Wodór i jego właściwości

Wodór i jego właściwości
-Występowanie i otrzymywanie wodoru,
-Właściwości
fizyczne i chemiczne wodoru,
-ważniejsze
związki wodoru
Występowanie wodoru i jego
otrzymywanie
• Występowanie – głównie w postaci związanej
(np. woda, węglowodany i inne związki organiczne),
niewielkie ilości w stanie wolnym w górnych warstwach
atmosfery, w gazach wulkanicznych, towarzyszy złożom
gazu ziemnego.
• Otrzymywanie metodami laboratoryjnymi:
- Reakcje wymiany pojedynczej tj. rugowania wodoru z
kwasów przez metale znajdujące się przed wodorem w
szeregu aktywności metali
- Elektroliza wody
- Reakcje aktywnych metali (głównie litowce i berylowce) z
wodą.
- Reakcja cynku lub glinu z roztworem silnej zasady
Występowanie wodoru i jego
otrzymywanie – cd
• Otrzymywanie wodoru metodami
przemysłowymi
- Konwersja metanu wobec kat Ni i temp.
400oC
CH4 + 2H2O  CO2 + 4H2
- Reakcja węgla (koksu) z parą wodną
C + H2O  CO + H2 oraz CO + H2O  CO2 + H2
Izotopy wodoru i typy wiązań
w związkach binarnych wodoru
• Izotopy wodoru: 11H – prot, 21D – deuter,
• 31T – tryt,
• Wodorki – to głównie związki wodoru z
litowcami MeH i berylowcami MeH2 z
wyjątkiem Be i Mg, są to związki o
wiązaniach jonowych, o budowie
krystalicznej i charakterze zasadowym, w
węzłach sieci krystalicznej znajdują się
kationy metalu i aniony wodorkowe H-
Izotopy wodoru i typy wiązań
w związkach binarnych wodoru - cd
• W związkach wodoru z innymi metalami występują
wiązania atomowe spolaryzowane lub metaliczne
• W związkach wodoru z półmetalami i niemetalami
występują wiązania kowalencyjne (atomowe) lub
kowalencyjne (atomowe) spolaryzowane
• W miarę wzrostu elektroujemności (wzrostu liczby
atomowej Z) pierwiastków bloku s i p w okresach
wiązania w związkach binarnych z wodorem
wiązanie zmienia się od jonowego do kowalencyjnego
silnie spolaryzowanego
Właściwości fizyczne wodoru
• Wodór w warunkach normalnych
(0oC i 1013hPa) jest gazem bezbarwnym,
bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym
w wodzie (zbiera się pod wodą), bardzo dobrze
rozpuszcza się w palladzie (w 1dm3 palladu
w temp. 20oC rozpuszcza się 870 dm3 wodoru)
i niklu (pallad i nikiel mają zastosowanie
w procesach hydrogenacji (uwodorowania) jako
katalizatory), podwyższonej temperaturze
przenika przez szkło kwarcowe i przez metale
Właściwości chemiczne wodoru
• Reakcje z fluorowcami (halogenami)
- Samorzutnie i wybuchowo z fluorem H2 + F2  2HF
- Przy udziale światła uv z chlorem H2 + Cl2  2HCl
- W podwyższonej temperaturze bromem i jodem
H2 + Br2  2HBr
H2 + I2  2HI
• Wodór jest gazem palnym, mieszanka H:O w stosunku 2:1 jest
mieszaniną piorunującą, wodór spala się blado-niebieskim
płomieniem – rekcja musi być zainicjowana iskrą elektryczną lub
płomieniem
• W podwyższonej temp. i ciśnieniu oraz katalizatora z siarką
H2 + S  H2S
• W podwyższonej temp. i ciśnieniu z azotem
3H2 + N2  2NH3
Wybuchowe spalenie wodoru
w powietrzu
Właściwości chemiczne wodoru - cd
•
•
•
•
•
•
•
•
Właściwości redukujące wodoru
CuIIO-II + H20  Cu0 + H2IO-II
Fe2IIIO3-II + 3H20  2Fe0 + 3H2IO-II
CaIIH2-I + 2H2IO-II  CaII(O-IIHI)2 + 2H20
Cl20 + H20  2HICl-I
Właściwości utleniające wodoru
2Na0 + H20  2NaIH-I
Ca0 + H2ISVIO4-II  CaIISVIO4-II + H20