Раздел 2 НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

 

Тема 2.1

Водород. Галогены

Основные понятия и термины по теме: протий, дейтерий, тритий, гидриды, галогены, галогеноводороды.

План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Водород. Получение, свойства, применение. Галогены, распространенность в природе, способы получения, физические и химические свойства, применение.

2. Водородные соединения галогенов, получение, свойства, применение.

 

Краткое изложение теоретических вопросов:

Водород – элемент с порядковым номером 1. В своих соединениях водород обычно проявляет степень окисления +1 и реже – 1.

Стабильные изотопы водорода: протий Н¹ (легкий водород; 99,985%) и дейтерий Н² (тяжелый водород; 0,015%); радиоактивный изотоп – тритий Н³ (на Земле его всего около 2 кг)

Получение. В промышленности: а) пропускание водяного пара над раскаленным коксом при температуре 1000⁰C: H₂O+C CO+H₂

б) взаимодействие метана с водяным паром и с кислородом:

2CH₄+2H₂O+O₂=2CO₂+6H₂

в) электролитическое разложение воды (в качестве электролита используется KOH, NaOH, H₂SO₄, хлориды щелочных металлов).

г) термическое разложение метана при температуре 1000⁰C: CH₄ C+2H₂

д) пропускание водяного пара над раскаленным докрасна железом:

4H₂O+3Fe Fe₃O₄+4H₂

В лаборатории: а) взаимодействие цинка с разбавленной хлороводородной кислотой:

Zn+2HCl ZnCl₂+H₂

б) растворение алюминия в щелочах: 2Al+2NaOH+2H₂O 2NaAlO₂+3H₂

в) действие воды на щелочные металлы: 2Na+2H₂O 2NaOH+2H₂

г) взаимодействие гидрида кальция с водой: CaH₂+H₂O Ca(OH)₂+2H₂

Физические свойства. Водород - бесцветный газ, без запаха. В 14,4 раза легче воздуха, обладает наибольшей диффузионной способностью, а отсюда и высокой теплопроводностью. Плохо растворяется в воде, но может растворяться в некоторых металлах(Ni,Pt,Pd).

Химические свойства. Водород в периодической системе располагают как в первой, так и в седьмой группе. Высшая степень окисления для водорода равна +1. Водород может вытеснять некоторые металлы из солей. Молекулярный водород при обычной температуре химически малоактивен, при повышенной температуре вступает в реакции:

а) отношение к металлам: непосредственно взаимодействует со щелочно-земельными металлами с образованием гидридов: H₂+2Na 2Na⁺H^-

б) отношение к неметаллам: H₂+Сl₂ 2HCl; 3H₂+N₂ 2NH₃; 2H₂+C CH₄

в) отношение к сложным веществам: CO+H₂ C+H₂O; CO+2H₂ CH₃OH

Таким образом, водород проявляет в основном восстановительные свойства, кроме взаимодействия с металлами.

Галогены (солероды) – фтор, хлор, бром, йод и астат расположены в главной подгруппе VII группы периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Все галогены кроме астата, встречаются в природе. Молекулы простых веществ – галогенов при обычных условиях имеют состав Г₂ (т.е. F₂,Cl₂). Все галогены имеют характерный запах, ядовиты.

Сверху вниз в подгруппе с ростом порядкового номера закономерно изменяются физические свойства простых веществ-галогенов: температура кипения и плавления, агрегатное состояние.

Галогены являются типичными неметаллами. Среди каждого периода атомы галогенов имеют максимальное сродство к электрону и наибольшее значение электроотрицательности. Поэтому при протекании химических реакций они легко присоединяют один недостающий до октета электрон и проявляют окислительные свойства:

Г⁰ + 1ē = Г^-1 (атом галогена(окислитель)),

Г₂⁰ + 2ē = 2Г^-1 (молекула галогена(окислитель)).