Строение атома водорода в периодической системе
Первый элемент периодической системы (1-й период, порядковый номер 1). Не имеет полной аналогии с остальными химическими элементами и не принадлежит ни к какой группе, поэтому в таблицах условно помещается в IА группу и/или VIIA-группу.
Атом водорода наименьший по размерам и самый легкий среди атомов всех элементов. Электронная формула атома 1s1. Обычная форма существования элемента в свободном состоянии - двухатомная молекула.
Степени окисления
Атом водорода в соединениях с более электроотрицательными элементами проявляет степень окисления +1, например HF, H2O и др. А в соединениях с металлами-гидридах - степень окисления атома водорода равна -1, например NaH, CaH2 и др. Обладает значением электроотрицательности средним между типичными металлами и неметаллами каталитически восстанавливать в органических растворителях, таких как уксусная кислота или спирт, многие органические соединения: ненасыщенные соединения до насыщенных, некоторые соединения натрия-до аммиака или аминов.
Распространенность в природе
Природный водород состоит из двух стабильных изотопов - протия 1Н, дейтерия 2Н и трития 3Н. По-другому дейтерий обозначают как D, а тритий как Т. Возможны различные комбинации, например НТ, HD, TD, H2, D2, T2. Водород больше распространен в природе в виде различных соединений с серой (H2S), кислородом (в виде воды), углеродом, азотом и хлором. Реже в виде соединений с фосфором, йодом, бромом и другими элементами. Входит в состав всех растительных и животных организмов, нефти, ископаемых углей, природного газа, ряда минералов и пород. В свободном состоянии встречается очень редко в небольших количествах – в вулканических газах и продуктах разложения органических остатков. Водород является самым распространенным элементом во Вселенной (около 75%). Он входит в состав Солнца и большинства звезд, а также планет Юпитера и Сатурна, которые в основном состоят из водорода. На отдельных планетах водород может существовать в твердом виде.
Водород как простое вещество
Молекула водорода состоит из двух атомов, связанных между собой ковалентной неполярной связью. Физические свойства - газ без цвета и запаха. Быстрее других газов распространяется в пространстве, проходит через мелкие поры, при высоких температурах сравнительно легко проникает сквозь сталь и другие материалы. Обладает высокой теплопроводностью.
Химические свойства. В обычном состоянии при низких температурах малоактивен, без нагревания реагирует с фтором и хлором (при наличии света).
H2 + F2 2HF
H2 + Cl2 hv 2HCl
С неметаллами взаимодействует активнее, чем с металлами.
2H2 + C = CH4
При взаимодействии с различными веществами может проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства.
Соединения водорода
Одним из соединений водорода являются галогены. Они образуются при соединении водорода с элементами VIIA группы. HF, HCl, HBr и HI представляют собой бесцветные газы, хорошо растворимые в воде.
Cl2 + H2O HClO + HCl; HClO-хлорная вода
Так как HBr и HI типичные восстановители, то их нельзя получить по обменной реакции как HCl.
CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF
Вода - самое распространенное в природе соединение водорода.
2Н2 + О2 = 2Н2О
Не имеет ни цвета, ни вкуса, ни запаха. Очень слабый электролит, но активно реагирует со многими металлами и неметаллами, основными и кислотными оксидами.
2Н2О + 2Na = 2NaOH + H2
Н2О + BaO = Ba(OH)2
3 Н2О + P2O5 = 2H3PO4
Тяжелая вода (D2O) – изотопная разновидность воды. Растворимость веществ в тяжелой воде значительно меньше чем в обычной. Тяжелая вода ядовита, так как замедляет биологические процессы в живых организмах. Накапливается в остатке электролиза при многоразовом электролизе воды. Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.
Гидриды – взаимодействие водорода с металлами (при высокой температуре)или менее электроотрицательными чем водород неметаллами.
Si + 2H2 =SiH4
H2 + S = H2S
Сам же водород был открыт в первой половине 16в. Парацельсом. В 1776 Г. Кавендиш впервые исследовал его свойства, в 1783-1787 А. Лавуазье показал, что водород входит в состав воды, включил его в список химических элементов и предложил название «гидроген».
Надеюсь
1.а)Сложные эфиры — органические вещества, производные карбоновых кислот, в которых атом водорода карбоксильной группы замещен на углеводородный радикал
б)Жиры— природные органические соединения, полные сложные эфиры глицерина и одноосновных жирных кислот; входят в класс липидов. В живых организмах выполняют структурную, энергетическую и др. функции.
2.Сложные эфиры широко рас в природе. Специфический аромат ягод, плодов и фруктов в значительной степени обусловлен представителями этого класса органических соединений.
Важнейшими представителями природных сложных эфиров являются жиры, которые в живом организме выполняют следующие функции:
1) строительную — жиры входят в состав клеточных мембран, обеспечивая их полупроницаемость
2) энергетическую — в ходе расщепления жиров до углекислого газа и воды освобождается большое количество энергии, 38,9 кДж
3) запасающую — жиры служат для долговременного запасания энергии, служат запасным источником энергии
4) защитную — толстый слой подкожного жира у китов и ластоногих защищает их от переохлаждения, а также предохраняет органы тела животных от механических воздействий
5) регуляторную — некоторые жиры входят в состав гормонов половых желез и надпочечников
6) водообеспечивающую — при окислении 1 кг жира образуется около 1,1 кг воды.
3.Сложные эфиры находят широкое применение в технике и хозяйстве. Они являются хорошими растворителями органических соединений, специфический аромат ягод, плодов и фруктов в значительной степени обусловлен представителями этого класса, они широко используются в качестве ароматизаторов, а также жиры используются как ценный продукт питания, для синтеза искусственных волокон и полимеров и др.
4.Жидкие жиры имеют растительное происхождение (за исключением рыбьего жира) и являются производными ненасыщенных высших карбоновых кислот. Твердые жиры являются производными предельных высших кислот и имеют животное происхождение.
5.Жесткой называется вода с высоким содержанием ионов Са2+ и Mg2+. В жесткой воде мыло теряет свою моющую т.к. образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли высших карбоновых кислот и вместо пены образуются хлопья осадка. Для устранения жесткости воду можно кипятить, при этом растворимые кальциевая и магниевая соли переходят в нерастворимую форму: