Ôxít hydro: điều chế và tính chất

2024 Tác giả: Angel Austin | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 05:46

Chất quan trọng và phổ biến nhất trên hành tinh của chúng ta, tất nhiên là nước. Điều gì có thể được so sánh với nó về tầm quan trọng? Người ta biết rằng sự sống trên Trái đất trở nên khả thi chỉ khi có sự xuất hiện của chất lỏng. Nước (oxit hydro) theo quan điểm hóa học là gì? Nó bao gồm những gì và nó có những đặc tính gì? Chúng ta hãy cố gắng hiểu bài viết này.

Hydro và các hợp chất của nó

Nguyên tử nhẹ nhất trong toàn bộ bảng tuần hoàn là hydro. Nó cũng chiếm một vị trí kép, nằm trong cả phân nhóm halogen và trong nhóm đầu tiên của kim loại kiềm. Điều gì giải thích các tính năng như vậy? Cấu trúc điện tử của vỏ nguyên tử của nó. Nó chỉ có một điện tử, có thể tự do rời khỏi và gắn một điện tử khác vào chính nó, tạo thành một cặp và hoàn thành cấp độ bên ngoài.

Đó là lý do tại sao các trạng thái oxi hóa chính và duy nhất của nguyên tố này là +1 và -1. Nó dễ dàng phản ứng với kim loại, tạo thành hyđrua - hợp chất rắn không bay hơi giống muối có màu trắng.

Tuy nhiên, hydro cũng dễ dàng tạo thành các phân tử chất dễ bay hơi, tương tác với các phi kim loại. Ví dụ:

• hydro sunfua H₂S;
• mêtanCH₄;
• silane SiH₄và những loại khác.

Nói chung, hydro tạo thành khá nhiều hợp chất. Tuy nhiên, chất quan trọng nhất mà nó được bao gồm là oxit hydro, công thức của nó là H₂O. Đây là hợp chất nổi tiếng nhất mà ngay cả học sinh tiểu học chưa quen với hóa học cũng có thể nhận biết được bằng công thức. Rốt cuộc, nước (và đây là oxit hydro cao nhất) không chỉ là một chất thông thường, mà còn là nguồn sống trên hành tinh của chúng ta.

Tên của nguyên tố phản ánh bản chất chính của nó - hydro, tức là "sinh ra nước". Giống như bất kỳ oxit nào khác, oxit này cũng là một hợp chất nhị phân với một số đặc tính vật lý và hóa học. Ngoài ra, còn có những đặc điểm đặc biệt giúp phân biệt nước với tất cả các hợp chất khác.

Cũng là một loại hợp chất quan trọng tạo thành hydro là axit, cả hữu cơ và khoáng.

Tính chất hóa học của hydro

Theo quan điểm của hoạt động hóa học, hydro là một chất khử khá mạnh. Trong nhiều phản ứng, nó chỉ thể hiện các tính chất như vậy. Tuy nhiên, khi tương tác với các kim loại mạnh hơn, nó sẽ trở thành chất oxy hóa.

Rất quan trọng trong công nghiệp là sự tương tác của hydro với các oxit kim loại. Rốt cuộc, đây là một trong những cách để làm cho thứ hai ở dạng tinh khiết nhất. Hydrogenthermy là một phương pháp luyện kim để tổng hợp các kim loại nguyên chất từ các oxit của chúng bằng cách khử với hydro.

Phản ứng của hiđro với oxit có dạng tổng quát sau:Tôi_xO_y+ H₂=H₂O + Tôi.

Tất nhiên, đây không phải là cách duy nhất để tổng hợp kim loại nguyên chất. Co nhung nguoi khac. Tuy nhiên, quá trình khử oxit bằng hydro là một quá trình sản xuất năng lượng khá có lợi và không phức tạp đã được ứng dụng rộng rãi.

Một điều thú vị nữa là khi trộn lẫn với không khí, khí hydro có thể tạo thành một hỗn hợp rất dễ nổ. Tên của nó là khí nổ. Để làm được điều này, việc trộn phải được thực hiện với tỷ lệ hai thể tích hydro trên một oxy.

Nước là oxit hydro

Thực tế là oxit này rất quan trọng, chúng tôi đã đề cập nhiều lần rồi. Bây giờ chúng ta hãy mô tả đặc điểm của nó về mặt hóa học. Hợp chất này có thực sự thuộc nhóm chất vô cơ này không?

Để làm được điều này, anh ấy sẽ cố gắng viết công thức khác đi một chút: H₂O=HON. Bản chất giống nhau, số lượng nguyên tử như nhau, tuy nhiên, bây giờ rõ ràng là chúng ta có hydroxit trước mặt. Nó nên có những đặc tính nào? Xét sự phân ly của hợp chất:

KHÔNG=H⁺+ OH^-.

Do đó, các tính chất có tính axit, vì các cation hydro có trong dung dịch. Ngoài ra, chúng không thể là bazơ, vì kiềm chỉ tạo thành kim loại.

Vì vậy, một tên gọi khác của hydro oxit là một axit chứa oxy có thành phần đơn giản nhất. Vì sự xen kẽ phức tạp như vậy là đặc trưng của một phân tử nhất định, do đó, các tính chất của nó sẽ đặc biệt. Và các thuộc tính bị đẩy lùi khỏicấu trúc của phân tử, vì vậy chúng tôi sẽ phân tích nó.

Cấu trúc của phân tử nước

Lần đầu tiên, Niels Bohr nghĩ về mô hình này, và ông ấy có quyền ưu tiên và quyền tác giả trong vấn đề này. Họ đã cài đặt các đặc điểm sau.

1. Phân tử nước là một chất lưỡng cực, vì các nguyên tố tạo nên nó khác nhau rất nhiều về độ âm điện.
2. Hình dạng tam giác của nó, hydro ở gốc và oxy ở trên cùng.
3. Do cấu trúc này, chất này có thể tạo liên kết hydro, giữa các phân tử cùng tên và với các hợp chất khác có nguyên tố mang điện âm mạnh trong thành phần của chúng.

Hãy xem oxit hydro được đề cập trông như thế nào trong sơ đồ trong bức ảnh dưới đây.

Tính chất vật lý của hydro oxit

Có thể xác định một số đặc điểm chính.

1. Trạng thái tập hợp: khí - hơi, lỏng, rắn - tuyết, băng.
2. Điểm sôi - 100⁰C (99, 974).
3. Điểm nóng chảy - 0⁰C.
4. Nước có khả năng co lại khi đun nóng trong khoảng nhiệt độ từ 0-4⁰C. Điều này giải thích sự hình thành của băng trên bề mặt, có mật độ thấp hơn và bảo toàn sự sống dưới độ dày của oxit hydro.
5. Khả năng tỏa nhiệt cao nhưng độ dẫn nhiệt rất thấp.
6. Ở trạng thái lỏng, hydro oxit thể hiện độ nhớt.
7. Sức căng bề mặt và sự hình thành của âmthế điện trên mặt nước.

Như chúng ta đã lưu ý ở trên, các tính năng của thuộc tính phụ thuộc vào cấu trúc. Nên ở đây. Khả năng hình thành liên kết hydro đã dẫn đến các đặc điểm tương tự trong hợp chất này.

Ôxít hydro: tính chất hóa học

Theo quan điểm của hóa học, hoạt tính của nước khá cao. Đặc biệt là khi nói đến các phản ứng kèm theo đun nóng. Hydro oxit có thể phản ứng với chất gì?

1. Với kim loại, mà trong một dãy có hiệu điện thế bằng hiđro. Đồng thời, với chất hoạt động mạnh nhất (lên đến nhôm), không cần điều kiện đặc biệt và những chất có khả năng khử thấp hơn chỉ phản ứng với hơi nước. Những chất đứng sau hydro hoàn toàn không có khả năng tham gia vào các tương tác như vậy.
2. Với phi kim. Không phải với tất cả mọi người, nhưng với số đông. Ví dụ, trong không khí có flo, nước cháy với ngọn lửa màu tím. Cũng có thể phản ứng với clo, cacbon, silic và các nguyên tử khác.
3. Với oxit kim loại (bazơ) và axit (phi kim loại). Các kiềm và axit được tạo thành, tương ứng. Trong số các kim loại, đại diện của hai nhóm đầu tiên của các phân nhóm chính có khả năng phản ứng như vậy, ngoại trừ magiê và beri. Các phi kim loại tạo thành oxit axit đều tương tác với nước. Ngoại lệ là cát sông - SiO₂.

Phương trình phản ứng tạo oxit hydro là một ví dụ: SO₃+ H₂O=H₂VẬY_4.

Lan tỏa trong tự nhiên

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng chất này -phổ biến nhất trên thế giới. Hãy biểu thị tỷ lệ phần trăm trong các đối tượng.

1. Khoảng 70% trọng lượng cơ thể người và động vật có vú. Một số loài động vật có khoảng 98% là ôxít hydro (sứa).
2. 71% Trái đất được bao phủ bởi nước.
3. Khối lượng lớn nhất là nước của đại dương.
4. Khoảng 2% được tìm thấy trong các sông băng.
5. 0, 63% ngầm.
6. 0,001% là khí quyển (sương mù).
7. Cơ thể thực vật có 50% là nước, một số loài thậm chí còn nhiều hơn.
8. Nhiều hợp chất xảy ra dưới dạng hydrat kết tinh có chứa nước liên kết.

Danh sách này có thể được tiếp tục trong một thời gian dài, bởi vì rất khó để nhớ bất kỳ thứ gì không bao gồm nước hoặc đã từng không. Hoặc được hình thành mà không có sự tham gia của oxit này.

Phương pháp đạt được

Thu được hiđro oxit không có giá trị công nghiệp. Rốt cuộc, việc sử dụng các nguồn làm sẵn - sông, hồ và các vùng nước khác sẽ dễ dàng hơn là tiêu tốn một lượng lớn năng lượng và thuốc thử. Do đó, trong phòng thí nghiệm, chỉ thích hợp để lấy nước cất, có độ tinh khiết cao.

Đối với những mục đích này, một số thiết bị nhất định được sử dụng, chẳng hạn như khối chưng cất. Nước như vậy cần thiết để thực hiện nhiều tương tác hóa học, vì nước chưa qua xử lý có chứa một lượng lớn tạp chất, muối, ion.

Vai trò sinh học

Nói rằng nước được sử dụng ở mọi nơi là một cách nói. Không thể tưởng tượng được cuộc sống của bạn mà không có sự kết nối này. Từbuổi sáng và cho đến khi màn đêm buông xuống, một người liên tục sử dụng nó cho cả mục đích sinh hoạt và công nghiệp.

Các đặc tính của oxit hydro có nghĩa là nó được sử dụng như một dung môi phổ quát. Và không chỉ trong phòng thí nghiệm. Nhưng cũng có thể trong các sinh vật sống, nơi hàng nghìn phản ứng sinh hóa diễn ra mỗi giây.

Ngoài ra, bản thân nước là thành phần tham gia vào nhiều quá trình tổng hợp, nó cũng đóng vai trò là sản phẩm phụ do chúng tạo ra. Mỗi người trên Trái đất đi qua khoảng 50 tấn chất tuyệt vời này trong 60 năm!

Ôxít hydro được sử dụng:

• trong tất cả các ngành;
• thuốc;
• tổng hợp hóa học;
• trong tất cả các loại ngành;
• nhu cầu hộ gia đình;
• nông nghiệp.

Rất khó để xác định một lĩnh vực cuộc sống mà bạn có thể làm mà không có nước. Những sinh vật duy nhất không có oxit hydro trong thành phần của chúng và sống mà không có nó là vi rút. Đó là lý do tại sao một người rất khó để chống lại những sinh vật này.