также он содержится в природном газе, нефти, в некоторых минералах, в белках, жирах и углеводах.
Физические свойства
При обычных условиях водород – газ, состоящий из двухатомных молекул. Он не имеет ни цвета, ни запаха, мало растворим в воде (1,82 мл в 100 г воды при 20 ). При сильном сжатии и охлаждении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород кипит при –253°C, при этой температуре азот и кислород находятся в кристаллическом состоянии. Твердый водород образуется при охлаждении до –259°C.
Газообразный водород обладает рядом уникальных свойств. Благодаря маленькому радиусу атомы и молекулы водорода могут проникать через резину, стекло и даже через металлы. Некоторые металлы, например, платина и палладий растворять значительные количества газообразного водорода. Водород в 14,5 раз легче воздуха, 100 л водорода при 0 весят всего 9 г. Это самый легкий из газов и самое легкое вещество.
Химические свойства
При комнатной температуре реагирует лишь с фтором, а на свету – с хлором, при нагревании – с кислородом, серой, азотом, углеродом:
H + X = 2HX (X = F, Cl)
2H + O = 2HO,
H + S = HS,
3H + N = 2NH.
С кислородом и воздухом водород образует взрывчатые смеси. Особенно опасна смесь одного объема кислорода и двух объемов водорода. Ее называют гремучим газом.
При взаимодействии с щелочными и щелочноземельными металлами образует гидриды. Восстанавливает некоторые металлы из оксидов:
"Химические свойства металлов"
1) литий и кислород 4 Li+2O2=Li2O
2) оксид натрия и вода Na2O+H2O=2NaOH
3) оксид натрия и оксид серы (VI) Na2O+SO3=Na2SO4
4)едкое кали и азотная кислота KOH+HNO3=KNO3+H2O
5) оксид рубидия и хлороводород Rb2O+HCl=RbCl+H2O
Б) барий и хлорид свинца (II)
7) магний и оксид углерода (IV) 2Mg+CO2=2MgO+C
8) нитрат цинка и силикат лития Zn(NO3)2+Li2SiO3=2LiNO3+ZnSiO3
9) элекролиз бромида натрия(раствора) 2NaBr+2H2O= H2+2NaOH+Br2
10) оксид вольфрама (VI) и алюминий WO3 + 2Al → W + Al2O3
11) оксид железа (II) и углерод FeO + C = Fe + CO
12) Алюминий с водным раствором гидроксида натрия
2Al + 2NaOH + 6H2O =2Na[Al(OH)4 ] + 3H2 ↑.
13) хлорид железа (II) + гидроксид калия
FeCl2+2KOH=Fe(OH)2+2KCl
14) разложение при нагревании гидроксидa железа (III)
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
