Почему выделяющийся атомарный водород сразу превращается в молекулярный кратко
Обновлено: 04.07.2024
Ключевое различие - атомарный водород и образующийся водород
Водород - химический элемент. Это первый химический элемент, который можно найти в периодической таблице элементов (в группе 1, период 1). Каждый химический элемент имеет свой собственный символ. Химический символ водорода - H. Любой изотоп водорода содержит один протон в своем атомном ядре. Следовательно, атомный номер водорода равен 1. Это самый легкий элемент, который можно найти на Земле. Атомарный водород и возникающий водород - это два термина, которые используются в химии для обозначения одного и того же водородного элемента в разных приложениях. Ключевое различие между атомарным водородом и возникающим водородом состоит в том, что один атом водорода или водорода, полученный диссоциацией молекулярного водорода, известен как атомарный водород, тогда как образующийся водород относится к водороду, который высвобождается во время химической реакции.
1. Обзор и основные отличия
2. Что такое атомарный водород
3. Что такое зарождающийся водород
4. Сходства между атомарным водородом и образующимся водородом.
5. Параллельное сравнение - атомарный водород и образующийся водород в табличной форме
6. Резюме
Что такое атомарный водород?
Водород, полученный диссоциацией молекулярного водорода, известен как атомарный водород. Следовательно, атомарный водород - это изолированный водород. Атом водорода содержит один положительно заряженный протон в ядре и отрицательно заряженный электрон, связанный с ядром посредством кулоновских сил. Если принять во внимание наличие атомарного водорода, около 70-75% нормальной материи во Вселенной составляет атомарный водород.
Атомарный водород очень редко встречается в земной коре из-за его высокой реакционной способности и энергии. Атомарный водород имеет тенденцию образовывать молекулярный водород (H2) или другие соединения, чтобы получить более низкое энергетическое состояние, которое является стабильным.
Атомарный водород можно найти в трех основных изотопах. Изотопы - это атомы одного и того же химического элемента, которые имеют одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов (или нейтронов отсутствуют). Есть три основных изотопа: протий, дейтерий и тритий. В атомном ядре Протия нет нейтронов; Дейтерий имеет один нейтрон, а тритий - два. Протий - самый распространенный изотоп.
Единственный электрон в атомарном водороде занят s-орбитали. Атомарный водород способен образовывать сигма-ковалентные связи, но не пи-связи, поскольку р-орбитали отсутствуют. Ионная форма атомарного водорода - ион водорода, у которого отсутствует электрон. Это катион. Химический символ иона водорода - H. + .
Получение атомарного водорода
Есть два метода получения атомарного водорода.
Реакции термической диссоциации
- Здесь молекулярный водород (H2) нагревается до очень высокой температуры примерно на 500 ° C. Затем молекулы водорода диссоциируют на атомарный водород. Однако это все еще теоретический подход.
Метод электрического разряда
- Это делается при давлении 0,1 - 1,00 мм рт. Ст. В электроразрядной трубке. Система работает на молекулярном водороде (газообразный водород). Для изготовления электрического ковчега используются вольфрамовые электроды.
Что такое зарождающийся водород?
Zn + 2HCl → ZnCl2 + 2 [H]
Что общего между атомарным водородом и возникающим водородом?
- Оба являются изолированными атомарными состояниями водорода.
- Оба вида очень реактивны и энергичны.
В чем разница между атомарным водородом и возникающим водородом?
Атомарный водород против возникающего водорода
Заключение - атомарный водород против возникающего водорода
При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:
Вследствие большой прочности и высокой энергии диссоциации (436 кДж/моль) распад молекул водорода на атомы происходит в заметной степени лишь при 2000 °C степень диссоциации 0,1%. Осуществить эту реакцию можно, например, раскаляя током вольфрамовую проволоку в атмосфере сильно разреженного водорода. Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. Так, при 2500 °C степень диссоциации водорода 0,13%, при 3000 °C 9%, при 4000 °C 62,5%, а при 5000 °C 94,7% (при давлении 101325 Па).
Атомарный водород можно получить не только термической диссоциацией молекулярного водорода или при химических реакциях, но также и действием тихого (тлеющего) электрического разряда или ультрафиолетового излучения на молекулярный водород, находящийся под давлением около 70 Па.
Атомарный водород существует около 1 секунды. Сравнительная устойчивость атомарного водорода обусловлена тем, что двойные столкновения атомов водорода не приводят к образованию молекул водорода, т.к. возникают неустойчивые частицы, имеющие избыточную энергию. Эти частицы мгновенно распадаются вновь с образованием атомов водорода. Для образования молекул водорода необходимо столкновение трех атомов водорода (или столкновение со стенкой сосуда, примесями), чтобы выделяющаяся при образовании водорода энергия была сообщена в виде кинетической энергии третьему атому или молекуле (т.н. тройное соударение), который уходит из сферы реакции. Поэтому атомы водорода обычно претерпевают миллионы столкновений прежде, чем образуют устойчивую молекулу. Практически промежуток времени, в течение которого половинное число атомов соединиться в молекулы составляет, примерно, 1/3 сек.
При разложении водорода на атомы поглощается большое количество теплоты:
H2(г) = 2H(г) ΔH = 436 кДж/моль
Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее его молекул. Чтобы молекулярный водород вступил в какую-либо реакцию, молекулы должный распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется. См. химические свойства водорода.
Однако если и углероду, и кислороду изощренная человеческая фантазия иногда все же находит замену, то ничто не сможет заменить водород . Дело в том, что у всех элементов есть аналоги, а у водорода — нет. Ядро этого атома — элементарная частица, и это не может не сказываться на свойствах атома.
И вот что получается. Скажем, в молекуле воды обе валентности атома кислорода насыщены и, казалось бы, между двумя молекулами никакой дополнительной связи не может. Но когда атом водорода одной молекулы воды приближается к атому кислорода другой молекулы, то между протоном и электронной оболочкой кислорода начинает действовать сила дополнительного притяжения, и образуется особая, так называемая водородная связь .
Такие связи раз в двадцать слабее обычных, но все же роль их огромна. Взять, к примеру, ту же самую воду: многие ее удивительные свойства определяются именно необычайно развитыми водородными связями. Попробуйте хотя бы предсказать ее температуру плавления, основываясь на константах соединений водорода с соседями кислорода по периодической системе — азотом и фтором или аналогами — серой и селеном.
Аммиак плавится при —77,7° С, фтористый водород при — 92,3° С; следовательно, вода, вроде бы, должна иметь промежуточную температуру плавления около —85° С. Селенистый водород плавится при —64° С, сероводород при —82,9° С; следовательно, точка плавления воды, как аналогичного производного с меньшим молекулярным весом, должна быть еще ниже… Но нет, ее действительная температура плавления оказывается почти на сотню градусов выше предсказанной теоретически, и виной тому— слабые, по многочисленные межмолекулярные водородные связи, которые кислород в силу специфического строения электронной оболочки способен образовывать в значительно большей мере, чем азот , фтор , сера или селен .
Водородные связи лежат в основе самых тонких явлений жизнедеятельности. Например, именно благодаря этим связям ферменты способны специфически распознавать вещества , реакции которых они ускоряют. Дело в том, что белковая цепь каждого фермента имеет строго определенную пространственную конфигурацию, закрепленную множеством внутримолекулярных водородных связей между группировками атомов С=О и N—H
А в . не живой Природе ?
Какое место должен занимать водород в периодической системе? Казалось бы, нелепый вопрос: конечно, первое! Да, но в какую группу его поместить? Долгое время водород располагали над литием, поскольку у него один валентный электрон, как и у всех одновалентных металлов. (Кстати, и теплопроводность водорода для газа необычайно велика - молекулы водорода движутся значительно быстрее молекул других газов и поэтому интенсивнее переносят тепло.)
В современной таблице элементов водород помещают в VII группу, над фтором. Дело в том, что логика закона периодичности требует, чтобы заряд ядер элементов-аналогов первых трех периодов различался на восемь единиц; поэтому водород (порядковый номер 1) нужно рассматривать как аналог фтора (порядковый номер 9), а не как аналог лития (порядковый номер 3). И все же нужно помнить, что аналогия тут не полная: хотя водород, как и фтор, способен давать соединения с металлами (гидриды), ион водорода - это протон, голая элементарная частица, и его вообще нельзя сравнивать ни с какими другими ионами.
Атомарный водород это химический элемент который неустойчив почти сразу переходит в обычный водород выделяя при этом некоторую температуру.
Даже при обычной температуре проявляет восстановительные свойства, а также атомарный водород образует перекись водорода с кислородом.
Что такое атомарный водород
Если к раствору хлорного железа FеCl3 прибавить соляной кислоты и бросить в раствор кусочек цинка, то выделяющийся атомарный водород быстро превращает хлорное железо в хлористое FeCl2, о чем можно судить по переходу желтой окраски раствора в зеленую, свойственную хлористому железу:
При пропускании через раствор FeCl3 газообразного водорода, например из газометра, эта реакция не происходит.
Это предположение, высказанное еще в прошлом столетии, косвенно подтвердилось, когда удалось получить в свободном состоянии так называемый атомарный водород, т. е. водород, состоящий не из молекул Н2, а из отдельных атомов, и изучить его реакционную способность.
Как получают атомарный водород
При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:
Осуществить эту реакцию можно, например, накаливая током вольфрамовую проволочку в атмосфере сильно разреженного водорода.
Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. При 2000° количество диссоциировавших молекул составляет еще только 0,1%, при 3000° — 9%, при 4000° — 62,5%, при 5000° — 94,7%, т. е. диссоциация является почти полной.
Атомарный водород получается также при действии тихого электрического разряда на обыкновенный водород, находящийся под давлением около 0,5 мм.
Образующиеся в этих условиях атомы водорода не сразу соединяются обратно в молекулы, что дает возможность изучить их химические свойства.
Атомарный водород уже при обыкновенной температуре восстанавливает многие окислы металлов, непосредственно соединяется с серой, азотом и фосфором; с кислородом он образует перекись водорода.
При разложении водорода на атомы поглощается большое количество тепла, составляющее 105 ккал на 1 граммолекулу:
H2 ⇄ 2Н — 105 ккал
Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее, чем его молекулы. Чтобы обыкновенный водород вступил в какую-либо реакцию.
Его молекулы должны сперва распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется.
Применение
Атомарный водород применяют для резания высокотемпературных металлов например вольфрам, причем пламя используют не только для резки но и для их спаивания.
Применяется в медицине в качестве водородной терапии, особенно это свойство применяют в спортивной медицине в качестве ванн в состав воды входит молекулярный водород.
В производстве некоторых металлов и химически чистых химических веществ.
Как работают атомарные горелки
Тепло, затрачиваемое на разложение молекул водорода на атомы, выделяется обратно, когда эти атомы соединяются в молекулы.
На этом принципе основано устройство горелок, работающих на атомарном водороде (рис.). Струя водорода из баллона проходит через электрическую дугу, образующуюся между двумя вольфрамовыми электродами.
При этом молекулы водорода распадаются на атомы, которые снова соединяются в молекулы на небольшом расстоянии от дуги, образуя очень горячее пламя. Высокая температура пламени обусловливается в данном случае не горением водорода, а образованием его молекул из атомов.
Этот процесс особенно быстро протекает на поверхности различных металлов, которые таким путем могут быть нагреты до температуры выше 4000°.
В пламени атомарного водорода легко плавятся все металлы, даже самый тугоплавкий из них —вольфрам (темп. пл. 3380°).
Так как атомарный водород, кроме того, обладает сильной восстановительной способностью, то пламя его особенно пригодно для сварки металлов, подверженных окислению.
Статья на тему Атомарный водород
Похожие страницы:
Водород в природе Водород (Hydrogenium; ат. вес 1,008) в свободном состоянии встречается в природе лишь в незначительных количествах, главным образом.
Вытеснительный ряд металлов Бекетова Рассматривая способы получения водорода, мы уже отмечали, что одни металлы легко вытесняют из воды водород, другие —.
Простые эфиры Простыми эфирами называются органические соединения, молекулы которых состоят из двух углеводородных радикалов, связанных с атомом кислорода. Примером может.
Соединения фосфора с водородом и галогенами С водородом фосфор образует три соединения: РН3 — газообразный фосфористый водород, Р2Н4 — жидкий фосфористый.
Химическая символика Это название химических элементов в сокращенном виде, она имеет определенное количественное значение. Сочетание нескольких химических элементов обозначает сложную.
Надсерная кислота H2S2O8 При пропускании электрического тока через 50%-ный раствор серной кислоты на катоде выделяется водород, а на аноде ионы.
Частица быстро разрушается снова с образованием атомов водорода. Молекулы Водород образуется из атомов в так называемых тройных столкновениях. Третья частица несет избыточную энергию. Роль такой третьей чагутики Молекулы водорода, примеси и стенки кровеносных сосудов могут быть регенерированы. Почти выпускной- Ужасное время, когда половина атомов соединяется Кула, равное〜 ’ /
С образование молекул водорода из атомов(рекомбинация Ионизация) — это такое же количество энергии, которое поглощается при диссоциации, то есть 436 кДж / моль. Молекула водорода является примером простой молекулы, состоящей из 2 атома связаны ковалентными связями.
На прочность Высокая энергия диссоциации разложение молекул водорода на исходные атомы 2500 ° с (прогулка в заметной степени только при степени термической диссоциации 0.0013).А при 5000°с молекулярный водород почти полностью диссоциирует Атомы (степень диссоциации-0,95).Интересно, что в случае молекул дейтерия БГ, энергия диссоциации несколько больше, практическая 439,56 кДж / моль
- Приблизительно равные межатомные расстояния при Ng и D2@, 07414 и 0.07417 Нм соответственно). Интересной особенностью молекулярного водорода является наличие смеси 2 вида молекул. Оба изменения направления отличаются друг от друга Внутренний вращательный момент протона. в форме Oppo o-Hg оба Протона вращаются Вокруг оси в том же направлении, то есть задняя часть ядра параллельна
В пара-водороде ядра R-ni вращаются в противоположных направлениях、 Ядерный спин является спараллельным(| 1).Оба изменения связаны друг с другом. Взаимные переходы, которые происходят очень медленно, но могут быть ускорены В комнате-Крапивник (о, NO2 и др.) с введением парамагнитного катализатора. Молекулярный водород обладает различными термодинамическими свойствами(термическими Кость, энтропия и т.).
Двести девяносто четыре Температура равновесной смеси близка к 75%o-Ng — До абсолютного нуля смесь практически p-Ng Людмила Фирмаль
Химически, оба изменяют поведение Почти то же самое. Примером может служить присутствие Орто и пара водорода Новый вид гомогенности. Орта и пара-модификации не являются отличительными Его можно использовать не только для протия, но и для молекул дейтерия и трития. В дальнейшем、 Показано, что аналогичные аллотропы наблюдаются и в молекулах азота.
Если вам потребуется заказать решение по химии вы всегда можете написать мне в whatsapp.
Образовательный сайт для студентов и школьников
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Читайте также: