हाइड्रोजन एक रंगहीन गैस है। हाइड्रोजन के भौतिक गुण

आइए एक नजर डालते हैं कि हाइड्रोजन क्या है। इस अधातु के रासायनिक गुणों और उत्पादन का अध्ययन स्कूल में अकार्बनिक रसायन विज्ञान के दौरान किया जाता है। यह वह तत्व है जो मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली का प्रमुख है, और इसलिए एक विस्तृत विवरण के योग्य है।

तत्व खोलने के बारे में संक्षिप्त जानकारी

हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले, आइए जानें कि यह महत्वपूर्ण तत्व कैसे पाया गया।

सोलहवीं और सत्रहवीं शताब्दी में काम करने वाले रसायनज्ञों ने अपने लेखन में बार-बार दहनशील गैस का उल्लेख किया है जो एसिड सक्रिय धातुओं के संपर्क में आने पर निकलती है। अठारहवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, जी कैवेंडिश ने इस गैस को इकट्ठा करने और उसका विश्लेषण करने में कामयाबी हासिल की, इसे "दहनशील गैस" नाम दिया।

उस समय हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन नहीं किया गया था। केवल अठारहवीं शताब्दी के अंत में, ए। लैवोसियर विश्लेषण द्वारा यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि यह गैस पानी का विश्लेषण करके प्राप्त की जा सकती है। थोड़ी देर बाद, उन्होंने नए तत्व हाइड्रोजन को कॉल करना शुरू किया, जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना।" हाइड्रोजन का आधुनिक रूसी नाम एम.एफ. सोलोविओव को दिया गया है।

प्रकृति में होना

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों का विश्लेषण प्रकृति में इसकी प्रचुरता के आधार पर ही किया जा सकता है। यह तत्व हाइड्रो- और लिथोस्फीयर में मौजूद है, और खनिजों का भी हिस्सा है: प्राकृतिक और संबंधित गैस, पीट, तेल, कोयला, तेल शेल। एक वयस्क की कल्पना करना मुश्किल है जो यह नहीं जानता होगा कि हाइड्रोजन पानी का एक अभिन्न अंग है।

इसके अलावा, यह गैर-धातु जानवरों के जीवों में न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और वसा के रूप में पाया जाता है। हमारे ग्रह पर, यह तत्व बहुत कम ही मुक्त रूप में पाया जाता है, शायद केवल प्राकृतिक और ज्वालामुखी गैस में।

प्लाज्मा के रूप में, हाइड्रोजन सितारों और सूर्य के द्रव्यमान का लगभग आधा हिस्सा बनाता है, और यह इंटरस्टेलर गैस का भी हिस्सा है। उदाहरण के लिए, मुक्त रूप में, साथ ही मीथेन, अमोनिया के रूप में, यह अधातु धूमकेतु और यहां तक ​​कि कुछ ग्रहों में भी मौजूद है।

भौतिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले, हम ध्यान दें कि सामान्य परिस्थितियों में यह एक गैसीय पदार्थ है जो हवा से हल्का होता है, जिसमें कई समस्थानिक रूप होते हैं। यह पानी में लगभग अघुलनशील है और इसमें उच्च तापीय चालकता है। प्रोटियम, जिसकी द्रव्यमान संख्या 1 है, को इसका सबसे हल्का रूप माना जाता है। ट्रिटियम, जिसमें रेडियोधर्मी गुण होते हैं, प्रकृति में वायुमंडलीय नाइट्रोजन से बनता है जब न्यूरॉन्स इसे यूवी किरणों के संपर्क में लाते हैं।

अणु की संरचना की विशेषताएं

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों, इसकी अभिक्रियाओं की विशेषता पर विचार करने के लिए, आइए हम इसकी संरचना की विशेषताओं पर ध्यान दें। इस द्विपरमाणुक अणु में सहसंयोजक अध्रुवीय रासायनिक बंध होता है। परमाणु हाइड्रोजन का निर्माण तब संभव होता है जब सक्रिय धातुएं अम्ल विलयन के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। लेकिन इस रूप में, यह अधातु केवल एक नगण्य समय अवधि के लिए मौजूद रहने में सक्षम है, लगभग तुरंत ही यह एक आणविक रूप में पुनर्संयोजित हो जाती है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करें। यह रासायनिक तत्व बनने वाले अधिकांश यौगिकों में, यह +1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है, जो इसे सक्रिय (क्षार) धातुओं के समान बनाता है। हाइड्रोजन के मुख्य रासायनिक गुण, इसे धातु के रूप में दर्शाते हैं:

• पानी बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ बातचीत;
• हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया, हाइड्रोजन हैलाइड के गठन के साथ;
• सल्फर के साथ संयुक्त होने पर हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन।

नीचे प्रतिक्रिया समीकरण है जो हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों की विशेषता है। हम इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित करते हैं कि एक गैर-धातु (-1 के ऑक्सीकरण राज्य के साथ) के रूप में, यह केवल सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया में कार्य करता है, जिससे उनके साथ संबंधित हाइड्राइड बनते हैं।

सामान्य तापमान पर हाइड्रोजन अन्य पदार्थों के साथ सक्रिय रूप से बातचीत नहीं करता है, इसलिए अधिकांश प्रतिक्रियाएं पहले से गरम करने के बाद ही की जाती हैं।

आइए हम उस तत्व के कुछ रासायनिक अंतःक्रियाओं पर अधिक विस्तार से ध्यान दें जो मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली का नेतृत्व करता है।

जल निर्माण की प्रतिक्रिया के साथ 285.937 kJ ऊर्जा निकलती है। ऊंचे तापमान (550 डिग्री सेल्सियस से अधिक) पर, यह प्रक्रिया एक मजबूत विस्फोट के साथ होती है।

गैसीय हाइड्रोजन के उन रासायनिक गुणों में से जिन्होंने उद्योग में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाया है, धातु आक्साइड के साथ इसकी बातचीत रुचि की है। यह आधुनिक उद्योग में उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण द्वारा है कि धातु ऑक्साइड संसाधित होते हैं, उदाहरण के लिए, शुद्ध धातु को लोहे के पैमाने (मिश्रित लौह ऑक्साइड) से अलग किया जाता है। यह विधि स्क्रैप धातु के कुशल प्रसंस्करण की अनुमति देती है।

अमोनिया का संश्लेषण, जिसमें वायुमंडलीय नाइट्रोजन के साथ हाइड्रोजन की बातचीत शामिल है, आधुनिक रासायनिक उद्योग में भी मांग में है। इस रासायनिक संपर्क की घटना के लिए स्थितियों में, हम दबाव और तापमान पर ध्यान देते हैं।

निष्कर्ष

यह हाइड्रोजन है जो सामान्य परिस्थितियों में एक निष्क्रिय रासायनिक पदार्थ है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, इसकी गतिविधि काफी बढ़ जाती है। कार्बनिक संश्लेषण में यह पदार्थ मांग में है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, कीटोन्स को द्वितीयक अल्कोहल में कम किया जा सकता है, और एल्डिहाइड को प्राथमिक अल्कोहल में परिवर्तित किया जा सकता है। इसके अलावा, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, एथिलीन और एसिटिलीन वर्गों के असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को मीथेन श्रृंखला के संतृप्त यौगिकों में परिवर्तित किया जा सकता है। आधुनिक रासायनिक उत्पादन में मांग में हाइड्रोजन को एक साधारण पदार्थ माना जाता है।

आवधिक प्रणाली में, इसकी अपनी विशिष्ट स्थिति होती है, जो इसके द्वारा प्रदर्शित गुणों को दर्शाती है और इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना की बात करती है। हालांकि, इन सबके बीच एक विशेष परमाणु होता है जो एक साथ दो कोशिकाओं पर कब्जा कर लेता है। यह तत्वों के दो समूहों में स्थित है जो उनके प्रकट गुणों में पूरी तरह से विपरीत हैं। यह हाइड्रोजन है। ये खूबियां इसे खास बनाती हैं।

हाइड्रोजन न केवल एक तत्व है, बल्कि एक साधारण पदार्थ भी है, साथ ही कई जटिल यौगिकों का एक अभिन्न अंग है, एक बायोजेनिक और ऑर्गेनोजेनिक तत्व। इसलिए, हम इसकी विशेषताओं और गुणों पर अधिक विस्तार से विचार करते हैं।

एक रासायनिक तत्व के रूप में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन मुख्य उपसमूह के पहले समूह का एक तत्व है, साथ ही पहली छोटी अवधि में मुख्य उपसमूह का सातवां समूह है। इस अवधि में केवल दो परमाणु होते हैं: हीलियम और वह तत्व जिस पर हम विचार कर रहे हैं। आइए आवर्त प्रणाली में हाइड्रोजन की स्थिति की मुख्य विशेषताओं का वर्णन करें।

1. हाइड्रोजन की क्रम संख्या 1 है, इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है, क्रमशः प्रोटॉन की संख्या समान है। परमाणु द्रव्यमान 1.00795 है। इस तत्व के द्रव्यमान संख्या 1, 2, 3 के साथ तीन समस्थानिक हैं। हालांकि, उनमें से प्रत्येक के गुण बहुत भिन्न हैं, क्योंकि हाइड्रोजन के लिए द्रव्यमान में एक से भी वृद्धि तुरंत दोगुनी है।
2. तथ्य यह है कि इसमें बाहरी पर केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, यह ऑक्सीकरण और कम करने वाले गुणों को सफलतापूर्वक प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, एक इलेक्ट्रॉन के दान के बाद, यह एक मुक्त कक्षीय रहता है, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार रासायनिक बंधनों के निर्माण में भाग लेता है।
3. हाइड्रोजन एक प्रबल अपचायक है। इसलिए, मुख्य उपसमूह के पहले समूह को इसका मुख्य स्थान माना जाता है, जहां यह सबसे सक्रिय धातुओं - क्षार का नेतृत्व करता है।
4. हालांकि, जब मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करते हैं, जैसे कि, उदाहरण के लिए, धातु, यह एक ऑक्सीकरण एजेंट भी हो सकता है, जो एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है। इन यौगिकों को हाइड्राइड कहा जाता है। इस आधार पर, यह हैलोजन के उपसमूह का नेतृत्व करता है, जिसके साथ यह समान है।
5. अपने बहुत छोटे परमाणु द्रव्यमान के कारण हाइड्रोजन को सबसे हल्का तत्व माना जाता है। साथ ही इसकी डेंसिटी भी बहुत कम होती है इसलिए यह लाइटनेस का बेंचमार्क भी है।

इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि हाइड्रोजन परमाणु अन्य सभी तत्वों के विपरीत पूरी तरह से अद्वितीय है। नतीजतन, इसके गुण भी विशेष हैं, और बनने वाले सरल और जटिल पदार्थ बहुत महत्वपूर्ण हैं। आइए उन पर आगे विचार करें।

सरल पदार्थ

अगर हम इस तत्व के बारे में एक अणु के रूप में बात करते हैं, तो हमें कहना होगा कि यह द्विपरमाणुक है। यानी हाइड्रोजन (एक साधारण पदार्थ) एक गैस है। इसका अनुभवजन्य सूत्र एच 2 के रूप में लिखा जाएगा, और ग्राफिकल - एकल सिग्मा बंधन एच-एच के माध्यम से लिखा जाएगा। परमाणुओं के बीच बंधन निर्माण का तंत्र सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय है।

1. मीथेन का भाप सुधार।
2. कोयला गैसीकरण - इस प्रक्रिया में कोयले को 1000 0 C तक गर्म करना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन और उच्च कार्बन कोयले का निर्माण होता है।
3. इलेक्ट्रोलिसिस। इस विधि का उपयोग केवल विभिन्न लवणों के जलीय घोल के लिए किया जा सकता है, क्योंकि पिघलने से कैथोड पर पानी का निर्वहन नहीं होता है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

1. धातु हाइड्राइड का हाइड्रोलिसिस।
2. सक्रिय धातुओं और मध्यम गतिविधि पर तनु अम्लों की क्रिया।
3. पानी के साथ क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की परस्पर क्रिया।

परिणामी हाइड्रोजन को एकत्र करने के लिए, परखनली को उल्टा रखना आवश्यक है। आखिरकार, इस गैस को उसी तरह एकत्र नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड। यह हाइड्रोजन है, यह हवा से बहुत हल्का है। यह जल्दी से अस्थिर हो जाता है, और बड़ी मात्रा में हवा के साथ मिश्रित होने पर फट जाता है। इसलिए, ट्यूब को उलटा होना चाहिए। इसे भरने के बाद इसे रबर स्टॉपर से बंद कर देना चाहिए।

एकत्रित हाइड्रोजन की शुद्धता की जांच करने के लिए, आपको गले में एक जला हुआ माचिस लाना चाहिए। यदि कपास बहरा और शांत है, तो न्यूनतम वायु अशुद्धियों के साथ गैस साफ है। यदि यह जोर से और सीटी बजाता है, तो यह गंदा होता है, जिसमें बड़ी मात्रा में विदेशी घटक होते हैं।

उपयोग के क्षेत्र

जब हाइड्रोजन को जलाया जाता है, तो इतनी बड़ी मात्रा में ऊर्जा (ऊष्मा) निकलती है कि यह गैस सबसे अधिक लाभदायक ईंधन मानी जाती है। इसके अलावा, यह पर्यावरण के अनुकूल है। हालाँकि, इस क्षेत्र में इसका उपयोग वर्तमान में सीमित है। यह शुद्ध हाइड्रोजन को संश्लेषित करने की गैर-कल्पित और अनसुलझी समस्याओं के कारण है, जो रिएक्टरों, इंजनों और पोर्टेबल उपकरणों के साथ-साथ आवासीय हीटिंग बॉयलरों में ईंधन के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त होगा।

आखिरकार, इस गैस को प्राप्त करने के तरीके काफी महंगे हैं, इसलिए पहले संश्लेषण की एक विशेष विधि विकसित करना आवश्यक है। एक जो आपको उत्पाद को बड़ी मात्रा में और न्यूनतम लागत पर प्राप्त करने की अनुमति देगा।

ऐसे कई मुख्य क्षेत्र हैं जिनमें हम जिस गैस पर विचार कर रहे हैं उसका उपयोग किया जाता है।

1. रासायनिक संश्लेषण। हाइड्रोजनीकरण के आधार पर साबुन, मार्जरीन और प्लास्टिक प्राप्त किए जाते हैं। हाइड्रोजन की भागीदारी के साथ, मेथनॉल और अमोनिया को संश्लेषित किया जाता है, साथ ही साथ अन्य यौगिक भी।
2. खाद्य उद्योग में - एक योज्य E949 के रूप में।
3. विमानन उद्योग (रॉकेट निर्माण, विमान निर्माण)।
4. बिजली उद्योग।
5. मौसम विज्ञान।
6. पर्यावरण के अनुकूल प्रकार का ईंधन।

जाहिर है, हाइड्रोजन उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि यह प्रकृति में प्रचुर मात्रा में है। इसके द्वारा गठित विभिन्न यौगिकों द्वारा और भी बड़ी भूमिका निभाई जाती है।

हाइड्रोजन यौगिक

ये हाइड्रोजन परमाणु युक्त जटिल पदार्थ हैं। ऐसे पदार्थों के कई मुख्य प्रकार हैं।

1. हाइड्रोजन हैलाइड। सामान्य सूत्र एचएचएल है। उनमें से विशेष महत्व हाइड्रोजन क्लोराइड है। यह एक गैस है जो पानी में घुलकर हाइड्रोक्लोरिक एसिड का घोल बनाती है। यह अम्ल लगभग सभी रासायनिक संश्लेषणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। और जैविक और अकार्बनिक दोनों। हाइड्रोजन क्लोराइड एक यौगिक है जिसका अनुभवजन्य सूत्र एचसीएल है और यह हमारे देश में वार्षिक उत्पादन के मामले में सबसे बड़ा है। हाइड्रोजन हैलाइड में हाइड्रोजन आयोडाइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड और हाइड्रोजन ब्रोमाइड भी शामिल हैं। ये सभी संगत अम्ल बनाते हैं।
2. वाष्पशील उनमें से लगभग सभी काफी जहरीली गैसें हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड, मीथेन, सिलेन, फॉस्फीन और अन्य। हालांकि, वे बहुत ज्वलनशील हैं।
3. हाइड्राइड धातुओं के साथ यौगिक हैं। वे लवण के वर्ग से संबंधित हैं।
4. हाइड्रॉक्साइड्स: क्षार, अम्ल और उभयधर्मी यौगिक। उनकी संरचना में आवश्यक रूप से एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणु शामिल हैं। उदाहरण: NaOH, K 2 , H 2 SO 4 और अन्य।
5. हाइड्रोजन हाइड्रॉक्साइड। इस यौगिक को पानी के रूप में बेहतर जाना जाता है। हाइड्रोजन ऑक्साइड का दूसरा नाम। अनुभवजन्य सूत्र इस तरह दिखता है - एच 2 ओ।
6. हाइड्रोजन पेरोक्साइड। यह सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जिसका सूत्र एच 2 ओ 2 है।
7. कई कार्बनिक यौगिक: हाइड्रोकार्बन, प्रोटीन, वसा, लिपिड, विटामिन, हार्मोन, आवश्यक तेल और अन्य।

जाहिर है, हम जिस तत्व पर विचार कर रहे हैं, उसके यौगिकों की विविधता बहुत बड़ी है। यह एक बार फिर प्रकृति और मनुष्य के साथ-साथ सभी जीवित प्राणियों के लिए इसके उच्च महत्व की पुष्टि करता है।

सबसे अच्छा विलायक है

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, इस पदार्थ का सामान्य नाम पानी है। दो हाइड्रोजन परमाणुओं और एक ऑक्सीजन से मिलकर बनता है, जो सहसंयोजक ध्रुवीय बंधों द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं। पानी का अणु एक द्विध्रुव है, जो इसके कई गुणों की व्याख्या करता है। विशेष रूप से, तथ्य यह है कि यह एक सार्वभौमिक विलायक है।

यह जलीय वातावरण में है कि लगभग सभी रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। जीवित जीवों में प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय की आंतरिक प्रतिक्रियाएं भी हाइड्रोजन ऑक्साइड की मदद से की जाती हैं।

पानी को ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ माना जाता है। यह ज्ञात है कि कोई भी जीवित जीव इसके बिना नहीं रह सकता है। पृथ्वी पर, यह एकत्रीकरण के तीन राज्यों में मौजूद हो सकता है:

• तरल;
• गैस (भाप);
• ठोस (बर्फ)।

हाइड्रोजन के समस्थानिक के आधार पर जो अणु का हिस्सा है, पानी तीन प्रकार का होता है।

1. प्रकाश या प्रोटियम। 1 की द्रव्यमान संख्या वाला एक समस्थानिक। सूत्र H 2 O है। यह सामान्य रूप है जिसका उपयोग सभी जीव करते हैं।
2. ड्यूटेरियम या भारी, इसका सूत्र डी 2 ओ है। आइसोटोप 2 एच शामिल है।
3. सुपर भारी या ट्रिटियम। सूत्र टी 3 ओ जैसा दिखता है, आइसोटोप 3 एच है।

ग्रह पर ताजे प्रोटियम जल का भंडार बहुत महत्वपूर्ण है। कई देशों में इसकी पहले से ही कमी है। पीने का पानी प्राप्त करने के लिए खारे पानी के उपचार के तरीके विकसित किए जा रहे हैं।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक सार्वभौमिक उपाय है

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह यौगिक एक उत्कृष्ट ऑक्सीकरण एजेंट है। हालांकि, मजबूत प्रतिनिधियों के साथ यह एक रेड्यूसर के रूप में भी व्यवहार कर सकता है। इसके अलावा, इसका एक स्पष्ट जीवाणुनाशक प्रभाव है।

इस यौगिक का दूसरा नाम पेरोक्साइड है। यह इस रूप में है कि इसका उपयोग दवा में किया जाता है। प्रश्न में यौगिक के क्रिस्टलीय हाइड्रेट का 3% समाधान एक चिकित्सा दवा है जिसका उपयोग छोटे घावों के इलाज के लिए किया जाता है ताकि उन्हें शुद्ध किया जा सके। हालांकि, यह साबित हो चुका है कि इस मामले में समय के साथ घाव भरने में वृद्धि होती है।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग रॉकेट ईंधन में, उद्योग में कीटाणुशोधन और विरंजन के लिए, उपयुक्त सामग्री (फोम, उदाहरण के लिए) के उत्पादन के लिए फोमिंग एजेंट के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, पेरोक्साइड एक्वैरियम को साफ करने, बालों को ब्लीच करने और दांतों को सफेद करने में मदद करता है। हालांकि, साथ ही यह ऊतकों को नुकसान पहुंचाता है, इसलिए इस उद्देश्य के लिए विशेषज्ञों द्वारा इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है।

परिभाषा

हाइड्रोजन- डी.आई. के रासायनिक तत्वों की आवर्त प्रणाली का पहला तत्व। मेंडेलीव। प्रतीक एन.

परमाणु द्रव्यमान - 1 पूर्वाह्न हाइड्रोजन अणु द्विपरमाणुक है - H2।

हाइड्रोजन परमाणु का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s1 है। हाइड्रोजन एस-तत्व परिवार से संबंधित है। अपने यौगिकों में, यह ऑक्सीकरण अवस्था -1, 0, +1 प्रदर्शित करता है। प्राकृतिक हाइड्रोजन में दो स्थिर समस्थानिक होते हैं - प्रोटियम 1 एच (99.98%) और ड्यूटेरियम 2 एच (डी) (0.015%) - और ट्रिटियम 3 एच (टी) का एक रेडियोधर्मी आइसोटोप (ट्रेस मात्रा, आधा जीवन - 12.5 वर्ष)।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, आणविक हाइड्रोजन अपेक्षाकृत कम प्रतिक्रियाशीलता प्रदर्शित करता है, जिसे अणु में उच्च बंधन शक्ति द्वारा समझाया जाता है। गर्म होने पर, यह मुख्य उपसमूहों (महान गैसों, बी, सी, पी, अल को छोड़कर) के तत्वों द्वारा गठित लगभग सभी सरल पदार्थों के साथ बातचीत करता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, यह एक कम करने वाले एजेंट (अधिक बार) और एक ऑक्सीकरण एजेंट (कम अक्सर) दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।

हाइड्रोजन प्रकट होता है एजेंट गुणों को कम करना(एच 2 0 -2 ई → 2 एच +) निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में:

1. सरल पदार्थों के साथ बातचीत की प्रतिक्रियाएं - अधातु। हाइड्रोजन प्रतिक्रिया हलोजन के साथ, इसके अलावा, सामान्य परिस्थितियों में, अंधेरे में, एक विस्फोट के साथ, क्लोरीन के साथ फ्लोरीन के साथ बातचीत की प्रतिक्रिया - एक श्रृंखला तंत्र द्वारा रोशनी (या यूवी विकिरण) के तहत, ब्रोमीन और आयोडीन के साथ केवल गर्म होने पर; ऑक्सीजन(2:1 मात्रा अनुपात में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन के मिश्रण को "विस्फोटक गैस" कहा जाता है), स्लेटी, नाइट्रोजनतथा कार्बन:

एच 2 + हाल 2 \u003d 2HHal;

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q (t);

एच 2 + एस \u003d एच 2 एस (टी \u003d 150 - 300 सी);

3H 2 + N 2 ↔ 2NH 3 (t = 500C, p, kat = Fe, Pt);

2एच 2 + सी ↔ सीएच 4 (टी, पी, कैट)।

2. जटिल पदार्थों के साथ बातचीत की प्रतिक्रियाएं। हाइड्रोजन प्रतिक्रिया कम सक्रिय धातुओं के ऑक्साइड के साथ, और यह केवल उन धातुओं को कम करने में सक्षम है जो जस्ता के दाईं ओर गतिविधि श्रृंखला में हैं:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O (t);

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O (t);

डब्ल्यूओ 3 + 3 एच 2 \u003d डब्ल्यू + 3 एच 2 ओ (टी)।

हाइड्रोजन प्रतिक्रिया गैर-धातु ऑक्साइड के साथ:

एच 2 + सीओ 2 सीओ + एच 2 ओ (टी);

2H 2 + CO ↔ CH 3 OH (t = 300C, p = 250 - 300 atm।, kat = ZnO, Cr 2 O 3)।

हाइड्रोजन साइक्लोअल्केन्स, एल्केन्स, एरेन्स, एल्डिहाइड और कीटोन्स आदि के वर्ग के कार्बनिक यौगिकों के साथ हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है। इन सभी प्रतिक्रियाओं को हीटिंग के तहत किया जाता है, दबाव में, प्लैटिनम या निकल उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है:

सीएच 2 \u003d सीएच 2 + एच 2 सीएच 3 -सीएच 3;

सी 6 एच 6 + 3एच 2 सी 6 एच 12;

सी 3 एच 6 + एच 2 सी 3 एच 8;

सीएच 3 सीएचओ + एच 2 ↔ सीएच 3 -सीएच 2 -ओएच;

सीएच 3 -सीओ-सीएच 3 + एच 2 ↔ सीएच 3 -सीएच (ओएच) -सीएच 3।

हाइड्रोजन ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में(H 2 + 2e → 2H -) क्षार और क्षारीय मृदा धातुओं के साथ अभिक्रिया में कार्य करता है। इस मामले में, हाइड्राइड बनते हैं - क्रिस्टलीय आयनिक यौगिक जिसमें हाइड्रोजन -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है।

2ना + एच 2 ↔ 2NaH (टी, पी)।

सीए + एच 2 सीएएच 2 (टी, पी)।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

हाइड्रोजन एक हल्की रंगहीन गैस है, गंधहीन, घनत्व n.o पर। - 0.09 g / l, हवा से 14.5 गुना हल्का, t bale = -252.8C, t pl = - 259.2C। हाइड्रोजन पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील है, यह कुछ धातुओं में अत्यधिक घुलनशील है: निकल, पैलेडियम, प्लैटिनम।

आधुनिक ब्रह्मांड विज्ञान के अनुसार, हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है। बाह्य अंतरिक्ष में हाइड्रोजन के अस्तित्व का मुख्य रूप व्यक्तिगत परमाणु हैं। हाइड्रोजन पृथ्वी पर 9वां सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। पृथ्वी पर हाइड्रोजन की मुख्य मात्रा एक बाध्य अवस्था में है - जल, तेल, प्राकृतिक गैस, कोयला आदि के संघटन में। एक साधारण पदार्थ के रूप में, हाइड्रोजन शायद ही कभी पाया जाता है - ज्वालामुखी गैसों की संरचना में।

हाइड्रोजन प्राप्त करना

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला और औद्योगिक तरीके हैं। प्रयोगशाला विधियों में एसिड (1) के साथ धातुओं की बातचीत, साथ ही क्षार (2) के जलीय घोल के साथ एल्यूमीनियम की बातचीत शामिल है। हाइड्रोजन के उत्पादन के औद्योगिक तरीकों में, क्षार और लवण के जलीय घोलों का इलेक्ट्रोलिसिस (3) और मीथेन का रूपांतरण (4) महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं:

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 (1);

2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2Na +3 H 2 (2);

2NaCl + 2H 2 O = H 2 + Cl 2 + 2NaOH (3);

सीएच 4 + एच 2 ओ ↔ सीओ + एच 2 (4)।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

उदाहरण 2

हाइड्रोजन- रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी का पहला रासायनिक तत्व डी.आई. मेंडेलीव। रासायनिक तत्व हाइड्रोजन पहले समूह, मुख्य उपसमूह, आवर्त प्रणाली की पहली अवधि में स्थित है।

हाइड्रोजन का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान = 1.

हाइड्रोजन में परमाणु की सबसे सरल संरचना होती है, इसमें एक एकल इलेक्ट्रॉन होता है, जो परमाणु अंतरिक्ष में स्थित होता है। हाइड्रोजन परमाणु के नाभिक में एक प्रोटॉन होता है।

हाइड्रोजन परमाणु, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, दो प्रकार के आयनों का निर्माण करते हुए, एक इलेक्ट्रॉन को दान और जोड़ सकता है:

H0 + 1ē → H1− H0 - 1ē → H1+।

हाइड्रोजनब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है। यह सभी परमाणुओं का लगभग 88.6% (लगभग 11.3% हीलियम परमाणु हैं, अन्य सभी तत्वों का हिस्सा संयुक्त रूप से लगभग 0.1%) है। इस प्रकार, हाइड्रोजन तारों और अंतरतारकीय गैस का मुख्य घटक है। इंटरस्टेलर स्पेस में, यह तत्व अलग-अलग अणुओं, परमाणुओं और आयनों के रूप में मौजूद होता है और आणविक बादल बना सकता है जो आकार, घनत्व और तापमान में काफी भिन्न होते हैं।

पृथ्वी की पपड़ी में हाइड्रोजन का द्रव्यमान अंश 1% है।यह नौवां सबसे आम तत्व है। पृथ्वी पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन का महत्व लगभग उतना ही है जितना कि ऑक्सीजन का। ऑक्सीजन के विपरीत, जो पृथ्वी पर बाध्य और मुक्त दोनों अवस्थाओं में मौजूद है, व्यावहारिक रूप से पृथ्वी पर सभी हाइड्रोजन यौगिकों के रूप में है; एक साधारण पदार्थ के रूप में केवल बहुत कम मात्रा में हाइड्रोजन वायुमंडल में पाया जाता है (शुष्क हवा के लिए मात्रा के अनुसार 0.00005%)।

हाइड्रोजन लगभग सभी कार्बनिक पदार्थों का एक घटक है और सभी जीवित कोशिकाओं में मौजूद है।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

रासायनिक तत्व हाइड्रोजन द्वारा निर्मित एक साधारण पदार्थ की आणविक संरचना होती है। इसकी संरचना सूत्र से मेल खाती है एच2.एक रासायनिक तत्व की तरह एक साधारण पदार्थ को भी हाइड्रोजन कहा जाता है।

हाइड्रोजनयह एक रंगहीन गैस है, गंधहीन और बेस्वाद, पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है। कमरे के तापमान और सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर, घुलनशीलता 18.8 मिलीलीटर गैस प्रति 1 लीटर पानी है।

हाइड्रोजन- सबसे हल्की गैस, इसका घनत्व 0.08987 g/l है। तुलना के लिए: हवा का घनत्व 1.3 g/l है।

धातुओं में हाइड्रोजन घुल सकता हैउदाहरण के लिए, पैलेडियम की एक मात्रा में हाइड्रोजन के 850 वॉल्यूम तक घुल सकते हैं। अपने अत्यंत छोटे आणविक आकार के कारण, हाइड्रोजन कई सामग्रियों के माध्यम से फैलने में सक्षम है।

अन्य गैसों की तरह, हाइड्रोजन कम तापमान पर रंगहीन पारदर्शी तरल में संघनित होता है, यह तापमान पर होता है - 252.8 डिग्री सेल्सियस।जब तापमान -259.2 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो हाइड्रोजन बर्फ के समान सफेद क्रिस्टल के रूप में क्रिस्टलीकृत हो जाता है।

ऑक्सीजन के विपरीत, हाइड्रोजन अपररूपता प्रदर्शित नहीं करता है।

हाइड्रोजन का अनुप्रयोग

विभिन्न उद्योगों में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है। अमोनिया उत्पादन में बहुत सारा हाइड्रोजन जाता है (एनएच3)।अमोनिया से नाइट्रोजन उर्वरक, सिंथेटिक फाइबर और प्लास्टिक, और दवाएं प्राप्त की जाती हैं।

खाद्य उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग मार्जरीन के उत्पादन में किया जाता है, जिसमें कठोर वसा होती है। उन्हें तरल वसा से प्राप्त करने के लिए, उनके माध्यम से हाइड्रोजन पारित किया जाता है।

जब हाइड्रोजन ऑक्सीजन में जलती है, तो ज्वाला का तापमान लगभग होता है 2500 डिग्री सेल्सियस।इस तापमान पर, आग रोक धातुओं को पिघलाया और वेल्ड किया जा सकता है। इस प्रकार, हाइड्रोजन का उपयोग वेल्डिंग में किया जाता है।

तरल हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के मिश्रण का उपयोग रॉकेट ईंधन के रूप में किया जाता है।

वर्तमान में, कई देशों ने गैर-नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों (तेल, गैस, कोयला) को हाइड्रोजन के साथ बदलने पर शोध शुरू कर दिया है। जब हाइड्रोजन को ऑक्सीजन में जलाया जाता है, तो एक पर्यावरण के अनुकूल उत्पाद बनता है - पानी, न कि कार्बन डाइऑक्साइड, जो ग्रीनहाउस प्रभाव का कारण बनता है।

वैज्ञानिकों का सुझाव है कि 21वीं सदी के मध्य में हाइड्रोजन से चलने वाली कारों का बड़े पैमाने पर उत्पादन शुरू हो जाना चाहिए। घरेलू ईंधन सेल, जिनका कार्य भी ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन के ऑक्सीकरण पर आधारित है, व्यापक अनुप्रयोग पाएंगे।

19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की शुरुआत में,वैमानिकी के युग की शुरुआत में, गुब्बारे, हवाई पोत और गुब्बारे हाइड्रोजन से भरे हुए थे, क्योंकि यह हवा से बहुत हल्का है। हालांकि, हवाई पोत के साथ हुई आपदा के बाद हवाई जहाजों का युग तेजी से अतीत में फीका पड़ने लगा हिंडनबर्ग। 6 मई, 1937 हवाई पोत,हाइड्रोजन से भरा, आग लग गई, जिसके परिणामस्वरूप उसके दर्जनों यात्रियों की मौत हो गई।

ऑक्सीजन के साथ कुछ अनुपात में हाइड्रोजन अत्यंत विस्फोटक है। सुरक्षा नियमों का पालन करने में विफलता के कारण हवाई पोत में आग लग गई और विस्फोट हो गया।

• हाइड्रोजन- रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी का पहला रासायनिक तत्व डी.आई. मेंडलीव
• हाइड्रोजन समूह I, मुख्य उपसमूह, आवधिक प्रणाली की अवधि 1 में स्थित है
• यौगिकों में हाइड्रोजन संयोजकता - I
• हाइड्रोजनरंगहीन गैस, गंधहीन और बेस्वाद, व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील
• हाइड्रोजन- सबसे हल्की गैस
• कम तापमान पर तरल और ठोस हाइड्रोजन का उत्पादन होता है
• धातुओं में हाइड्रोजन घुल सकता है
• हाइड्रोजन अनुप्रयोग विविध हैं

रासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में हाइड्रोजन सबसे पहला तत्व है, इसकी परमाणु संख्या 1 और सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 1.0079 है। हाइड्रोजन के भौतिक गुण क्या हैं?

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

लैटिन से अनुवादित, हाइड्रोजन का अर्थ है "पानी को जन्म देना।" 1766 में वापस, अंग्रेजी वैज्ञानिक जी। कैवेंडिश ने धातुओं पर एसिड की क्रिया द्वारा जारी "दहनशील हवा" को एकत्र किया और इसके गुणों की जांच शुरू की। 1787 में, ए. लैवोज़ियर ने इस "दहनशील हवा" को एक नए रासायनिक तत्व के रूप में परिभाषित किया जो पानी का हिस्सा है।

चावल। 1. ए लवॉज़ियर।

हाइड्रोजन में 2 स्थिर समस्थानिक होते हैं - प्रोटियम और ड्यूटेरियम, साथ ही रेडियोधर्मी - ट्रिटियम, जिसकी मात्रा हमारे ग्रह पर बहुत कम है।

अंतरिक्ष में हाइड्रोजन सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। सूर्य और अधिकांश तारों में मुख्य तत्व हाइड्रोजन है। साथ ही यह गैस पानी, तेल, प्राकृतिक गैस का हिस्सा है। पृथ्वी पर कुल हाइड्रोजन सामग्री 1% है।

चावल। 2. हाइड्रोजन का सूत्र।

इस पदार्थ के एक परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन होता है। जब हाइड्रोजन एक इलेक्ट्रॉन खो देता है, तो यह एक धनावेशित आयन बनाता है, अर्थात यह धात्विक गुणों को प्रदर्शित करता है। लेकिन एक हाइड्रोजन परमाणु न केवल खो सकता है, बल्कि एक इलेक्ट्रॉन भी हासिल कर सकता है। इसमें यह काफी हद तक हैलोजन से मिलता-जुलता है। इसलिए, आवर्त प्रणाली में हाइड्रोजन I और VII दोनों समूहों से संबंधित है। हाइड्रोजन के अधात्विक गुणों को अधिक मात्रा में व्यक्त किया जाता है।

हाइड्रोजन अणु में दो परमाणु होते हैं जो एक सहसंयोजक बंधन से जुड़े होते हैं

सामान्य परिस्थितियों में हाइड्रोजन एक रंगहीन गैसीय तत्व है जो गंधहीन और स्वादहीन होता है। यह हवा से 14 गुना हल्का है और इसका क्वथनांक -252.8 डिग्री सेल्सियस है।

तालिका "हाइड्रोजन के भौतिक गुण"

भौतिक गुणों के अलावा, हाइड्रोजन में कई रासायनिक गुण भी होते हैं। हाइड्रोजन, जब गर्म किया जाता है या उत्प्रेरक की कार्रवाई के तहत, धातुओं और गैर-धातुओं, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम के साथ प्रतिक्रिया करता है, और कई धातुओं के ऑक्साइड को भी कम कर सकता है।

हाइड्रोजन प्राप्त करना

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीकों में से (जलीय नमक के घोल के इलेक्ट्रोलिसिस को छोड़कर), निम्नलिखित पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

• 1000 डिग्री के तापमान पर गर्म कोयले के माध्यम से जल वाष्प पारित करना:

• 900 डिग्री के तापमान पर जल वाष्प के साथ मीथेन रूपांतरण:

सीएच 4 + 2 एच 2 ओ \u003d सीओ 2 + 4 एच 2

चावल। 3. मीथेन का भाप रूपांतरण।

• 400 डिग्री के तापमान पर उत्प्रेरक (नी) की उपस्थिति में मीथेन का अपघटन: