Բոլոր քիմիական տարրերը, կախված ատոմների կառուցվածքից և հատկություններից, բաժանվում են մետաղների, ոչ մետաղների և ազնիվ գազերի։ Նաև տարրերից առաջացած պարզ նյութերը դասակարգվում են մետաղների և ոչ մետաղների՝ ելնելով նրանց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններից։ Մետաղներին ծանոթացաք նախորդ գլխում: Այժմ անցնենք ոչ մետաղների դիտարկմանը:

Հենց «ոչ մետաղներ» բառը ցույց է տալիս, որ ոչ մետաղական տարրերի և համապատասխան պարզ նյութերի հատկությունները հակադիր են մետաղների հատկություններին։

Եթե ​​մետաղի ատոմները բնութագրվում են համեմատաբար մեծ շառավիղներով և փոքր թվով էլեկտրոններով (1-3) արտաքին մակարդակում, ապա ոչ մետաղների ատոմները, ընդհակառակը, բնութագրվում են փոքր ատոմային շառավղով և էլեկտրոնների քանակով արտաքին էներգիայի մակարդակում։ 4-ից մինչև 8 (բորն ունի այս էլեկտրոններից 3-ը, բայց այս տարրի ատոմներն ունեն փոքր շառավիղ): Այստեղից էլ ծագում է մետաղի ատոմների ցանկությունը՝ հրաժարվել արտաքին էլեկտրոններից, այսինքն՝ նվազեցնող հատկություններից, իսկ ոչ մետաղների համար՝ բաղձալի ութին բացակայող էլեկտրոնները ստանալու ցանկությունը, այսինքն՝ օքսիդացնող հատկությունները։ Այս հատկությունները բնութագրվում են ոչ մետաղների դիրքով էլեկտրաբացասականության շարքում։ Այսպիսով, ֆտորը ցուցադրում է միայն օքսիդացնող հատկություններ, իսկ թթվածինը նվազեցնող հատկություն է ցուցաբերում բացառապես ֆտորի նկատմամբ և այլն։

Այսօր հայտնի 114-ի շարքում քիմիական տարրեր(որից 92 տարրը հանդիպում է բնության մեջ), 22 տարրը դասակարգվում է որպես ոչ մետաղներ։ Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակում մետաղների և ոչ մետաղների դասավորության մասին մենք արդեն խոսել ենք նախորդ գլխում: Այստեղ ևս մեկ անգամ նշում ենք, որ Դ.Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակում մետաղները գտնվում են հիմնականում B-At անկյունագծով, իսկ ոչ մետաղները՝ այս անկյունագծով և դրա վերևում՝ հիմնական ենթախմբերում (նկ. 71):

Բրինձ. 71.
Ոչ մետաղական քիմիական տարրերի դիրքը (նշված կարմիրով) Դ. Ի. Մենդելեևի Պարբերական աղյուսակում

Ոչ մետաղներից առաջացած պարզ նյութերի հատկությունները շատ բազմազան են։ Թեև մետաղների համեմատ ոչմետաղները շատ ավելի քիչ են, դժվար է նրանց համար ընդհանուր բնորոշ հատկանիշները բացահայտել:

Դատեք ինքներդ՝ ջրածին H2, թթվածին O2 և օզոն O2, ֆտոր F2, քլոր Cl2, ազոտ N2 գազեր են նորմալ պայմաններում, բրոմ Br2-ը՝ հեղուկ, իսկ բորը, ածխածինը (ադամանդ և գրաֆիտ), սիլիցիումը, ֆոսֆորը (կարմիր և սպիտակ): ), ծծումբ (պլաստիկ և ռոմբի), սելեն, թելուր, յոդ I 2, աստատին՝ պինդ նյութեր։

Եթե ​​մետաղների ճնշող մեծամասնությունը բնութագրվում է արծաթափայլ սպիտակ գույնով, ապա ոչ մետաղների գույնը՝ պարզ նյութերը ներառում են սպեկտրի բոլոր գույները՝ կարմիր (կարմիր ֆոսֆոր, կարմիր-շագանակագույն հեղուկ բրոմ), դեղին (ծծումբ), կանաչ (քլոր - դեղնականաչ գազ), մանուշակագույն (յոդի գոլորշի):

Ոչ մետաղների հալման կետերը գտնվում են շատ լայն միջակայքում՝ 3800 °C գրաֆիտից մինչև -259 °C ջրածնի համար: Ոչ մետաղների հատկությունների այս հատկանիշը հետևանք է երկու տեսակի բյուրեղային ցանցերի ձևավորման՝ մոլեկուլային (O 2, O 2, N 2, հալոգեններ, սպիտակ ֆոսֆորև այլն) և ատոմային (ադամանդ, գրաֆիտ, սիլիցիում, բոր և այլն)։ Բյուրեղային ցանցերի տարբեր կառուցվածքները բացատրում են նաև ալոտրոպիայի երևույթը (հիշեք, թե ինչ է դա): Օրինակ, ֆոսֆոր տարրը մոլեկուլային հետ կազմում է պարզ նյութ բյուրեղյա վանդակ- սպիտակ ֆոսֆոր, որի մոլեկուլներն ունեն P 4 բաղադրություն, և ատոմային բյուրեղյա ցանցով պարզ նյութ՝ կարմիր ֆոսֆոր P։

Ալոտրոպիայի երկրորդ պատճառը կապված է տարբեր թվերատոմները պարզ նյութերի մոլեկուլներում: Տիպիկ օրինակ- թթվածնով առաջացած պարզ նյութեր՝ թթվածին O 2 և օզոն O 3:

Ի տարբերություն O2-ի, որը անգույն է և անհոտ, օզոնը բաց կապույտ գազ է՝ ուժեղ հոտով։

Անցյալ տարվա դասընթացից դուք արդեն գիտեք, որ օդում օզոնի խառնուրդը, որն առաջանում է ամպրոպից հետո, հաճելի թարմության զգացում է տալիս. Օզոնը պարունակվում է նաև սոճու անտառների օդում և ծովի ափին։

Բնության մեջ օզոնը ձևավորվում է էլեկտրական լիցքաթափումների կամ օրգանական խեժային նյութերի օքսիդացման ժամանակ, ինչպես նաև թթվածնի վրա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ազդեցությամբ։ Լաբորատորիայում այն ​​ստանում են հատուկ սարքերում՝ օզոնիզատորներում (նկ. 72)՝ թթվածնի վրա հանդարտ (առանց կայծերի) էլեկտրական լիցքաթափում կիրառելով։

Բրինձ. 72.
Օզոնիզատոր

Օզոնը շատ ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, քան թթվածինը: Դրա օգտագործումը հիմնված է օզոնի ուժեղ օքսիդացման ունակության վրա՝ սպիտակեցնող գործվածքներ, ճարպերի և յուղերի հոտազերծում (հոտերի հեռացում), օդի ախտահանում և խմելու ջուր.

Օզոնն ունի շատ մեծ նշանակությունպահպանել ողջ կյանքը մեր մոլորակի վրա: Հիշեցնենք, որ Երկրի օզոնային շերտը (նկ. 73), որը գտնվում է 20-25 կմ բարձրության վրա, փակում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը, որը կործանարար ազդեցություն է թողնում կենդանի օրգանիզմների բջիջների վրա։ Հետևաբար, պարզ է, թե որքան կարևոր է պահպանել այս շատ զգայունությունը տարբեր գործողությունների նկատմամբ քիմիական նյութերՄոլորակի «օզոնային վահանը» ոչնչացումից.

Բրինձ. 73.
Երկրի օզոնային շերտը

Օզոնը դասակարգվում է որպես օդի փոփոխական բաղադրիչ։ Նաև ներս վերջ XVIIIՎ. Ա.Լավուազյեն հաստատեց, որ օդը պարզ նյութ չէ, այլ գազային ոչ մետաղների՝ ազոտի N2 (կազմում է օդի ծավալի 4/5-ը) և թթվածնի O2 (1/5 ծավալային բաժնով) խառնուրդ։ Հետագայում օդի բաղադրության մասին պատկերացումները զտվեցին։ Ներկայումս տարանջատում են օդի մշտական, փոփոխական և պատահական բաղադրիչները:

Օդի մշտական ​​բաղադրիչներն են ազոտը, թթվածինը և ազնիվ գազերը (արգոն, հելիում, նեոն և այլն)։ Նրանց պարունակությունը տրոպոսֆերայում նույնն է (Աղյուսակ 6):

Աղյուսակ 6
Օդի կազմը

Օդի փոփոխական բաղադրիչներն են ածխաթթու գազ(մոտ 0,03% ծավալով), ջրային գոլորշի և օզոն (մոտ 0,00004% ծավալով)։ Նրանց բովանդակությունը կարող է մեծապես տարբերվել՝ կախված բնական և արդյունաբերական պայմաններից:

Օդի պատահական բաղադրիչներն են՝ փոշին, միկրոօրգանիզմները, ծաղկափոշին, որոշ գազեր, այդ թվում՝ թթվային անձրևներ ձևավորող գազեր՝ ծծմբի օքսիդներ, ազոտ և այլն։

Օդ զերծ փոփոխականներից և վթարներից բաղադրիչներըթափանցիկ, գույնից, համից ու հոտից զուրկ, դրանից 1 լիտր ժ. u. ունի 1,29 գ զանգված։ Մոլային զանգված 22,4 լիտր (1 մոլ) ծավալով օդը 29 գ/մոլ է։

Օդը գազերի օվկիանոս է, որի հատակում ապրում են մարդիկ, կենդանիները և բույսերը։ Այն անհրաժեշտ է շնչառության և ֆոտոսինթեզի համար։ Ջրի մեջ լուծված օդի թթվածինը ծառայում է բնակիչների շնչառությանը ջրային միջավայր(ձուկ, ջրային բույսեր):

Օդի դերը եղանակային եղանակների (ոչնչացման) գործընթացներում մեծ է։ ժայռերեւ հողագոյացման համար (նկ. 74): Օդի և բակտերիաների ազդեցության տակ օրգանական մնացորդները հանքայնացվում են՝ հնացած օրգանական նյութերվերածվում է հանքային միացությունների և վերաներծծվում բույսերի կողմից:

Բրինձ. 74.
Եղանակային ազդեցության արդյունքում առաջանում են տարօրինակ ձևի ապարներ։

Ազոտը, արգոնը և թթվածինը ստացվում են հեղուկ օդից՝ օգտագործելով տարբեր ջերմաստիճաններդրանց եռումը (նկ. 75): Հեղուկ օդը թորելիս առաջինը գոլորշիանում է ազոտը։

Բրինձ. 75.
Հեղուկ օդի թորում.
ա - գործընթացի դիագրամ; գ - արդյունաբերական տեղադրում

Նոր բառեր և հասկացություններ

1. Մետաղական և ոչ մետաղական տարրեր: Ոչ մետաղների ատոմների կառուցվածքը.
2. Պարզ նյութերը մետաղներ են, իսկ պարզ նյութերը՝ ոչ մետաղներ։
3. Ալոտրոպիա. Թթվածին և օզոն.
4. Օդի կազմը.

Անկախ աշխատանքի առաջադրանքներ

1. Որոշեք, թե քանի անգամ են ավելի ծանր (թեթև) թթվածինը, ածխաթթու գազը, ջրածինը, քան օդը, այսինքն՝ որոշեք այդ գազերի հարաբերական խտությունը օդում (D օդ):
2. Իմանալով օդի ծավալային բաղադրությունը՝ գտե՛ք յուրաքանչյուր գազի նյութի քանակը՝ ազոտ և թթվածին 100 լիտր օդում Ն. u.
3. Որոշե՛ք մոլեկուլների քանակը՝ ա) թթվածին; բ) սենյակային ջերմաստիճանում 22,4 լիտր օդում պարունակվող ազոտ. u.
4. Հաշվե՛ք օդի ծավալը (ն.ա.), որը կպահանջվի 20 մ 3 ջրածնի սուլֆիդ այրելու համար, եթե առաջանում են ջուր և ծծմբի օքսիդ (IV): Հաշվե՛ք այս օդի զանգվածը։
5. Պատրաստեք հաղորդագրություն թթվածնի օգտագործման մասին:
6. Որոնք են օզոնի անցքերը: Ինչպե՞ս կանխել դրանց առաջացումը:

Քիմիայի թեստեր 9-րդ դասարանից

Վերջնական փորձարկումքիմիա 9-րդ դասարանից

Տարբերակը պատրաստել է Գ.Ռ. Սուբխանովան։

Տարբերակ 1

1. Ազոտ և ֆտոր տարրերը նույնն են

1) ընդհանուր թիվըէլեկտրոններ

2) ավարտված էներգիայի մակարդակների քանակը

3) էլեկտրոնների թիվը արտաքին մակարդակում

4) միջուկի պրոտոնների քանակը

Պատասխան.

1. Քիմիական տարրերի շարքում B→ C → N

1) ատոմային միջուկների լիցքը նվազում է

2) առաջացած հիդրօքսիդների թթվային հատկությունները մեծանում են

3) ավելանում է էլեկտրոնային մակարդակների թիվը

4) էլեկտրաբացասականությունը մեծանում է

5) ատոմային շառավիղը մեծանում է

Պատասխան.

1. Նրանք ունեն նույն տեսակի քիմիական կապ

1) կալիումի սուլֆատ և ազոտի օքսիդ (I)

2) ջրածնի բրոմիդ և ալյումինի օքսիդ

3) պղինձ և նատրիումի քլորիդ

4) թթվածին և սիլիցիում

Պատասխան.

1. Հետևյալ նյութերից ո՞րի հետ փոխազդելու դեպքում ջրածինը օքսիդացնող նյութ է.

1) թթվածին

Պատասխան.

1. Ալյումինի փոխազդեցությունը երկաթի (III) օքսիդի հետ վերաբերում է ռեակցիաներին

1) միացություններ, ռեդոքս

2) փոխանակային, էկզոտերմիկ

3) ռեդոքս, փոխարինում

4) չեզոքացում, էնդոթերմիկ

Պատասխան.

1. Կատիոնների ամենամեծ թիվը ձևավորվում է 1 մոլի ամբողջական տարանջատման ժամանակ

1) կալիումի ֆոսֆատ

2) նատրիումի նիտրատ

3) պղնձի (II) սուլֆատ

4) երկաթ (III) քլորիդ

Պատասխան.

Պատասխան.

1. Նատրիումի սուլֆատի և նատրիումի կարբոնատի լուծույթը փոխազդում են

1) ալյումինի ֆոսֆատ

2) ցինկի հիդրօքսիդ

3) բարիումի քլորիդ

4) ազոտական ​​թթու

Պատասխան.

1. Երկաթի (III) օքսիդը փոխազդում է

1) ալյումինի հիդրօքսիդ

2) մագնեզիումի քլորիդ

3) ազոտական ​​թթու

4) ալյումինի օքսիդ

Պատասխան.

1. Ացետիլենի համար հետևյալ պնդումները ճշմարիտ են.

1) մոլեկուլը բաղկացած է երկու ածխածնի ատոմներից և երկու ջրածնի ատոմներից

2) հագեցած ածխաջրածին է

3) մոլեկուլում ածխածնի ատոմները միացված են կրկնակի կապով

4) արձագանքում է քլորին

5) տարրալուծման արդյունքում առաջանում է ածխաթթու գազ և ջրածին

Պատասխան.

1. Համապատասխանություն հաստատեք նյութի բանաձևի և ռեակտիվների միջև, որոնցից յուրաքանչյուրի հետ այն կարող է փոխազդել:

ԲԱՆԱՁԵՎ ՆՅՈՒԹԻ ՌԵԱԳԵՆՍՆԵՐ

Ա) H 2 1) CuO, N 2

Բ) HBr 2) NO 2, Na 2 SO 4

Բ) CuCl 2 3) Si, H 2 O

Պատասխան.

Պատասխան.

1. Տրված է փոխակերպման սխեման՝ AlCl 3 → Al(OH) 3 → X → NaAlO 2.

Գրել մոլեկուլային հավասարումներռեակցիաներ, որոնք կարող են օգտագործվել այս փոխակերպումները իրականացնելու համար

Լուծում:

AlCl 3 + 3NaOH → Al(OH) 3 + 3NaCl

2Al(OH) 3 → Al 2 O 3 + 3H 2 O

Al 2 O 3 + Na 2 O→ 2NaAlO2

1. 2,24 լ ծծմբի երկօքսիդ (ս.օ.) կալիումի հիդրօքսիդի լուծույթով անցնելուց հետո ստացվել է 252,8 գ կալիումի սուլֆիտի լուծույթ։ Հաշվե՛ք աղի զանգվածային բաժինը ստացված լուծույթում։

Լուծում:

2KOH + SO 2 → K 2 SO 3 + H 2 O

2) Հաշվե՛ք ռեակցիայի արդյունքում ստացված կալիումի սուլֆիտի նյութի զանգվածը և քանակը.

Ըստ ռեակցիայի հավասարմանn(ԱՅՍՊԵՍ 2 ) = n(Կ 2 ԱՅՍՊԵՍ 3 ) = 0,1 մոլ

m(K 2 SO 3) = n (K 2 SO 3) * M (K 2 SO 3) = 0.1խալ * 158 Գ/ խալ = 15.8 Գ

3) Եկեք սահմանենք զանգվածային բաժինկալիումի սուլֆիտը լուծույթում.

Պատասխան՝ 6,25%

Տարբերակ 2

1. Տարրի ատոմում էներգիայի երկու մակարդակը լցված է էլեկտրոններով, իսկ երրորդը պարունակում է 6 էլեկտրոն: Ի՞նչ տարր է սա:

1) սիլիցիում

2) ածխածին

3) թթվածին

Պատասխանել

1. Քիմիական տարրերի շարքում Be → Mg → Ca

1) նվազում է բարձրագույն աստիճանօքսիդացում

2) ատոմային շառավիղը մեծանում է

3) էլեկտրաբացասականության արժեքը մեծանում է

4) առաջացած հիդրօքսիդների հիմնական հատկությունները ուժեղացված են

5) արտաքին մակարդակում էլեկտրոնների թիվը նվազում է

Պատասխան.

1. Քիմիական կապ ամոնիումի քլորիդի մոլեկուլում

1) կովալենտ ոչ բևեռ

2) կովալենտ բևեռային

4) ջրածին

Պատասխան.

1. Ածխածինը ենթարկվում է փոխարինման ռեակցիայի

1) երկաթի (III) օքսիդ

2) թթվածին

4) ծծմբաթթու

Պատասխան.

Լուծում:

CuSO 4 + 2 ԿՈՀ = Cu(Օհ) 2 + Կ 2 ԱՅՍՊԵՍ 4 կապույտ նստվածքի ձևավորում

Պատասխան.

Լուծում:

Ազոտական ​​թթուն պատկանում է ուժեղ թթուներ. ուստի ջրային լուծույթում այն ​​ամբողջությամբ տարանջատվում է իոնների։

Պատասխան.

Լուծում:
Ջրով ժամը սենյակային ջերմաստիճանակտիվ մետաղները արձագանքում են

Պատասխան.

Լուծում:

Ամոնիումի քլորիդը և բարիումի սուլֆատը փոխազդում են արծաթի նիտրատի հետ, որոնցից միայն ամոնիումի քլորիդն է փոխազդում կալցիումի հիդրօքսիդի հետ։

Պատասխան.

Լուծում:

Էթիլենը չհագեցած ածխաջրածին է (ալկեն), որը պարունակում է կրկնակի կապ, ուստի այն կարող է ենթարկվել պոլիմերացման ռեակցիայի։C 2 H 4 M = 28գ/մոլ

Լուծում:

Մագնեզիում:Mg + I 2 = MgI 2

Mg + CuCl 2 = MgCl 2 + Cu

Օքսիդ ծծումբ(VI) –թթու օքսիդ:SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

SO 3 + Na 2 O = Na 2 SO 4

ZnBr 2 –աղ:ZnBr 2 + Cl 2 = ZnCl 2 + Br 2

ZnBr 2 + 2KOH = Zn(OH) 2 + 2KBr

Ա	Բ	IN
1	2	4

1. Սահմանել համապատասխանություն գազային նյութի և դրա ճանաչման լաբորատոր մեթոդի միջև: Առաջին սյունակի յուրաքանչյուր տարրի համար երկրորդ սյունակից ընտրեք համապատասխան տարրը:

Պատասխանումդ գրի՛ր թվերը՝ դրանք դասավորելով տառերին համապատասխան հերթականությամբ.

1. Տրված է փոխակերպման սխեման՝ FeCl 2 → X → FeSO 4 → Fe

Գրեք մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումներ, որոնք կարող են օգտագործվել այս փոխակերպումները իրականացնելու համար:

Լուծում:

FeCl 2 + 2KOH → Fe(OH) 2 + 2 KCl

Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 → FeSO 4 + 2H 2 O

FeSO 4 + Zn → ZnSO 4 + Fe

1. Երբ կալիումի կարբոնատի ավելցուկային լուծույթը փոխազդեց բարիումի նիտրատի 10%-անոց լուծույթի հետ, նստեցվեց 1,97 գ նստվածք։ Որոշեք փորձի համար վերցված բարիումի նիտրատի լուծույթի զանգվածը:

Լուծում:

1) Եկեք ստեղծենք ռեակցիայի հավասարումը.

Կ 2 CO 3 + Բա(ՈՉ 3 ) 2 → BaCO 3 + 2 KNO 3

2) Հաշվե՛ք ռեակցիայի արդյունքում ստացված բարիումի կարբոնատի քանակը.

Ըստ ռեակցիայի հավասարմանn(BaCO 3 ) = n(Բա(ՈՉ 3 ) 2 = 0,01 մոլ

m(Ba(NO 3) 2) = n(Ba(NO 3) 2) * M((Ba(NO 3) 2) = 0.01խալ * 261 Գ/ խալ = 2.61 Գ

3) Որոշեք լուծույթի զանգվածը (Բա(ՈՉ 3 ) 2):

Պատասխան՝ 26,1գ



Թթվածին ՕԱյն ունի ատոմային համարը 8, որը գտնվում է հիմնական ենթախմբում (ա ենթախումբ) VIխմբում, երկրորդ շրջանում։ Թթվածնի ատոմներում վալենտային էլեկտրոնները գտնվում են էներգիայի 2-րդ մակարդակի վրա, որն ունի միայն ս- Եվ էջ- ուղեծրեր. Սա բացառում է O ատոմների անցման հնարավորությունը գրգռված վիճակի, հետևաբար բոլոր միացություններում թթվածինը դրսևորում է հաստատուն վալենտություն, որը հավասար է II-ին: Ունենալով բարձր էլեկտրաբացասականություն՝ միացություններում թթվածնի ատոմները միշտ բացասական լիցքավորված են (c.d. = -2 կամ -1): Բացառություն են կազմում OF 2 և O 2 F 2 ֆտորիդները:

Թթվածնի համար օքսիդացման վիճակները հայտնի են -2, -1, +1, +2

Տարրի ընդհանուր բնութագրերը

Թթվածինը Երկրի վրա ամենատարածված տարրն է, որը կազմում է ընդհանուր զանգվածի կեսից մի փոքր պակաս՝ 49%-ը։ երկրի ընդերքը. Բնական թթվածինը բաղկացած է 3 կայուն իզոտոպներից՝ 16 O, 17 O և 18 O (գերակշռում է 16 O): Թթվածինը մթնոլորտի մի մասն է (20,9% ծավալով, 23,2 զանգվածով), ջրի և ավելի քան 1400 օգտակար հանածոների բաղադրության մեջ՝ սիլիցիում, սիլիկատներ և ալյումինոսիլիկատներ, մարմարներ, բազալտներ, հեմատիտ և այլ միներալներ և ապարներ։ Թթվածինը կազմում է բույսերի և կենդանիների հյուսվածքների զանգվածի 50-85%-ը, քանի որ այն պարունակում է կենդանի օրգանիզմներ կազմող սպիտակուցներ, ճարպեր և ածխաջրեր։ Հայտնի է թթվածնի դերը շնչառության և օքսիդացման գործընթացներում։

Թթվածինը համեմատաբար քիչ է լուծվում ջրի մեջ՝ 5 ծավալ 100 ծավալ ջրի մեջ։ Այնուամենայնիվ, եթե ջրում լուծված ամբողջ թթվածինն անցներ մթնոլորտ, այն կզբաղեցներ հսկայական ծավալ՝ 10 միլիոն կմ 3 (ն.ս.): Սա հավասար է մթնոլորտի ամբողջ թթվածնի մոտավորապես 1%-ին: Կրթություն երկրի վրա թթվածնի մթնոլորտֆոտոսինթեզի պրոցեսների պատճառով։

Հայտնաբերվել է շվեդ Կ. Շելեի ( 1771 - 1772 ) եւ անգլիացի Ջ. Պրիստլիի ( 1774 ) կողմից։ Առաջինն օգտագործել է նիտրատի տաքացում, երկրորդում՝ սնդիկի օքսիդ (+2): Անունը տվել է Ա. Լավուազեն («oxygenium» - «թթուներ ծնող»):

Իր ազատ ձևով այն գոյություն ունի երկու ալոտրոպ մոդիֆիկացիաներով՝ «սովորական» թթվածին O 2 և օզոն O 3:

Օզոնի մոլեկուլի կառուցվածքը

3O 2 = 2O 3 – 285 կՋ
Օզոնը ստրատոսֆերայում կազմում է բարակ շերտ, որը կլանում է մեծ մասըկենսաբանորեն վնասակար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում.
Պահպանման ընթացքում օզոնը ինքնաբերաբար վերածվում է թթվածնի։ Քիմիապես թթվածինը O2-ն ավելի քիչ ակտիվ է, քան օզոնը: Թթվածնի էլեկտրաբացասականությունը 3,5 է։

Թթվածնի ֆիզիկական հատկությունները

O 2 – անգույն, անհոտ և անհամ գազ, մ.պ. –218,7 °C, bp. –182,96 °C, պարամագնիսական։

Հեղուկ O 2 կապույտ, ամուր – կապույտ գույնի. O 2-ը լուծելի է ջրում (ավելի լավ, քան ազոտը և ջրածինը):

Թթվածին ստանալը

1. Արդյունաբերական մեթոդ - հեղուկ օդի թորում և ջրի էլեկտրոլիզ.

2H 2 O → 2H 2 + O 2

2. Լաբորատորիայում թթվածին են ստանում.
1. Ալկալային ջրային լուծույթների կամ թթվածին պարունակող աղերի ջրային լուծույթների (Na 2 SO 4 և այլն) էլեկտրոլիզ:

2. Կալիումի պերմանգանատի KMnO 4 ջերմային տարրալուծումը:
2KMnO 4 = K 2 MnO4 + MnO 2 + O 2,

Berthollet աղ KClO 3:
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (MnO 2 կատալիզատոր)

Մանգանի օքսիդ (+4) MnO 2:
4MnO 2 = 2Mn 2 O 3 + O 2 (700 o C),

3MnO 2 = 2Mn 3 O 4 + O 2 (1000 o C),

Բարիումի պերօքսիդ BaO 2:
2BaO2 = 2BaO + O2

3. Ջրածնի պերօքսիդի տարրալուծում.
2H 2 O 2 = H 2 O + O 2 (MnO 2 կատալիզատոր)

4. Նիտրատների տարրալուծում.
2KNO 3 → 2KNO 2 + O 2

Վրա տիեզերանավերև սուզանավերը, թթվածինը ստացվում է K 2 O 2 և K 2 O 4 խառնուրդից.
2K 2 O 4 + 2H 2 O = 4KOH +3O 2
4KOH + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 2H 2 O

Ընդամենը:
2K 2 O 4 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + 3O 2

Երբ օգտագործվում է K 2 O 2, ընդհանուր ռեակցիան այսպիսին է թվում.
2K 2 O 2 + 2CO 2 = 2K 2 CO 3 + O 2

Եթե ​​խառնեք K 2 O 2-ը և K 2 O 4-ը հավասար (այսինքն, հավասարամոլային) քանակությամբ, ապա կլանված CO 2-ի 1 մոլից կթողարկվի մեկ մոլ O 2:

Թթվածնի քիմիական հատկությունները

Թթվածինը աջակցում է այրմանը: Այրում - բ նյութի օքսիդացման արագ գործընթաց, որն ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության և լույսի արտազատմամբ։ Ապացուցելու համար, որ շիշը պարունակում է թթվածին և ոչ թե այլ գազ, դուք պետք է շշի մեջ իջեցնեք մխացող բեկորը: Թթվածնի մեջ մխացող բեկորը պայծառ փայլում է: Այրում տարբեր նյութերօդում ռեդոքս գործընթաց է, որի ժամանակ թթվածինը օքսիդացնող նյութ է: Օքսիդացնող նյութերն այն նյութերն են, որոնք «խլում» են էլեկտրոնները վերականգնող նյութերից։ Թթվածնի լավ օքսիդացնող հատկությունները հեշտությամբ կարելի է բացատրել նրա արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքով։

Թթվածնի վալենտային թաղանթը գտնվում է 2-րդ մակարդակում՝ միջուկին համեմատաբար մոտ։ Հետևաբար, միջուկը էլեկտրոններ է ձգում դեպի իրեն։ Թթվածնի վալենտային թաղանթի վրա 2s 2 2p 4կա 6 էլեկտրոն։ Հետևաբար, օկտետին պակասում է երկու էլեկտրոն, որոնք թթվածինը հակված է ընդունելու այլ տարրերի էլեկտրոնային թաղանթներից՝ արձագանքելով նրանց հետ որպես օքսիդացնող նյութ։

Թթվածինն ունի երկրորդ (ֆտորից հետո) էլեկտրաբացասականությունը Պաուլինգի սանդղակի վրա։ Հետևաբար, այլ տարրերի հետ իր միացությունների ճնշող մեծամասնության մեջ թթվածինը ունի բացասականօքսիդացման աստիճանը. Միակ ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութը, քան թթվածինը, նրա հարևանն է՝ ֆտորը։ Հետևաբար, թթվածնի միացությունները ֆտորի հետ միակն են, որտեղ թթվածինը դրական օքսիդացման վիճակ ունի:

Այսպիսով, թթվածինը երկրորդ ամենահզոր օքսիդացնող նյութն է Պարբերական աղյուսակի բոլոր տարրերի մեջ: Դրա հետ են կապված նրա ամենակարեւոր քիմիական հատկությունների մեծ մասը:
Բոլոր տարրերը փոխազդում են թթվածնի հետ, բացառությամբ Au-ի, Pt-ի, He-ի, Ne-ի և Ar-ի բոլոր ռեակցիաներում (բացառությամբ ֆտորի հետ փոխազդեցության), թթվածինը օքսիդացնող նյութ է։

Թթվածինը հեշտությամբ փոխազդում է ալկալային և հողալկալիական մետաղների հետ.

4Li + O 2 → 2Li 2 O,

2K + O 2 → K 2 O 2,

2Ca + O 2 → 2CaO,

2Na + O 2 → Na 2 O 2,

2K + 2O 2 → K 2 O 4

Երկաթի նուրբ փոշին (այսպես կոչված պիրոֆորային երկաթը) ինքնաբերաբար բռնկվում է օդում՝ առաջացնելով Fe 2 O 3, իսկ պողպատե մետաղալարն այրվում է թթվածնի մեջ, եթե այն նախապես տաքացվի.

3 Fe + 2O 2 → Fe 3 O 4

2Mg + O 2 → 2MgO

2Cu + O 2 → 2CuO

Թթվածինը փոխազդում է ոչ մետաղների հետ (ծծումբ, գրաֆիտ, ջրածին, ֆոսֆոր և այլն), երբ տաքանում է.

S + O 2 → SO 2,

C + O 2 → CO 2,

2H 2 + O 2 → H 2 O,

4P + 5O 2 → 2P 2 O 5,

Si + O 2 → SiO 2 և այլն:

Թթվածնի O2-ի հետ կապված գրեթե բոլոր ռեակցիաները էկզոթերմիկ են, հազվադեպ բացառություններով, օրինակ.

N2+O2 → 2NO–Ք

Այս ռեակցիան տեղի է ունենում 1200 o C-ից բարձր ջերմաստիճանում կամ էլեկտրական լիցքաթափման ժամանակ:

Թթվածինն ունակ է օքսիդացնելու բարդ նյութեր, օրինակ.

2H 2 S + 3O 2 → 2SO 2 + 2H 2 O (ավելորդ թթվածին),

2H 2 S + O 2 → 2S + 2H 2 O (թթվածնի պակաս),

4NH 3 + 3O 2 → 2N 2 + 6H 2 O (առանց կատալիզատորի),

4NH 3 + 5O 2 → 4NO + 6H 2 O (Pt կատալիզատորի առկայության դեպքում),

CH 4 (մեթան) + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O,

4FeS 2 (պիրիտ) + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2:

Հայտնի են միացություններ, որոնք պարունակում են երկօքսիգենիլ կատիոն O 2 +, օրինակ՝ O 2 + - (այս միացության հաջող սինթեզը դրդեց Ն. Բարթլետին փորձել ստանալ իներտ գազերի միացություններ)։

Օզոն

Օզոնը քիմիապես ավելի ակտիվ է, քան O2 թթվածինը: Այսպիսով, օզոնը Kl լուծույթում օքսիդացնում է յոդ - I իոնները.

O 3 + 2Kl + H 2 O = I 2 + O 2 + 2KOH

Օզոնը խիստ թունավոր է և թունավոր հատկություններավելի ուժեղ, քան, օրինակ, ջրածնի սուլֆիդը: Այնուամենայնիվ, բնության մեջ մթնոլորտի բարձր շերտերում պարունակվող օզոնը հանդես է գալիս որպես Երկրի վրա ողջ կյանքի պաշտպանիչ արևի վնասակար ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումից: Օզոնային բարակ շերտը կլանում է այդ ճառագայթումը և այն չի հասնում Երկրի մակերեսին։ Ժամանակի ընթացքում այս շերտի հաստության և ծավալի զգալի տատանումներ կան (այսպես կոչված օզոնային փոսը դեռ պարզված չէ):

Թթվածնի կիրառում Օ 2. ակտիվացնել չուգունի և պողպատի արտադրության գործընթացները գունավոր մետաղների հալեցման ժամանակ՝ որպես օքսիդացնող նյութ տարբեր նյութերում. քիմիական արտադրություն, սուզանավերի վրա կենսապահովման համար, որպես օքսիդիչ հրթիռային վառելիք(հեղուկ թթվածին), բժշկության մեջ, մետաղների եռակցման և կտրման մեջ։

Օզոնի կիրառում O 3:խմելու ջրի ախտահանման համար, Կեղտաջրեր, օդ, գործվածքների սպիտակեցման համար։

Ներառված է հիմնական ենթախումբ VII խումբՖտոր, քլոր, բրոմ, յոդ և ասատին տարրերը կոչվում են հալոգեններ։ Այս անունը, որը բառացիորեն նշանակում է «աղ արտադրող», տարրերը տրվել են մետաղների հետ փոխազդելու ունակության համար՝ ձևավորելով բնորոշ աղեր, օրինակ՝ նատրիումի քլորիդ NaCl։

Հալոգենի ատոմների արտաքին էլեկտրոնային թաղանթը պարունակում է յոթ էլեկտրոն՝ երկուսը s-օրբիտալներում և հինգը՝ p-օրբիտալներում (ns2np5): Հալոգեններն ունեն զգալի էլեկտրոնային կապ: նրանց ատոմները հեշտությամբ միացնում են էլեկտրոնը՝ առաջացնելով միայնակ լիցքավորված բացասական իոններ էլեկտրոնային կառուցվածքըհամապատասխան ազնիվ գազը (ns2np6): Էլեկտրոններ ձեռք բերելու միտումը հալոգենները բնութագրում է որպես բնորոշ ոչ մետաղներ։ Արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի նման կառուցվածքը որոշում է հալոգենների մեծ նմանությունը միմյանց հետ, որը դրսևորվում է ինչպես նրանց քիմիական հատկություններով, այնպես էլ նրանց կազմած միացությունների տեսակներով և հատկություններով: Բայց, ինչպես ցույց է տալիս հալոգենների հատկությունների համեմատությունը, նրանց միջև զգալի տարբերություններ կան։

Խթանումով սերիական համար F - At շարքի տարրերը, ատոմային շառավիղները մեծանում են, էլեկտրաբացասականությունը նվազում է, և տարրերի ոչ մետաղական հատկությունները և օքսիդացման ունակությունը թուլանում են:

Ի տարբերություն այլ հալոգենների, իր միացություններում ֆտորը միշտ գտնվում է -1 օքսիդացման վիճակում, քանի որ այն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը բոլոր տարրերից: Մնացած հալոգենները ցուցադրվում են տարբեր աստիճաններօքսիդացում -1-ից մինչև +7.

Բացառությամբ որոշ օքսիդների, որոնք կքննարկվեն ստորև, բոլոր հալոգեն միացությունները համապատասխանում են կենտ օքսիդացման վիճակներին: Այս օրինաչափությունը պայմանավորված է Cl, Br, I և At ատոմներում զուգակցված էլեկտրոնների հաջորդական գրգռման հնարավորությամբ մինչև d-ենթամակարդակ, ինչը հանգեցնում է կովալենտային կապերի ձևավորմանը մասնակցող էլեկտրոնների թվի աճին մինչև 3,5: կամ 7.

Հալոգենի ատոմներից առաջացած պարզ նյութերի մոլեկուլները երկատոմ են։ F, Cl, Br, I, At շարքերում ատոմային շառավիղը մեծանում է, մոլեկուլների բևեռացումը մեծանում է: Արդյունքում մեծանում է միջմոլեկուլային ցրման փոխազդեցությունը, որն առաջացնում է հալոգենների հալման և եռման կետերի ավելացում։

Cl 2 - Br 2 -I 2 շարքում մոլեկուլում ատոմների միջև կապի ուժը աստիճանաբար նվազում է: Հալոգեն մոլեկուլներում կապի ուժի նվազումը դրսևորվում է ջերմության նկատմամբ նրանց դիմադրության նվազմամբ: Ֆտորը դուրս է ընկնում ընդհանուր օրինաչափությունատոմների միջև կապի ուժն իր մոլեկուլում ավելի քիչ է, իսկ աստիճանը մոլեկուլների ջերմային տարանջատումը ավելի բարձր է, քան քլորինը. Ֆտորի նման անոմալ հատկությունները կարելի է բացատրել նրա ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթում d-ենթաթևի բացակայությամբ։ Քլորի և այլ հալոգենների մոլեկուլում կան ազատ d-օրբիտալներ, հետևաբար ատոմների միջև կա լրացուցիչ դոնոր-ընդունիչ փոխազդեցություն, որն ամրացնում է կապը։

F 2 մոլեկուլի ձևավորման ժամանակ էլեկտրոնային էներգիայի նվազում է ձեռք բերվում 2p-AO-ի փոխազդեցության պատճառով ֆտորի ատոմների չզույգված էլեկտրոնների հետ (1 + 1 համակարգ)։ Միայնակ էլեկտրոնային զույգերի մնացած p-AO-ները կարելի է համարել քիմիական կապի առաջացմանը չմասնակցող։ Քիմիական կապը Cl 2 մոլեկուլում, ի լրումն 3d-AO քլորի ատոմների վալենտային ատոմների (1+1 համակարգ) նմանատիպ փոխազդեցության, ձևավորվում է նաև քլորի մեկ ատոմի միայնակ էլեկտրոնային զույգի 3p-AO փոխազդեցությունների շնորհիվ: մյուսի թափուր 3d-AO-ն (2+0 համակարգ): Արդյունքում, կապի կարգը C1 2 մոլեկուլում ավելի մեծ է, քան F 2 մոլեկուլում, և քիմիական կապ- ավելի ուժեղ:

Հալոգենները, շնորհիվ իրենց բարձր քիմիական ակտիվության, բնության մեջ հանդիպում են բացառապես կապված վիճակում՝ հիմնականում հիդրոհալաթթուների աղերի տեսքով։

Ֆտորինբնության մեջ հայտնաբերված ամենից հաճախ ֆտորսպաթ հանքանյութի CaF 2 տեսքով:

Ամենակարևոր բնական միացությունը քլորիննատրիումի քլորիդ է (սեղանի աղ) NaCl, որը ծառայում է որպես հիմնական հումք այլ քլորային միացությունների արտադրության համար։

Բոլոր հալոգեններն ունեն շատ սուր հոտ: Նրանց ներշնչումը, նույնիսկ փոքր քանակությամբ, ուժեղ գրգռում է առաջացնում։ շնչառական ուղիներըև լորձաթաղանթի բորբոքում: Ավելին զգալի քանակությամբհալոգենները կարող են առաջացնել ծանր թունավորումներ:

Հալոգենները համեմատաբար փոքր-ինչ լուծելի են ջրում։ Ջրի մեկ ծավալը սենյակային ջերմաստիճանում լուծվում է մոտ 2,5 ծավալ քլորին . Այս լուծույթը կոչվում է քլորաջուր:

Ֆտորինչի կարող լուծվել ջրի մեջ, քանի որ այն ակտիվորեն քայքայվում է.

2F 2 + 2H 2 0 = 4HF + 0 2

Ֆտոր և քլորինտենսիվ արձագանքում են բազմաթիվ օրգանական լուծիչների՝ ածխածնի դիսուլֆիդի, էթիլային սպիրտ, դիէթիլ եթեր, քլորոֆորմ, բենզոլ։

Քիմիական հատկություններհալոգեններ.

Ազատ հալոգենները չափազանց բարձր քիմիական ակտիվություն են ցուցաբերում: Նրանք շփվում են գրեթե բոլորի հետ պարզ նյութեր. Հալոգենները մետաղների հետ համադրող ռեակցիաները տեղի են ունենում հատկապես արագ և մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ։

2Na + C1 2 = 2NaCl:

Այրվում են պղինձը, անագը և շատ այլ մետաղներ քլորի մեջ, առաջացնելով համապատասխան աղեր։ Այս բոլոր դեպքերում մետաղի ատոմները հրաժարվում են էլեկտրոններից, այսինքն՝ օքսիդանում են, իսկ հալոգենի ատոմները ստանում են էլեկտրոններ, այսինքն՝ կրճատվում։ Էլեկտրոններ կցելու այս ունակությունը, որը հստակ արտահայտված է հալոգենի ատոմներում, նրանց բնորոշ քիմիական հատկությունն է։ Հետևաբար, հալոգենները շատ էներգետիկ օքսիդացնող նյութեր են:

Հալոգենների օքսիդացնող հատկությունները դրսևորվում են նաև նրանց հետ փոխազդեցության ժամանակ բարդ նյութեր. Բերենք մի քանի օրինակ։

1. Երբ քլորն անցնում է երկաթի (II) քլորիդի լուծույթով, վերջինս օքսիդացվում է երկաթի (III) քլորիդի, ինչի արդյունքում լուծույթը գունատ կանաչից դառնում է դեղին.

2FeCl 2 + C1 2 = 2FeCl 3

Քիմիական ակտիվություն ֆտորիդբացառիկ բարձր. Ալկալիական մետաղները, կապարը և երկաթը բոցավառվում են ֆտորային մթնոլորտում սենյակային ջերմաստիճանում։ Սառը ժամանակ ֆտորը չի ազդում որոշ մետաղների վրա (Al, Fe, Ni. Cu, Zn), քանի որ այն ձևավորվում է դրանց մակերեսի վրա: պաշտպանիչ շերտֆտորիդ Այնուամենայնիվ, երբ տաքացվում է, ֆտորը փոխազդում է բոլոր մետաղների, այդ թվում՝ ոսկու և պլատինի հետ։

Ֆտորը փոխազդում է բազմաթիվ ոչ մետաղների հետ (ջրածին, յոդ, բրոմ, ծծումբ, ֆոսֆոր, մկնդեղ, անտիմոն, ածխածին, սիլիցիում, բոր) ցրտին. ռեակցիաները տեղի են ունենում պայթյունով կամ բոցի ձևավորմամբ.

H 2 (գ) + F 2 (գ) = 2HF (գ)

Si(K) + 2F 2 (r) = SiF 4 (r)

S(K) + 3F 2 (r) = SF 6 (r)

Երբ տաքացվում է, քլորը, կրիպտոնը և քսենոնը միանում են ֆտորին, օրինակ՝ Xe(g) + F 2 tr) = XeF 2 (r)

Ֆտորն ուղղակիորեն չի փոխազդում միայն թթվածնի, ազոտի և ածխածնի հետ (ադամանդի տեսքով):

Ֆտորի փոխազդեցությունը բարդ նյութերի հետ տեղի է ունենում շատ ակտիվ։ Նրա մթնոլորտում այրվում են կայուն նյութեր, ինչպիսիք են ապակին (բամբակի բուրդի տեսքով) և ջրի գոլորշին.

Si0 2 (k) + 2F 2 (r) = SiF 4 (r) + 0 2 (գ)

2H 2 0 (գ) + 2F 2 (r) = 4HF (r) + 0 2 (գ)

Ազատ քլորը նույնպես շատ բարձր քիմիական ակտիվություն է ցուցաբերում, թեև ավելի քիչ, քան ֆտորինը: Այն ուղղակիորեն փոխազդում է բոլոր պարզ նյութերի հետ, բացառությամբ թթվածնի, ազոտի և ազնիվ գազերի։ Ոչ մետաղները, ինչպիսիք են ֆոսֆորը, մկնդեղը, անտիմոնը և սիլիցիումը, արձագանքում են քլորի հետ նույնիսկ ցածր ջերմաստիճաններում. այն առանձնանում է մեծ թվովջերմություն. Քլորի փոխազդեցությունը նատրիումի ակտիվ մետաղների հետ տեղի է ունենում ակտիվորեն,կալիում, մագնեզիում և այլն: Սենյակային ջերմաստիճանում, առանց լուսավորության, քլորը գործնականում չի փոխազդում ջրածնի հետ, բայց երբ տաքացվում է կամ վառվում է: արևի լույսռեակցիան ընթանում է շղթայական մեխանիզմի միջոցով՝ պայթյունով։

Անդորրագիր.

Ֆտորինբարձր էլեկտրաբացասականության շնորհիվ միացություններից կարող է մեկուսացվել միայն էլեկտրոլիզի միջոցով (KF+2HF բաղադրության հալոցքը ենթարկվում է էլեկտրոլիզի։ Էլեկտրոլիզը կատարվում է նիկելային տարայում, որը կաթոդն է, իսկ ածուխը ծառայում է որպես անոդ) .

Քլորներկայումս մեծ քանակությամբ ստացվում են նատրիումի կամ կալիումի քլորիդների ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզով։

Լաբորատորիաներում քլորն արտադրվում է աղաթթվի վրա տարբեր օքսիդացնող նյութերի ազդեցությամբ։

Мn0 2 + 4НС1 = МnС1 2 + С1 2 + 2Н 2 0:

Հալոգենների միացություններ ջրածնի հետ.

Ջրածնի հալոգենրիդի մոլեկուլների քիմիական կապը բևեռային կովալենտ է. ընդհանուր էլեկտրոնային զույգը տեղափոխվում է հալոգենի ատոմ, քանի որ այն ավելի էլեկտրաբացասական է: Հալոգենաջրածնի մոլեկուլներում քիմիական կապի ուժը բնականաբար նվազում է HF - HC1 - HBr - HI շարքում.

Անցման ժամանակ, օրինակ, HF-ից դեպի HI, ջրածնի և հալոգենի ատոմների էլեկտրոնային ամպերի համընկնման աստիճանը նվազում է, և համընկնման շրջանը գտնվում է հալոգենի ատոմի միջուկից ավելի մեծ հեռավորության վրա և ավելի ուժեղ է զննում. միջանկյալ էլեկտրոնային շերտերի ավելացում: Բացի այդ, F - Cl - Br - I շարքում հալոգենի ատոմի էլեկտրաբացասականությունը նվազում է։ Հետևաբար, HF մոլեկուլում ջրածնի ատոմի էլեկտրոնային ամպը մեծ չափով տեղաշարժվում է դեպի հալոգենի ատոմ, իսկ HC1, HBr և HI մոլեկուլներում՝ ավելի ու ավելի քիչ։ Սա նաև հանգեցնում է փոխազդող էլեկտրոնային ամպերի համընկնման նվազմանը և դրանով իսկ թուլացնում է ատոմների միջև կապը:

Ջրածնի հալոգենիդները շատ լուծելի են ջրի մեջ։ 0 °C ջերմաստիճանում ջրի մեկ ծավալը լուծվում է մոտ 500 ծավալ NS1, 600 ծավալ HBr և մոտ 425 ծավալ HI (10 °C-ում); ջրածնի ֆտորիդխառնվում է ջրի հետ ցանկացած հարաբերակցությամբ:

Ջրածնի հալոգենիդների տարրալուծումը ուղեկցվում է դրանց թթվային դիսոցացմամբ և միայն ջրածնի ֆտորիդտարանջատվել է համեմատաբար թույլ, մինչդեռ մնացածները ամենաուժեղ թթուներից են։

Բացասական ջրածնի հալոգեն իոններ, բացառությամբ fgorid-իոններն ունեն վերականգնող հատկություններ, որոնք աճում են Cl-, Br_, I- կարգով:

Քլորիդ իոնը օքսիդացված է տորուս, կալիումի պերմանգանատ, մանգանի երկօքսիդ և այլ ուժեղ օքսիդացնող նյութեր, օրինակ.

16NS1 + 2KMp0 4 = 5S1 2 + 2KS1 + 2MnS1 2 + 8N 2 0:

Ջրի մեջ ֆտորաջրածնի լուծույթը կոչվում է ֆտորաթթու. Այս անունը գալիս է ֆտորսպինից, որից սովորաբար ստացվում է ջրածնի ֆտորիդ՝ խտացված ծծմբաթթվի ազդեցությամբ.

CaF 2 + H 2 S0 4 = CaS0 4 + 2HF:

Ջրածնի ֆտորիդը փոխազդում է մետաղների մեծ մասի հետ։ Սակայն շատ դեպքերում ստացված աղը փոքր-ինչ լուծելի է, ինչի արդյունքում մետաղի մակերեսին պաշտպանիչ թաղանթ է առաջանում։

Ֆտորաջրածնի և ֆտորաջրածնային թթվի ուշագրավ հատկությունը սիլիցիումի երկօքսիդի հետ փոխազդելու ունակությունն է, որը ապակու մի մասն է. Արդյունքում ձևավորվում է գազային սիլիցիումի ֆտորիդ SiF 4.

Si0 2 + 4HF = SiF 4 + 2H 2 0:

Հիդրոքլորային թթուստացվում է ջրածնի քլորիդը ջրում լուծելով։ Ներկայումս հիմնական ճանապարհը արդյունաբերական արտադրությունՋրածնի քլորիդը ջրածնից և քլորից դրա սինթեզի գործընթացն է.

H 2 (g) + C1 2 (G) = 2HC1 (G),

Մեծ քանակությամբ HCl-ը նույնպես ստացվում է որպես քլորացման կողմնակի արտադրանք օրգանական միացություններըստ դիագրամի

RH + C1 2 = RC1 + HC1,

Հալոգենները թթվածնի հետ առաջացնում են մի շարք միացություններ։ Սակայն այս բոլոր միացությունները անկայուն են և ստացվում են ոչ թե թթվածնի հետ հալոգենների ուղղակի փոխազդեցությամբ, այլ միայն անուղղակի։ Հալոգենների թթվածնային միացությունների նման առանձնահատկությունները համապատասխանում են այն փաստին, որ դրանք գրեթե բոլորը բնութագրվում են դրական արժեքներԳիբսի ձևավորման ստանդարտ էներգիա:

Թթվածին պարունակող հալոգեն միացություններից թթվածնային թթուների աղերը ամենակայունն են, իսկ օքսիդներն ու թթուները՝ ամենաքիչ կայունը։ Բոլոր թթվածին պարունակող միացություններում հալոգենները, բացի ֆտորից, դրսևորում են դրական օքսիդացման աստիճան՝ հասնելով յոթի:

OF 2 թթվածնի ֆտորիդը կարելի է պատրաստել՝ ֆտորը փոխանցելով սառեցված 2% NaOH լուծույթի մեջ: Ռեակցիան ընթանում է հետևյալ հավասարման համաձայն.

2F 2 + 2NaOH = 2NaF + H 2 0 + OF 2

Ինչպես արդեն նշվեց, թթվածնային միացություններ քլորինկարելի է ձեռք բերել միայն անուղղակի մեթոդներով: Եկեք սկսենք դրանց առաջացման ուղիների դիտարկումը քլորի հիդրոլիզի գործընթացով, այսինքն՝ քլորի և ջրի միջև շրջելի ռեակցիայով։

S1 2 (p) + N 2 0 (F)<->HC1(R) + HClO(R)

որի արդյունքում առաջանում է աղաթթու և հիպոքլորային թթու NOS1.

Տոմս 16

Ջրածնի քիմիա

Ջրածինը ունի երեք իզոտոպ՝ պրոտիում, դեյտերիում կամ D, և տրիտում կամ T։ Նրանց զանգվածային թիվը 1, 2 և 3 է։ Պրոտիումը և դեյտերիումը կայուն են, տրիտումը ռադիոակտիվ է։

Ջրածնի մոլեկուլը բաղկացած է երկու ատոմից։

Ազատ վիճակում ջրածինը Երկրի վրա հանդիպում է միայն փոքր քանակությամբ։ Երբեմն այն այլ գազերի հետ միասին արտազատվում է հրաբխային ժայթքման ժամանակ, ինչպես նաև նավթի արդյունահանման ժամանակ հորատանցքերից։Բայց միացությունների տեսքով ջրածինը շատ տարածված է։

Արդյունաբերության մեջ ջրածինը ստանում են հիմնականում բնական գազ. Հիմնականում մեթանից բաղկացած այս գազը խառնվում է ջրի գոլորշու և թթվածնի հետ։ Երբ կատալիզատորի առկայության դեպքում գազերի խառնուրդը տաքացվում է մինչև 800-900 ° C, տեղի է ունենում ռեակցիա, որը սխեմատիկորեն կարող է ներկայացվել հավասարմամբ.

2CH 4 + 0 2 + 2H 2 0 = 2C0 2 + 6H 2:

Լաբորատորիաներում ջրածինը ստացվում է հիմնականում NaOH-ի կամ KOH-ի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի միջոցով էլեկտրական հաղորդունակություն. Էլեկտրոդները սովորաբար պատրաստվում են նիկելի թիթեղներից: Այս մետաղը չի կոռոզիայի ենթարկվում ալկալային լուծույթներում, նույնիսկ որպես անոդ: Անհրաժեշտության դեպքում ստացված ջրածինը մաքրվում է ջրի գոլորշիներից և թթվածնի հետքերից: Մյուս լաբորատոր մեթոդներից ամենատարածված մեթոդը ջրածնի անջատումն է ծծմբի կամ լուծույթներից. աղաթթուցինկի ազդեցությունը նրանց վրա:

Ջրածնի հատկությունները և կիրառությունները.

Ջրածինը անգույն, անհոտ գազ է։ Ջրածինը շատ քիչ է լուծվում ջրում, սակայն որոշ մետաղներում, օրինակ՝ նիկելում, պալադիումում, պլատինում, այն լուծվում է զգալի քանակությամբ։

Մետաղներում ջրածնի լուծելիությունը կապված է մետաղների միջով ցրվելու ունակության հետ։ Բացի այդ, լինելով ամենաթեթև գազը, ջրածինը ունի ամենաբարձր դիֆուզիայի արագությունը՝ նրա մոլեկուլները ավելի արագ, քան մոլեկուլներըմնացած բոլոր գազերը տարածվում են մեկ այլ նյութի միջավայրում և անցնում դրա միջով տարբեր տեսակներմիջնորմներ. Նրա դիֆուզիայի ունակությունը հատկապես մեծ է, երբ բարձր արյան ճնշումև բարձր ջերմաստիճան:

Ջրածնի քիմիական հատկությունները հիմնականում պայմանավորված են նրա ատոմի ունակությամբ՝ հրաժարվելու իր միակ հասանելի էլեկտրոնից և դառնալու դրական լիցքավորված իոն։ Այս դեպքում ի հայտ է գալիս ջրածնի ատոմի մի առանձնահատկություն, որն այն տարբերում է մյուս բոլոր տարրերի ատոմներից՝ վալենտային էլեկտրոնի և միջուկի միջև միջանկյալ էլեկտրոնների բացակայությունը։

Ջրածնի իոնը, որը ձևավորվել է ջրածնի ատոմի կողմից էլեկտրոնի կորստի արդյունքում, պրոտոն է, որի չափը մի քանի կարգի մեծության է. ավելի փոքր չափսմնացած բոլոր տարրերի կատիոնները։ Հետևաբար պրոտոնի բևեռացման ազդեցությունը շատ ուժեղ է, ինչի հետևանքով ջրածինը չի կարողանում առաջացնել իոնային միացություններ, որոնցում կգործեր որպես կատիոն։ Նրա միացությունները, նույնիսկ ամենաակտիվ ոչ մետաղների հետ, ինչպիսին է ֆտորը, բևեռային կովալենտային կապերով նյութեր են։

Ջրածնի ատոմն ունակ է ոչ միայն նվիրաբերել, այլեւ մեկ էլեկտրոն ստանալ։ Սա առաջացնում է բացասական լիցքավորված ջրածնի իոն էլեկտրոնային պատյանհելիումի ատոմ. Նման իոնների տեսքով ջրածինը հանդիպում է որոշ ակտիվ մետաղների միացություններում։ Այսպիսով, ջրածինը ունի երկակի քիմիական բնույթ՝ ցուցաբերելով ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ վերականգնող հատկություններ։ Ռեակցիաների մեծ մասում այն ​​հանդես է գալիս որպես վերականգնող նյութ՝ առաջացնելով միացություններ, որոնցում նրա օքսիդացման աստիճանը +1 է։ Բայց ակտիվ մետաղների հետ ռեակցիաներում այն ​​հանդես է գալիս որպես օքսիդացնող նյութ. մետաղների հետ միացություններում նրա օքսիդացման աստիճանը -1 է:

Այսպիսով, հրաժարվելով մեկ էլեկտրոնից՝ ջրածինը նմանություններ է ցույց տալիս պարբերական համակարգի առաջին խմբի մետաղների հետ, և էլեկտրոն ավելացնելով։ - յոթերորդ խմբի ոչ մետաղներով. Հետևաբար, ջրածինը ներս է պարբերական աղյուսակսովորաբար տեղադրվում են կամ առաջին խմբում և միևնույն ժամանակ յոթերորդում փակագծերում, կամ յոթերորդ խմբում և առաջինում փակագծերում:

Մետաղների հետ ջրածնի միացությունները կոչվում են հիդրիդներ:

Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների հիդրիդները աղեր են: այսինքն՝ դրանցում մետաղի և ջրածնի միջև քիմիական կապը իոնային է: Երբ ջուրը գործում է դրանց վրա, տեղի է ունենում ռեդոքս ռեակցիա, որի ժամանակ հիդրիդ իոն H - գործում է որպես վերականգնող նյութ, իսկ ջրի ջրածինը գործում է որպես օքսիդացնող նյութ.

N - - e~ = N 0; H20 + e - = H° + OH - .

Ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է ջրածին և հիմք։ Օրինակ, կալցիումի հիդրիդը փոխազդում է ջրի հետ՝ համաձայն հավասարման.

CaH 2 + 2H 2 0 = 2H 2 + Ca (OH) 2:

Եթե ​​դուք վառված լուցկի եք բերում ինչ-որ նեղ անցքից դուրս եկող ջրածնի հոսքի մեջ, ապա ջրածինը բռնկվում և այրվում է ոչ լուսավոր բոցով, առաջացնելով ջուր.

2H 2 + 0 2 = 2H 2 0:

ժամը ցածր ջերմաստիճաններՋրածինը և թթվածինը գործնականում չեն փոխազդում։ Եթե ​​երկու գազերն էլ խառնեք և թողնեք խառնուրդը, ապա նույնիսկ մի քանի տարի անց չեք կարող դրա մեջ ջրի նույնիսկ նշաններ հայտնաբերել։

Ցածր ջերմաստիճաններում ջրածնի և թթվածնի փոխազդեցության ցածր արագությունը պայմանավորված է բարձր էներգիաայս ռեակցիայի ակտիվացում: Ջրածնի և թթվածնի մոլեկուլները շատ ուժեղ են. սենյակային ջերմաստիճանում դրանց միջև բախումների ճնշող մեծամասնությունը անարդյունավետ է: Միայն բարձր ջերմաստիճանի դեպքում, երբ բախվող մոլեկուլների կինետիկ էներգիան մեծանում է, որոշ մոլեկուլային բախումներ են դառնում արդյունավետ և հանգեցնում ակտիվ կենտրոնների ձևավորմանը:

Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ջրածինը կարող է թթվածին հեռացնել բազմաթիվ միացություններից, ներառյալ մետաղական օքսիդների մեծ մասը: Օրինակ, եթե ջրածինը անցնում է տաք պղնձի օքսիդի վրայով, պղինձը կրճատվում է.

CuO + H 2 = Cu + H 2 0:

Ատոմային ջրածին.Բարձր ջերմաստիճաններում ջրածնի մոլեկուլները տարանջատվում են ատոմների.

Հ 2<=>2N.

Այս ռեակցիան կարող է իրականացվել, օրինակ, վոլֆրամի մետաղալարը հոսանքով տաքացնելով խիստ հազվադեպ ջրածնի մթնոլորտում: Ռեակցիան շրջելի է, և որքան բարձր է ջերմաստիճանը, այնքան հավասարակշռությունը տեղափոխվում է դեպի աջ։

Ատոմային ջրածինը նույնպես արտադրվում է լռության ազդեցությամբ էլեկտրական լիցքաթափումմոլեկուլային ջրածնի վրա մոտ 70 Պա ճնշման տակ։ Այս պայմաններում առաջացած ջրածնի ատոմներն անմիջապես չեն միանում մոլեկուլների, ինչը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել դրանց հատկությունները։

Երբ ջրածինը քայքայվում է ատոմների, մեծ քանակությամբ ջերմություն է կլանում.

N 2 (գ) = 2H (G)

Այստեղից պարզ է դառնում, որ ջրածնի ատոմները պետք է շատ ավելի ակտիվ լինեն, քան նրա մոլեկուլները։ Որպեսզի մոլեկուլային ջրածինը մտնի ցանկացած ռեակցիայի մեջ, մոլեկուլները պետք է տրոհվեն ատոմների, ինչը պահանջում է մեծ քանակությամբ էներգիայի ծախս։ Ատոմային ջրածնի ռեակցիաներում նման էներգիայի ծախս չի պահանջվում։

Իրոք, ատոմային ջրածինը արդեն սենյակային ջերմաստիճանում նվազեցնում է շատ մետաղական օքսիդներ և ուղղակիորեն միանում է ծծմբի, ազոտի և ֆոսֆորի հետ։ թթվածնով առաջացնում է ջրածնի պերօքսիդ։

Ջրածնի պերօքսիդ.

Ջրածնի պերօքսիդը (պերօքսիդ) անգույն օշարակային հեղուկ է։ Սա շատ փխրուն նյութ է, որը կարող է պայթուցիկ կերպով քայքայվել ջրի և թթվածնի մեջ՝ ազատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն.

2H 2 0 2(W) - 2H 2 O (W) + 0 2(G)

Ջրածնի պերօքսիդի ջրային լուծույթները ավելի կայուն են. զով տեղում դրանք կարելի է բավականին երկար պահել։

Ջրածնի պերօքսիդը ձևավորվում է որպես միջանկյալ արտադրանք ջրածնի այրման ժամանակ, սակայն բարձր ջերմաստիճանիջրածնի բոցը անմիջապես քայքայվում է ջրի և թթվածնի: Այնուամենայնիվ, եթե դուք ջրածնի բոցն ուղղում եք սառույցի մի կտորի վրա, ստացված ջրի մեջ կարող են հայտնաբերվել ջրածնի պերօքսիդի հետքեր:

Ջրածնի պերօքսիդը նույնպես առաջանում է թթվածնի վրա ատոմային ջրածնի ազդեցությամբ։

Ջրածնի պերօքսիդում ջրածնի ատոմները կովալենտային կապով կապված են թթվածնի ատոմների հետ, որոնց միջև կա նաև պարզ կապ։ Ջրածնի պերօքսիդի կառուցվածքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կառուցվածքային բանաձևով՝ H - O-O - H:

H 2 0 2 մոլեկուլներն ունեն զգալի բևեռականություն, ինչը նրանց տարածական կառուցվածքի հետևանք է։

Ջրածնի պերօքսիդն ուղղակիորեն փոխազդում է որոշ հիմքերի հետ՝ առաջացնելով աղեր։ Այսպիսով, երբ ջրածնի պերօքսիդը գործում է ջրի լուծույթբարիումի հիդրօքսիդը նստեցնում է ջրածնի պերօքսիդի բարիումի աղը.

Ba(OH) 2 + H 2 0 2 = Ba0 2 + 2H 2 0:

Ջրածնի պերօքսիդի աղերը կոչվում են պերօքսիդներ կամ պերօքսիդներ: Դրանք բաղկացած են դրական լիցքավորված մետաղական իոններից և բացասական լիցքավորված O 2- իոններից։ Ջրածնի պերօքսիդում թթվածնի օքսիդացման վիճակը - 1 է, հետևաբար ջրածնի պերօքսիդն ունի և՛ օքսիդացնող, և՛ վերականգնող նյութի հատկություններ, այսինքն՝ այն ցուցադրում է օքսիդացման կրկնակիություն: Այնուամենայնիվ, այն ավելի շատ բնութագրվում է օքսիդացնող հատկություններով, քանի որ ստանդարտ ներուժը էլեկտրաքիմիական համակարգ

Н 2 0 2 + 2Н + + 2е~ = 2Н 2 0,

Ռեակցիաների օրինակներ, որոնցում H 2 0 2-ը ծառայում է որպես օքսիդացնող նյութ, ներառում է կալիումի նիտրիտի օքսիդացումը.

KNO 2 + H 2 0 2 = KN0 3 + H 2 O

և յոդի տարանջատումը կալիումի յոդիդից.

2KI + H 2 0 2 = I 2 + 2KON:

Որպես ջրածնի պերօքսիդի վերականգնողական ունակության օրինակ՝ մենք նշում ենք H 2 0 2 ռեակցիան արծաթի օքսիդի հետ (I)

Ag 2 0 + H 2 0 2 = 2Ag + H 2 0 + 0 2,