Характеристика водорода и кислорода, их физических и химических свойств, строения атома. Получение элементов в промышленности и лаборатории. Особенности соединений и взаимодействия данных элементов с щелочными и щелочноземельными металлами и оксидами.
Аннотация к работе
ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АТОМАРНОГО КИСЛОРОДА И ВОДОРОДАТемой настоящего исследования явилось изучение особенностей химических свойств атомарного кислорода и водорода. Актуальность этой работы заключается в исследовании этих свойств на примере некоторых химических реакций. Важнейшая цель работы состояла в нахождении особенностей химических свойств атомарного кислорода и водорода.Водород - первый элемент периодической системы элементов; обозначается символом H. Название представляет собой кальку с латинского: лат. Hydrogenium (от др.-греч. ???? - «вода» и ?????? - «рождаю») - «порождающий воду».Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объемов H2 на 1 объем Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). При высоком давлении водород переходит в металлическое состояние.Радиальная зависимость dp(r)/dr плотности вероятности нахождения электрона в атоме водорода, находящемся в основном состоянии, представлена на рисунке. Эта зависимость дает вероятность того, что электрон будет обнаружен в тонком шаровом слое радиуса r толщиной dr с центром в ядре. Кривая радиального распределения плотности вероятности dp(r)/dr нахождения электрона в атоме водорода имеет максимум приа0. Это размытое сферически симметричное распределение плотности вероятности нахождения электрона, называемое электронной оболочкой, экранирует ядро и делает физическую систему протон-электрон электронейтральной и сферически симметричной - у атома водорода в основном состоянии отсутствуют электрический и магнитный дипольные моменты (как и моменты более высоких порядков), если пренебречь спинами электрона и ядра.· Электролиз водных растворов солей: · Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000 °C: · Конверсия с водяным паром при 1000 °C: · Каталитическое окисление кислородом: ·При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например: · Действие разбавленных кислот на металлы.Атом водорода имеет всего один электрон, поэтому при образовании химических соединений может легко отдавать его, либо образовывать одну общую электронную пару, либо присоединять еще один электрон, образуя двухэлектронную внешнюю оболочку, как у благородного газа гелия. Изза малого заряда ядра атом водорода сравнительно слабо притягивает электроны и может присоединять их только в том случае, когда другой элемент легко их отдает. Такими элементами являются щелочные и щелочноземельные металлы, которые при нагревавши в атмосфере водорода образуют солеобразные соединения - гидриды: · Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия: Очевидно, что затрачиваемая на эту реакцию энергия (энергия диссоциации) должна быть восполнена энергией, выделяющуюся при взаимодействии атомов водорода с введенным в реакцию веществом. В случае взаимодействия веществ с атомарным водородом такой затраты энергии на диссоциацию уже не требуется. При этом часть молекул распадается на атомы, которые под уменьшенным давлением соединяются в молекулы не моментально, благодаря чему и могут быть изучены химические свойства атомарного водорода.· При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды: · Гидриды - солеобразные, твердые вещества, легко гидролизуются: 1.5.2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ МЕТАЛЛОВ (КАК ПРАВИЛО, d-ЭЛЕМЕНТОВ)· Молекулярный водород широко применяется в органическом синтезе для восстановления органических соединений. Эти реакции проводят в присутствии катализатора при повышенных давлении и температуре. · Так, в частности, при каталитическом гидрировании ненасыщенных соединений, таких как алкены и алкины, образуются насыщенные соединения - алканы. Однако эти реакции, в которых водород выступает как восстановитель, протекают лишь при нагревании. При высоких давлениях водород вытесняет некоторые металлы также из растворов их солей.Гидриды (бинарные соединения, содержащие водород) делятся на два основных типа: а) летучие (молекулярные) гидриды, б) солеобразные (ионные) гидриды. Элементы IVA - VIIA групп и бор образуют молекулярные гидриды. К ионным гидридам относятся гидриды щелочных, щелочноземельных элементов и магния. Кристаллы этих гидридов состоят из анионов Н и катионов металла в высшей степени окисления Ме или Ме2 (в зависимости от группы системы элементов).Кислород - элемент 16-й группы (по устаревшей классификации - главной подгруппы VI группы), второго периода периодической системы химических элементов Д. И.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ВОДОРОД. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
1.1 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1.2 СТРОЕНИЕ АТОМА ВОДОРОДА
1.3 ПОЛУЧЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1.4 ПОЛУЧЕНИЕ В ЛАБОРАТОРИИ
1.5 ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1.5.1 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО ЩЕЛОЧНЫМИ И ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
1.5.2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ОКСИДАМИ МЕТАЛЛОВ (КАК ПРАВИЛО, D-ЭЛЕМЕНТОВ)
1.5.3 ГИДРИРОВАНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
1.6 СОЕДИНЕНИЯ ВОДОРОДА
ГЛАВА 2. КИСЛОРОД. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОРОДА