გაკვეთილის მიზანი.ამ გაკვეთილზე თქვენ გაეცნობით დედამიწაზე სიცოცხლისთვის ალბათ ყველაზე მნიშვნელოვან ქიმიურ ელემენტებს - წყალბადს და ჟანგბადს, გაეცნობით მათ ქიმიურ თვისებებს, აგრეთვე მათ მიერ წარმოქმნილი მარტივი ნივთიერებების ფიზიკურ თვისებებს, შეიტყობთ მეტი ჟანგბადის როლზე და წყალბადი ბუნებაში და ადამიანის ცხოვრებაში.

წყალბადისამყაროს ყველაზე უხვი ელემენტია. ჟანგბადიარის ყველაზე უხვი ელემენტი დედამიწაზე. ისინი ერთად ქმნიან წყალს, ნივთიერებას, რომელიც შეადგენს ადამიანის სხეულის მასის ნახევარზე მეტს. ჟანგბადი არის გაზი, რომელიც გვჭირდება სუნთქვისთვის და წყლის გარეშე რამდენიმე დღეც კი ვერ ვიცხოვრებდით, ამიტომ უდავოდ, ჟანგბადი და წყალბადი შეიძლება ჩაითვალოს სიცოცხლისთვის აუცილებელ უმნიშვნელოვანეს ქიმიურ ელემენტებად.

წყალბადის და ჟანგბადის ატომების სტრუქტურა

ამრიგად, წყალბადი ავლენს არამეტალურ თვისებებს. ბუნებაში წყალბადი გვხვდება სამი იზოტოპის სახით, პროტიუმი, დეიტერიუმი და ტრიტიუმი, წყალბადის იზოტოპები ძალიან განსხვავდებიან ერთმანეთისგან ფიზიკური თვისებებით, ამიტომ მათ ენიჭებათ ცალკეული სიმბოლოებიც კი.

თუ არ გახსოვთ ან არ იცით რა არის იზოტოპები, იმუშავეთ ელექტრონული საგანმანათლებლო რესურსის მასალებთან "იზოტოპები, როგორც ერთი ქიმიური ელემენტის ატომების სახეობები". მასში გაიგებთ, თუ როგორ განსხვავდება ერთი ელემენტის იზოტოპები ერთმანეთისგან, რას იწვევს ერთ ელემენტში რამდენიმე იზოტოპის არსებობა და ასევე გაეცნობით რამდენიმე ელემენტის იზოტოპებს.

ამრიგად, ჟანგბადის შესაძლო დაჟანგვის მდგომარეობები შემოიფარგლება მნიშვნელობებით -2-დან +2-მდე. თუ ჟანგბადი იღებს ორ ელექტრონს (იქცევა ანიონად) ან ქმნის ორ კოვალენტურ ბმას ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტებით, ის გადადის -2 დაჟანგვის მდგომარეობაში. თუ ჟანგბადი ქმნის ერთ კავშირს მეორე ჟანგბადის ატომთან, ხოლო მეორე ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომთან, ის გადადის -1 დაჟანგვის მდგომარეობაში. ფტორთან ორი კოვალენტური ბმის წარმოქმნით (ერთადერთი ელემენტი მაღალი ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობით), ჟანგბადი გადადის +2 დაჟანგვის მდგომარეობაში. ერთი ბმის ფორმირება მეორე ჟანგბადის ატომთან, ხოლო მეორე ფტორის ატომთან - +1. დაბოლოს, თუ ჟანგბადი ქმნის ერთ კავშირს ნაკლებად ელექტროუარყოფით ატომთან და მეორე კავშირს ფტორთან, ის იქნება ოქსიდაციის მდგომარეობაში 0.

წყალბადისა და ჟანგბადის ფიზიკური თვისებები, ჟანგბადის ალოტროპია

წყალბადი- უფერო გაზი გემოსა და სუნის გარეშე. ძალიან მსუბუქი (14,5-ჯერ მსუბუქია ვიდრე ჰაერი). წყალბადის გათხევადების ტემპერატურა - -252,8 ° C - თითქმის ყველაზე დაბალია ყველა გაზს შორის (მეორე ჰელიუმის შემდეგ). თხევადი და მყარი წყალბადი ძალიან მსუბუქი, უფერო ნივთიერებებია.

ჟანგბადიეს არის უფერო, უსუნო, უგემოვნო გაზი, ჰაერზე ოდნავ მძიმე. -182,9 °C-ზე ის იქცევა მძიმე ცისფერ სითხეში, -218 °C-ზე მყარდება ლურჯი კრისტალების წარმოქმნით. ჟანგბადის მოლეკულები პარამაგნიტურია, რაც ნიშნავს, რომ ჟანგბადი იზიდავს მაგნიტს. ჟანგბადი წყალში ცუდად ხსნადია.

წყალბადისგან განსხვავებით, რომელიც ქმნის მხოლოდ ერთი ტიპის მოლეკულებს, ჟანგბადი ავლენს ალოტროპიას და ქმნის ორი ტიპის მოლეკულებს, ანუ ელემენტი ჟანგბადი ქმნის ორ მარტივ ნივთიერებას: ჟანგბადს და ოზონს.

ქიმიური თვისებები და მარტივი ნივთიერებების მიღება

წყალბადი.

წყალბადის მოლეკულაში ბმა არის ერთჯერადი, მაგრამ ეს არის ერთ-ერთი ყველაზე ძლიერი ერთჯერადი ბმა ბუნებაში და მის გაწყვეტას დიდი ენერგია სჭირდება, ამიტომ წყალბადი ძალიან უმოქმედოა ოთახის ტემპერატურაზე, თუმცა, როდესაც ტემპერატურა იზრდება ( ან კატალიზატორის თანდასწრებით), წყალბადი ადვილად ურთიერთქმედებს ბევრ მარტივ და რთულ ნივთიერებასთან.

წყალბადი ქიმიური თვალსაზრისით ტიპიური არალითონია. ანუ მას შეუძლია აქტიურ ლითონებთან ურთიერთქმედება ჰიდრიდების წარმოქმნით, რომლებშიც ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას -1. ზოგიერთ მეტალთან (ლითიუმი, კალციუმი) ურთიერთქმედება მიმდინარეობს ოთახის ტემპერატურაზეც კი, მაგრამ საკმაოდ ნელა, ამიტომ გათბობა გამოიყენება ჰიდრიდების სინთეზში:

,

.

ჰიდრიდების წარმოქმნა მარტივი ნივთიერებების პირდაპირი ურთიერთქმედებით შესაძლებელია მხოლოდ აქტიური ლითონებისთვის. უკვე ალუმინი უშუალოდ არ ურთიერთქმედებს წყალბადთან, მისი ჰიდრიდი მიიღება გაცვლითი რეაქციებით.

წყალბადი ასევე რეაგირებს არალითონებთან მხოლოდ გაცხელებისას. გამონაკლისს წარმოადგენს ჰალოგენები ქლორი და ბრომი, რომელთა რეაქცია შეიძლება გამოწვეული იყოს შუქით:

.

ფტორთან რეაქცია ასევე არ საჭიროებს გათბობას; ის აფეთქებით მიმდინარეობს ძლიერი გაგრილებითაც კი და აბსოლუტურ სიბნელეში.

ჟანგბადთან რეაქცია მიმდინარეობს განშტოებული ჯაჭვის მექანიზმის მიხედვით, ამიტომ რეაქციის სიჩქარე სწრაფად იზრდება, ხოლო ჟანგბადისა და წყალბადის ნარევში 1: 2 თანაფარდობით, რეაქცია მიმდინარეობს აფეთქებით (ასეთ ნარევს ეწოდება "ასაფეთქებელი აირი" "):

.

გოგირდთან რეაქცია გაცილებით მშვიდად მიმდინარეობს, სითბოს მცირე ან საერთოდ არ გამოყოფით:

.

აზოტთან და იოდთან რეაქციები შექცევადად მიმდინარეობს:

,

.

ეს გარემოება მნიშვნელოვნად ართულებს ამიაკის წარმოებას ინდუსტრიაში: პროცესი მოითხოვს ამაღლებული წნევის გამოყენებას წონასწორობის შერევისთვის ამიაკის წარმოქმნის მიმართულებით. წყალბადის იოდი არ მიიღება პირდაპირი სინთეზით, რადგან არსებობს მისი სინთეზის რამდენიმე ბევრად უფრო მოსახერხებელი მეთოდი.

წყალბადი უშუალოდ არ რეაგირებს დაბალაქტიურ არალითონებთან (), თუმცა ცნობილია მათი ნაერთები.

კომპლექსურ ნივთიერებებთან რეაქციებში წყალბადი უმეტეს შემთხვევაში მოქმედებს როგორც შემცირების აგენტი. ხსნარებში წყალბადს შეუძლია შეამციროს დაბალაქტიური ლითონები (მდებარეობენ წყალბადის შემდეგ ძაბვის სერიაში) მათი მარილებიდან:

როდესაც გაცხელდება, წყალბადს შეუძლია შეამციროს მრავალი ლითონი მათი ოქსიდებიდან. უფრო მეტიც, რაც უფრო აქტიურია ლითონი, მით უფრო რთულია მისი აღდგენა და მით უფრო მაღალია ამისთვის საჭირო ტემპერატურა:

.

თუთიაზე უფრო აქტიური ლითონები პრაქტიკულად შეუძლებელია წყალბადით შემცირება.

წყალბადი წარმოიქმნება ლაბორატორიაში ლითონების ძლიერ მჟავებთან ურთიერთქმედებით. ყველაზე ხშირად გამოყენებული თუთია და მარილმჟავა:

ნაკლებად ხშირად გამოყენებული წყლის ელექტროლიზი ძლიერი ელექტროლიტების თანდასწრებით:

მრეწველობაში წყალბადი იწარმოება როგორც სუბპროდუქტი კაუსტიკური სოდას წარმოებაში ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარის ელექტროლიზით:

გარდა ამისა, წყალბადი მიიღება ნავთობის გადამუშავების დროს.

წყალბადის წარმოება წყლის ფოტოლიზით ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული მეთოდია სამომავლოდ, თუმცა, ამჟამად, ამ მეთოდის სამრეწველო გამოყენება რთულია.

ელექტრონული საგანმანათლებლო რესურსების მასალებთან მუშაობა ლაბორატორიული სამუშაო „წყალბადის მიღება და თვისებები“ და ლაბორატორიული სამუშაო „წყალბადის თვისებების შემცირება“. გაეცანით კიპის აპარატისა და კირიუშკინის აპარატის მუშაობის პრინციპს. დაფიქრდით, რომელ შემთხვევებში უფრო მოსახერხებელია Kipp აპარატის გამოყენება და რომელ - კირიუშკინი. რა თვისებებს ავლენს წყალბადი რეაქციებში?

ჟანგბადი.

ჟანგბადის მოლეკულაში ბმა ორმაგი და ძალიან ძლიერია. ამიტომ ჟანგბადი საკმაოდ არააქტიურია ოთახის ტემპერატურაზე. თუმცა, როდესაც თბება, ის იწყებს ძლიერი ჟანგვის თვისებების გამოვლენას.

ჟანგბადი რეაგირებს გაცხელების გარეშე აქტიურ ლითონებთან (ტუტე, ტუტე დედამიწა და ზოგიერთი ლანთანიდი):

როდესაც თბება, ჟანგბადი რეაგირებს მეტალების უმეტესობასთან და წარმოქმნის ოქსიდებს:

,

,

.

ვერცხლი და ნაკლებად აქტიური ლითონები არ იჟანგება ჟანგბადით.

ჟანგბადი ასევე რეაგირებს არამეტალების უმეტესობასთან ოქსიდების წარმოქმნით:

,

,

.

აზოტთან ურთიერთქმედება ხდება მხოლოდ ძალიან მაღალ ტემპერატურაზე, დაახლოებით 2000 °C.

ჟანგბადი არ რეაგირებს ქლორთან, ბრომთან და იოდთან, თუმცა მათი ბევრი ოქსიდის მიღება შესაძლებელია არაპირდაპირი გზით.

ჟანგბადის ურთიერთქმედება ფტორთან შეიძლება განხორციელდეს ელექტრული გამონადენის გავლის გზით გაზების ნარევში:

.

ჟანგბადის (II) ფტორი არასტაბილური ნაერთია, ადვილად იშლება და ძალიან ძლიერი ჟანგვის აგენტია.

ხსნარებში ჟანგბადი არის ძლიერი, თუმცა ნელი, ჟანგვის აგენტი. როგორც წესი, ჟანგბადი ხელს უწყობს ლითონების გადასვლას მაღალ დაჟანგვის მდგომარეობებზე:

ჟანგბადის არსებობა ხშირად შესაძლებელს ხდის მჟავებში ლითონების დაშლას ძაბვის სერიაში წყალბადის შემდეგ დაუყოვნებლივ:

როდესაც თბება, ჟანგბადს შეუძლია დაჟანგვის ქვედა ლითონის ოქსიდები:

.

ჟანგბადი არ მიიღება ქიმიურად მრეწველობაში, იგი მიიღება ჰაერიდან დისტილაციით.

ლაბორატორიაში გამოიყენება ჟანგბადით მდიდარი ნაერთების დაშლის რეაქციები - ნიტრატები, ქლორატები, პერმანგანატები გაცხელებისას:

თქვენ ასევე შეგიძლიათ მიიღოთ ჟანგბადი წყალბადის ზეჟანგის კატალიზური დაშლით:

გარდა ამისა, წყლის ელექტროლიზის ზემოაღნიშნული რეაქცია შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჟანგბადის წარმოებისთვის.

ელექტრონული საგანმანათლებლო რესურსის მასალებთან მუშაობა ლაბორატორიული სამუშაო „ჟანგბადის წარმოება და მისი თვისებები“.

რა ჰქვია ლაბორატორიულ სამუშაოებში გამოყენებული ჟანგბადის შეგროვების მეთოდს? აირების შეგროვების კიდევ რა გზები არსებობს და რომელია შესაფერისი ჟანგბადის შესაგროვებლად?

დავალება 1. ნახეთ ვიდეო კლიპი "კალიუმის პერმანგანატის დაშლა გაცხელებისას".

Უპასუხე კითხვებს:

1. 1. რეაქციის მყარი პროდუქტებიდან რომელია წყალში ხსნადი?
   2. რა ფერისაა კალიუმის პერმანგანატის ხსნარი?
   3. რა ფერისაა კალიუმის მანგანატის ხსნარი?

ჩაწერეთ მიმდინარე რეაქციების განტოლებები. მათი გათანაბრება ელექტრონული ბალანსის მეთოდით.

განიხილეთ დავალება მასწავლებელთან ვიდეო ოთახში ან მის შიგნით.

ოზონი.

ოზონის მოლეკულა არის ტრიატომური და მასში არსებული ბმები ნაკლებად ძლიერია, ვიდრე ჟანგბადის მოლეკულაში, რაც იწვევს ოზონის უფრო მეტ ქიმიურ აქტივობას: ოზონი ადვილად აჟანგებს ბევრ ნივთიერებას ხსნარებში ან მშრალ ფორმაში გაცხელების გარეშე:

ოზონს შეუძლია ადვილად დაჟანგვის აზოტის ოქსიდი (IV) აზოტის ოქსიდამდე (V) და გოგირდის ოქსიდი (IV) გოგირდის ოქსიდამდე (VI) კატალიზატორის გარეშე:

ოზონი თანდათან იშლება ჟანგბადის წარმოქმნით:

ოზონის წარმოებისთვის გამოიყენება სპეციალური მოწყობილობები - ოზონიზატორები, რომლებშიც მბზინავი გამონადენი გადის ჟანგბადში.

ლაბორატორიაში, მცირე რაოდენობით ოზონის მისაღებად, ზოგჯერ გამოიყენება პეროქსო ნაერთების და ზოგიერთი უმაღლესი ოქსიდის დაშლის რეაქციები გაცხელებისას:

ელექტრონული საგანმანათლებლო რესურსის მასალებთან მუშაობა ლაბორატორიული სამუშაო „ოზონის მიღება და მისი თვისებების შესწავლა“.

ახსენით, რატომ ხდება ინდიგოს ხსნარი უფერული. დაწერეთ რეაქციების განტოლებები, რომლებიც წარმოიქმნება ტყვიის ნიტრატისა და ნატრიუმის სულფიდის ხსნარების შერევისას და ოზონირებული ჰაერის გავლისას მიღებული სუსპენზიის მეშვეობით. დაწერეთ იონური გაცვლის რეაქციის იონური განტოლებები. რედოქსის რეაქციისთვის გააკეთეთ ელექტრონული ბალანსი.

განიხილეთ დავალება მასწავლებელთან ვიდეო ოთახში ან მის შიგნით.

წყლის ქიმიური თვისებები

წყლის ფიზიკური თვისებების და მისი მნიშვნელობის უკეთ გასაგებად იმუშავეთ ელექტრონული საგანმანათლებლო რესურსების მასალებთან „წყლის ანომალიური თვისებები“ და „წყალი ყველაზე მნიშვნელოვანი სითხეა დედამიწაზე“.

წყალს დიდი მნიშვნელობა აქვს ნებისმიერი ცოცხალი ორგანიზმისთვის - სინამდვილეში, ბევრი ცოცხალი ორგანიზმი შედგება ნახევარზე მეტი წყლისგან. წყალი ერთ-ერთი ყველაზე მრავალმხრივი გამხსნელია (მაღალი ტემპერატურისა და წნევის დროს მისი, როგორც გამხსნელის შესაძლებლობები მნიშვნელოვნად იზრდება). ქიმიური თვალსაზრისით, წყალი არის წყალბადის ოქსიდი, ხოლო წყალხსნარში იგი იშლება (თუმცა ძალიან მცირე რაოდენობით) წყალბადის კატიონებად და ჰიდროქსიდის ანიონებად:

.

წყალი ურთიერთქმედებს ბევრ მეტალთან. აქტიური (ტუტე, ტუტე მიწა და ზოგიერთი ლანთანიდი) წყალი რეაგირებს გაცხელების გარეშე:

ნაკლებად აქტიური ურთიერთქმედება ხდება გაცხელებისას.

პერიოდულ სისტემაში წყალბადი განლაგებულია ელემენტების ორ ჯგუფში, რომლებიც აბსოლუტურად საპირისპიროა მათი თვისებებით. ეს თვისება მას სრულიად უნიკალურს ხდის. წყალბადი არ არის მხოლოდ ელემენტი ან ნივთიერება, არამედ მრავალი რთული ნაერთის კომპონენტი, ორგანული და ბიოგენური ელემენტი. ამიტომ, ჩვენ უფრო დეტალურად განვიხილავთ მის თვისებებს და მახასიათებლებს.

აალებადი აირის გამოშვება ლითონებისა და მჟავების ურთიერთქმედების დროს დაფიქსირდა ჯერ კიდევ მე-16 საუკუნეში, ანუ ქიმიის, როგორც მეცნიერების ჩამოყალიბების დროს. ცნობილმა ინგლისელმა მეცნიერმა ჰენრი კავენდიშმა შეისწავლა ნივთიერება 1766 წლიდან და უწოდა მას "წვის ჰაერი". როდესაც იწვის, ეს გაზი წარმოქმნის წყალს. სამწუხაროდ, მეცნიერის ერთგულებამ ფლოგისტონის (ჰიპოთეტური „ჰიპერწვრილი მატერია“) თეორიის დაცვამ ხელი შეუშალა მას სწორი დასკვნების გაკეთებაში.

ფრანგმა ქიმიკოსმა და ბუნებისმეტყველმა ა.ლავუაზიემ ინჟინერ ჟ. მენიესთან ერთად და სპეციალური გაზომეტრების დახმარებით 1783 წელს ჩაატარა წყლის სინთეზი, შემდეგ კი მისი ანალიზი წყლის ორთქლის წითელ რკინით დაშლით. ამრიგად, მეცნიერებმა შეძლეს სწორი დასკვნების გაკეთება. მათ აღმოაჩინეს, რომ „წვადი ჰაერი“ არა მხოლოდ წყლის ნაწილია, არამედ მისი მიღებაც შესაძლებელია.

1787 წელს ლავუაზიემ ივარაუდა, რომ შესწავლილი გაზი მარტივი ნივთიერებაა და, შესაბამისად, პირველად ქიმიურ ელემენტებს შორისაა. მას წყალბადი უწოდა (ბერძნული სიტყვებიდან hydor - წყალი + გენაო - ვშობ), ანუ "წყლის მშობიარობა".

რუსული სახელწოდება „წყალბადი“ 1824 წელს შემოგვთავაზა ქიმიკოსმა მ.სოლოვიოვმა. წყლის შემადგენლობის განსაზღვრამ დაასრულა „ფლოგისტონის თეორია“. მე-18 და მე-19 საუკუნეების მიჯნაზე აღმოჩნდა, რომ წყალბადის ატომი ძალიან მსუბუქია (სხვა ელემენტების ატომებთან შედარებით) და მისი მასა მიღებულ იქნა ატომური მასების შედარების მთავარ ერთეულად, მიღებული მნიშვნელობის ტოლი 1.

ფიზიკური თვისებები

წყალბადი ყველაზე მსუბუქია მეცნიერებისთვის ცნობილი ყველა ნივთიერებიდან (ის ჰაერზე 14,4-ჯერ მსუბუქია), მისი სიმკვრივეა 0,0899 გ/ლ (1 ატმ, 0 °C). ეს მასალა დნება (მყარდება) და ადუღდება (თხევადდება), შესაბამისად -259,1 ° C და -252,8 ° C (მხოლოდ ჰელიუმს აქვს დაბალი დუღილი და დნობა t °).

წყალბადის კრიტიკული ტემპერატურა უკიდურესად დაბალია (-240 °C). ამ მიზეზით, მისი გათხევადება საკმაოდ რთული და ძვირადღირებული პროცესია. ნივთიერების კრიტიკული წნევაა 12,8 კგფ/სმ², ხოლო კრიტიკული სიმკვრივეა 0,0312 გ/სმ³. ყველა გაზს შორის წყალბადს აქვს ყველაზე მაღალი თბოგამტარობა: 1 ატმოსფეროში და 0 ° C ტემპერატურაზე, ის არის 0,174 W / (mxK).

ნივთიერების სპეციფიკური სითბური სიმძლავრე იმავე პირობებში არის 14,208 კჯ / (კგxK) ან 3,394 კალ / (gh ° C). ეს ელემენტი ოდნავ ხსნადია წყალში (დაახლოებით 0,0182 მლ/გ 1 ატმ-ზე და 20 ° C ტემპერატურაზე), მაგრამ კარგად - მეტალების უმეტესობაში (Ni, Pt, Pa და სხვა), განსაკუთრებით პალადიუმში (დაახლოებით 850 ტომი Pd-ის მოცულობაზე). .

ეს უკანასკნელი თვისება დაკავშირებულია მის დიფუზიის უნართან, ხოლო ნახშირბადის შენადნობის (მაგალითად, ფოლადის) მეშვეობით დიფუზიას შეიძლება თან ახლდეს შენადნობის განადგურება წყალბადის ნახშირბადთან ურთიერთქმედების გამო (ამ პროცესს ეწოდება დეკარბონიზაცია). თხევად მდგომარეობაში, ნივთიერება არის ძალიან მსუბუქი (სიმკვრივე - 0,0708 გ / სმ³ t ° \u003d -253 ° C) და თხევადი (სიბლანტე - 13,8 გრადუსი იმავე პირობებში).

ბევრ ნაერთში ეს ელემენტი ავლენს +1 ვალენტობას (დაჟანგვის მდგომარეობას), ნატრიუმის და სხვა ტუტე ლითონების მსგავსი. ჩვეულებრივ განიხილება ამ ლითონების ანალოგად. შესაბამისად, ის ხელმძღვანელობს მენდელეევის სისტემის I ჯგუფს. ლითონის ჰიდრიდებში წყალბადის იონი ავლენს უარყოფით მუხტს (ჟანგვის მდგომარეობა არის -1), ანუ Na + H- აქვს Na + Cl- ქლორიდის მსგავსი სტრუქტურა. ამ და ზოგიერთი სხვა ფაქტის შესაბამისად (ელემენტის „H“ და ჰალოგენების ფიზიკური თვისებების სიახლოვე, ორგანულ ნაერთებში მისი ჰალოგენებით ჩანაცვლების უნარი), წყალბადი მიეკუთვნება მენდელეევის სისტემის VII ჯგუფს.

ნორმალურ პირობებში მოლეკულურ წყალბადს აქვს დაბალი აქტივობა, პირდაპირ ერწყმის მხოლოდ ყველაზე აქტიურ არალითონებს (ფტორთან და ქლორთან, ამ უკანასკნელთან - სინათლეში). თავის მხრივ, როდესაც თბება, ის ურთიერთქმედებს ბევრ ქიმიურ ელემენტთან.

ატომურ წყალბადს აქვს გაზრდილი ქიმიური აქტივობა (მოლეკულურ წყალბადთან შედარებით). ჟანგბადთან ერთად ის აყალიბებს წყალს ფორმულის მიხედვით:

Н2 + ½О2 = Н2О,

გამოყოფს 285,937 კჯ/მოლ სითბოს ან 68,3174 კკალ/მოლ (25°C, 1 ატმ). ნორმალურ ტემპერატურულ პირობებში რეაქცია საკმაოდ ნელა მიმდინარეობს და t ° >= 550 ° С-ზე ის უკონტროლოა. წყალბადის + ჟანგბადის ნარევის ფეთქებადი ზღვრები მოცულობით არის 4–94% H2, ხოლო წყალბადი + ჰაერი არის 4–74% H2 (ორი მოცულობის H2 და ერთი მოცულობის O2 ნარევს ეწოდება ფეთქებადი აირი).

ეს ელემენტი გამოიყენება მეტალების უმეტესობის შესამცირებლად, რადგან ის იღებს ჟანგბადს ოქსიდებიდან:

Fe₃O4 + 4H2 = 3Fe + 4Н2О,

CuO + H2 = Cu + H2O და ა.შ.

სხვადასხვა ჰალოგენებით წყალბადი აყალიბებს წყალბადის ჰალოგენებს, მაგალითად:

H2 + Cl2 = 2HCl.

ამასთან, ფტორთან ურთიერთობისას წყალბადი ფეთქდება (ეს ასევე ხდება სიბნელეში, -252 ° C ტემპერატურაზე), რეაგირებს ბრომთან და ქლორთან მხოლოდ გაცხელების ან განათებისას, ხოლო იოდთან - მხოლოდ გაცხელებისას. აზოტთან ურთიერთქმედებისას წარმოიქმნება ამიაკი, მაგრამ მხოლოდ კატალიზატორზე, მომატებულ წნევასა და ტემპერატურაზე:

ZN2 + N2 = 2NH3.

გაცხელებისას წყალბადი აქტიურად რეაგირებს გოგირდთან:

H2 + S = H2S (წყალბადის სულფიდი),

და ბევრად უფრო რთული - ტელურუმით ან სელენით. წყალბადი რეაგირებს სუფთა ნახშირბადთან კატალიზატორის გარეშე, მაგრამ მაღალ ტემპერატურაზე:

2H2 + C (ამორფული) = CH4 (მეთანი).

ეს ნივთიერება პირდაპირ რეაგირებს ზოგიერთ ლითონთან (ტუტე, ტუტე დედამიწა და სხვა), წარმოქმნის ჰიდრიდებს, მაგალითად:

Н2 + 2Li = 2LiH.

არცთუ მცირე პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს წყალბადისა და ნახშირბადის მონოქსიდის (II) ურთიერთქმედებას. ამ შემთხვევაში წნევის, ტემპერატურისა და კატალიზატორის მიხედვით წარმოიქმნება სხვადასხვა ორგანული ნაერთები: HCHO, CH3OH და ა.შ. უჯერი ნახშირწყალბადები რეაქციის დროს გადაიქცევა გაჯერებულებად, მაგალითად:

С n Н2 n + Н2 = С n Н2 n ₊2.

წყალბადი და მისი ნაერთები განსაკუთრებულ როლს თამაშობენ ქიმიაში. იგი განსაზღვრავს მჟავე თვისებებს ე.წ. პროტური მჟავები მიდრეკილნი არიან წყალბადის ობლიგაციების წარმოქმნას სხვადასხვა ელემენტებთან, რაც მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს მრავალი არაორგანული და ორგანული ნაერთების თვისებებზე.

წყალბადის მიღება

ამ ელემენტის სამრეწველო წარმოებისთვის ნედლეულის ძირითადი ტიპებია გადამამუშავებელი აირები, ბუნებრივი აალებადი და კოქსის ღუმელის აირები. იგი ასევე მიიღება წყლისგან ელექტროლიზის გზით (ხელმისაწვდომ ელექტროენერგიის მქონე ადგილებში). ბუნებრივი აირის მასალის წარმოების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მეთოდია ნახშირწყალბადების, ძირითადად მეთანის, კატალიზური ურთიერთქმედება წყლის ორთქლთან (ე.წ. კონვერტაცია). Მაგალითად:

CH4 + H2O = CO + ZH2.

ნახშირწყალბადების არასრული დაჟანგვა ჟანგბადით:

CH4 + ½O2 \u003d CO + 2H2.

სინთეზირებული ნახშირბადის მონოქსიდი (II) განიცდის გარდაქმნას:

CO + H2O = CO2 + H2.

ბუნებრივი აირისგან წარმოებული წყალბადი ყველაზე იაფია.

წყლის ელექტროლიზისთვის გამოიყენება პირდაპირი დენი, რომელიც გადის NaOH ან KOH ხსნარში (მჟავები არ გამოიყენება მოწყობილობის კოროზიის თავიდან ასაცილებლად). ლაბორატორიულ პირობებში მასალა მიიღება წყლის ელექტროლიზით ან მარილმჟავასა და თუთიას შორის რეაქციის შედეგად. თუმცა, უფრო ხშირად გამოიყენება მზა ქარხნული მასალა ცილინდრებში.

გადამამუშავებელი გაზებიდან და კოქსის ღუმელის გაზიდან, ეს ელემენტი იზოლირებულია გაზის ნარევის ყველა სხვა კომპონენტის ამოღებით, რადგან ღრმა გაგრილების დროს ისინი უფრო ადვილად თხევადდება.

ამ მასალის მოპოვება ინდუსტრიულად დაიწყო მე -18 საუკუნის ბოლოს. შემდეგ მას იყენებდნენ ბუშტების შესავსებად. ამ დროისთვის წყალბადი ფართოდ გამოიყენება ინდუსტრიაში, ძირითადად ქიმიურ მრეწველობაში, ამიაკის წარმოებისთვის.

ნივთიერების მასობრივი მომხმარებლები არიან მეთილის და სხვა სპირტების, სინთეზური ბენზინის და მრავალი სხვა პროდუქტის მწარმოებლები. ისინი მიიღება ნახშირბადის მონოქსიდის (II) და წყალბადის სინთეზით. წყალბადი გამოიყენება მძიმე და მყარი თხევადი საწვავის, ცხიმების და ა.შ. ჰიდროგენიზაციისთვის, HCl-ის სინთეზისთვის, ნავთობპროდუქტების ჰიდროგადამუშავებისთვის, აგრეთვე ლითონების ჭრის/შედუღებისთვის. ბირთვული ენერგიისთვის ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტებია მისი იზოტოპები - ტრიტიუმი და დეიტერიუმი.

წყალბადის ბიოლოგიური როლი

ცოცხალი ორგანიზმების მასის დაახლოებით 10% (საშუალოდ) ამ ელემენტზე მოდის. ეს არის წყლის ნაწილი და ბუნებრივი ნაერთების ყველაზე მნიშვნელოვანი ჯგუფები, მათ შორის ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ლიპიდები, ნახშირწყლები. რას ემსახურება?

ეს მასალა გადამწყვეტ როლს ასრულებს: ცილების სივრცითი სტრუქტურის შენარჩუნებაში (მეოთხეში), ნუკლეინის მჟავების კომპლემენტარობის პრინციპის დანერგვაში (ანუ გენეტიკური ინფორმაციის დანერგვასა და შენახვაში), ზოგადად, მოლეკულურში „აღიარებაში“. დონე.

წყალბადის იონი H+ მონაწილეობს ორგანიზმში მნიშვნელოვან დინამიურ რეაქციებში/პროცესებში. მათ შორის: ბიოლოგიურ დაჟანგვაში, რომელიც უზრუნველყოფს ცოცხალ უჯრედებს ენერგიით, ბიოსინთეზის რეაქციებში, მცენარეებში ფოტოსინთეზში, ბაქტერიების ფოტოსინთეზში და აზოტის ფიქსაციაში, მჟავა-ტუტოვანი ბალანსისა და ჰომეოსტაზის შენარჩუნებაში, მემბრანული ტრანსპორტირების პროცესებში. ნახშირბადთან და ჟანგბადთან ერთად ის ქმნის სიცოცხლის ფენომენების ფუნქციურ და სტრუქტურულ საფუძველს.

10.1 წყალბადი

სახელწოდება "წყალბადი" ეხება როგორც ქიმიურ ელემენტს, ასევე მარტივ ნივთიერებას. ელემენტი წყალბადისშედგება წყალბადის ატომებისგან. მარტივი ნივთიერება წყალბადისშედგება წყალბადის მოლეკულებისგან.

ა) ქიმიური ელემენტი წყალბადი

ელემენტების ბუნებრივ სერიაში წყალბადის რიგითი ნომერია 1. ელემენტთა სისტემაში წყალბადი პირველ პერიოდშია IA ან VIIA ჯგუფში.

წყალბადი დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული ელემენტია. წყალბადის ატომების მოლური წილი ატმოსფეროში, ჰიდროსფეროში და დედამიწის ლითოსფეროში (ერთად ამას დედამიწის ქერქი ეწოდება) არის 0,17. ის გვხვდება წყალში, ბევრ მინერალში, ნავთობში, ბუნებრივ აირში, მცენარეებსა და ცხოველებში. საშუალოდ, ადამიანის სხეული შეიცავს დაახლოებით 7 კილოგრამ წყალბადს.

წყალბადის სამი იზოტოპი არსებობს:
ა) მსუბუქი წყალბადი - პროტიუმი,
ბ) მძიმე წყალბადი - დეიტერიუმი(D)
გ) ზემძიმე წყალბადი - ტრიტიუმი(T).

ტრიტიუმი არის არასტაბილური (რადიოაქტიური) იზოტოპი, ამიტომ ის პრაქტიკულად არ გვხვდება ბუნებაში. დეიტერიუმი სტაბილურია, მაგრამ ძალიან ცოტაა: ვ D = 0,015% (მთელი ხმელეთის წყალბადის მასის). ამრიგად, წყალბადის ატომური მასა ძალიან ცოტა განსხვავდება 1 Dn-სგან (1,00794 Dn).

ბ) წყალბადის ატომი

ქიმიის კურსის წინა სექციებიდან თქვენ უკვე იცით წყალბადის ატომის შემდეგი მახასიათებლები:

წყალბადის ატომის ვალენტური შესაძლებლობები განისაზღვრება ერთი ელექტრონის არსებობით ერთვალენტიან ორბიტალში. დიდი იონიზაციის ენერგია წყალბადის ატომს არ აძლევს მიდრეკილებას ელექტრონის გაცემისკენ, ხოლო ელექტრონის არც თუ ისე მაღალი აფინურობა იწვევს მის მიღების უმნიშვნელო ტენდენციას. შესაბამისად, ქიმიურ სისტემებში H კათიონის წარმოქმნა შეუძლებელია და H ანიონთან ნაერთები არც თუ ისე სტაბილურია. ამრიგად, სხვა ატომებთან კოვალენტური ბმის ფორმირება მისი ერთი დაუწყვილებელი ელექტრონის გამო ყველაზე მეტად ახასიათებს წყალბადის ატომს. როგორც ანიონის წარმოქმნის, ისე კოვალენტური ბმის წარმოქმნის შემთხვევაში წყალბადის ატომი მონოვალენტურია.
მარტივ ნივთიერებაში წყალბადის ატომების დაჟანგვის მდგომარეობა ნულის ტოლია, უმეტეს ნაერთებში წყალბადი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობას +I და მხოლოდ წყალბადის ყველაზე ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტების ჰიდრიდებში არის –I ჟანგვის მდგომარეობა.
წყალბადის ატომის ვალენტური შესაძლებლობების შესახებ ინფორმაცია მოცემულია ცხრილში 28. წყალბადის ატომის ვალენტური მდგომარეობა, რომელიც დაკავშირებულია რომელიმე ატომთან ერთი კოვალენტური ბმით, ცხრილში მითითებულია სიმბოლოთი „H-“.

ცხრილი 28წყალბადის ატომის ვალენტურობის შესაძლებლობები

ვალენტობის მდგომარეობა				ქიმიკატების მაგალითები
			მე 0 -ᲛᲔ	HCl, H 2 O, H 2 S, NH 3 , CH 4 , C 2 H 6 , NH 4 Cl, H 2 SO 4 , NaHCO 3 , KOH H2 B 2 H 6 , SiH 4 , GeH 4
				NaH, KH, CaH 2, BaH 2

გ) წყალბადის მოლეკულა

დიატომური წყალბადის მოლეკულა H 2 იქმნება მაშინ, როდესაც წყალბადის ატომები შეკრულია მათთვის შესაძლებელი ერთადერთი კოვალენტური ბმით. კომუნიკაცია იქმნება გაცვლის მექანიზმით. ელექტრონული ღრუბლების გადაფარვის მეთოდის მიხედვით, ეს არის s-ბმა (ნახ. 10.1). ა). ვინაიდან ატომები ერთნაირია, კავშირი არაპოლარულია.

ატომთაშორისი მანძილი (უფრო ზუსტად, წონასწორული ატომთაშორისი მანძილი, რადგან ატომები ვიბრირებენ) წყალბადის მოლეკულაში რ(H-H) = 0.74 A (ნახ. 10.1 ვ), რაც გაცილებით ნაკლებია ორბიტალური რადიუსების ჯამზე (1,06 ა). შესაბამისად, შემაკავშირებელი ატომების ელექტრონული ღრუბლები ღრმად იფარება (ნახ. 10.1). ბ), და წყალბადის მოლეკულაში კავშირი ძლიერია. ამას მოწმობს შეკვრის ენერგიის საკმაოდ დიდი მნიშვნელობაც (454 კჯ/მოლი).
თუ მოლეკულის ფორმას დავახასიათებთ სასაზღვრო ზედაპირით (ელექტრონული ღრუბლის სასაზღვრო ზედაპირის მსგავსი), მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ წყალბადის მოლეკულას აქვს ოდნავ დეფორმირებული (მოგრძო) ბურთის ფორმა (სურ. 10.1). გ).

დ) წყალბადი (ნივთიერება)

ნორმალურ პირობებში წყალბადი არის უფერო და უსუნო აირი. მცირე რაოდენობით, არატოქსიკურია. მყარი წყალბადი დნება 14 K-ზე (–259°C), ხოლო თხევადი წყალბადი დუღს 20 K (–253°C) ტემპერატურაზე. დაბალი დნობის და დუღილის წერტილები, ძალიან მცირე ტემპერატურული ინტერვალი თხევადი წყალბადის არსებობისთვის (მხოლოდ 6 °C), ასევე დნობის მცირე მოლური სიცხეები (0,117 კჯ/მოლი) და აორთქლება (0,903 კჯ/მოლი) მიუთითებს, რომ მოლეკულათაშორისი ბმები წყალბადში ძალიან სუსტია.
წყალბადის სიმკვრივე r (H 2) \u003d (2 გ / მოლი): (22,4 ლ / მოლ) \u003d 0,0893 გ / ლ. შედარებისთვის: ჰაერის საშუალო სიმკვრივეა 1,29 გ/ლ. ანუ წყალბადი ჰაერზე 14,5-ჯერ „მსუბუქია“. იგი პრაქტიკულად არ იხსნება წყალში.
ოთახის ტემპერატურაზე წყალბადი არააქტიურია, მაგრამ გაცხელებისას ის რეაგირებს ბევრ ნივთიერებასთან. ამ რეაქციებში წყალბადის ატომებს შეუძლიათ გაზარდონ და შეამცირონ მათი დაჟანგვის მდგომარეობა: H 2 + 2 ე- \u003d 2H -I, H 2 - 2 ე- \u003d 2H + I.
პირველ შემთხვევაში, წყალბადი არის ჟანგვის აგენტი, მაგალითად, ნატრიუმთან ან კალციუმთან რეაქციებში: 2Na + H 2 = 2NaH, ( ტ) Ca + H 2 = CaH 2 . ( ტ)
მაგრამ შემცირების თვისებები უფრო დამახასიათებელია წყალბადისთვის: O 2 + 2H 2 \u003d 2H 2 O, ( ტ)
CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O. ( ტ)
გაცხელებისას წყალბადი იჟანგება არა მხოლოდ ჟანგბადით, არამედ ზოგიერთი სხვა არალითონით, როგორიცაა ფტორი, ქლორი, გოგირდი და აზოტიც კი.
ლაბორატორიაში წყალბადი წარმოიქმნება რეაქციის შედეგად

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

თუთიის ნაცვლად შეიძლება გამოვიყენოთ რკინა, ალუმინი და ზოგიერთი სხვა ლითონი, ხოლო გოგირდმჟავას ნაცვლად სხვა განზავებული მჟავები. მიღებული წყალბადი გროვდება სინჯარაში წყლის გადაადგილების მეთოდით (იხ. სურ. 10.2. ბ) ან უბრალოდ შებრუნებულ კოლბაში (სურ. 10.2 ა).

მრეწველობაში წყალბადი დიდი რაოდენობით მიიღება ბუნებრივი აირისგან (ძირითადად მეთანიდან) წყლის ორთქლთან ურთიერთქმედებით 800 °C ტემპერატურაზე ნიკელის კატალიზატორის თანდასწრებით:

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 ( ტ, ნი)

ან დამუშავებული მაღალ ტემპერატურაზე წყლის ორთქლის ნახშირით:

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. ( ტ)

სუფთა წყალბადი მიიღება წყლისგან ელექტრული დენით დაშლით (ექვემდებარება ელექტროლიზს):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (ელექტროლიზი).

ე) წყალბადის ნაერთები

ჰიდრიდები (წყალბადის შემცველი ორობითი ნაერთები) იყოფა ორ ძირითად ტიპად:
ა) არასტაბილური (მოლეკულური) ჰიდრიდები,
ბ) მარილის მსგავსი (იონური) ჰიდრიდები.
ელემენტები IVA - VIIA ჯგუფები და ბორი ქმნიან მოლეკულურ ჰიდრიდებს. მათგან სტაბილურია მხოლოდ ელემენტების ჰიდრიდები, რომლებიც ქმნიან არამეტალებს:

B2H6;CH4; NH3; H2O; HF
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; HCl
AsH 3; H2Se; HBr
H2Te; გამარჯობა
წყლის გარდა, ყველა ეს ნაერთი არის აირისებრი ნივთიერებები ოთახის ტემპერატურაზე, აქედან მომდინარეობს მათი სახელწოდება - „არასტაბილური ჰიდრიდები“.
ზოგიერთი ელემენტი, რომელიც ქმნის არამეტალებს, ასევე შედის უფრო რთულ ჰიდრიდებში. მაგალითად, ნახშირბადი აყალიბებს ნაერთებს ზოგადი ფორმულებით C ნ H2 ნ+2, C ნ H2 ნ, C ნ H2 ნ-2 და სხვა, სადაც ნშეიძლება იყოს ძალიან დიდი (ორგანული ქიმია სწავლობს ამ ნაერთებს).
იონურ ჰიდრიდებს მიეკუთვნება ტუტე, მიწის ტუტე და მაგნიუმის ჰიდრიდები. ამ ჰიდრიდების კრისტალები შედგება H ანიონებისა და ლითონის კათიონებისგან Me ან Me 2-ის უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობაში (დამოკიდებულია ელემენტების სისტემის ჯგუფზე).

LiH
NaH	MgH2
ხ.ხ	CaH2
RbH	SrH 2
CSH	BaH2

როგორც იონური, ასევე თითქმის ყველა მოლეკულური ჰიდრიდი (გარდა H 2 O და HF) არის აღმდგენი აგენტები, მაგრამ იონური ჰიდრიდები ავლენენ შემცირების თვისებებს ბევრად უფრო ძლიერ, ვიდრე მოლეკულური.
ჰიდრიდების გარდა, წყალბადი არის ჰიდროქსიდების და ზოგიერთი მარილის ნაწილი. ამ უფრო რთული წყალბადის ნაერთების თვისებებს შემდეგ თავებში გაეცნობით.
მრეწველობაში წარმოებული წყალბადის ძირითადი მომხმარებლები არიან ამიაკის და აზოტოვანი სასუქების წარმოების მცენარეები, სადაც ამიაკი მიიღება უშუალოდ აზოტისა და წყალბადისგან:

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( რ, ტ Pt არის კატალიზატორი).

წყალბადი დიდი რაოდენობით გამოიყენება მეთილის სპირტის (მეთანოლის) წარმოებისთვის 2H 2 + CO = CH 3 OH ( ტ, ZnO - კატალიზატორი), ასევე წყალბადის ქლორიდის წარმოებაში, რომელიც მიიღება უშუალოდ ქლორისა და წყალბადისგან:

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

ზოგჯერ წყალბადი გამოიყენება მეტალურგიაში, როგორც შემცირების საშუალება სუფთა ლითონების წარმოებაში, მაგალითად: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. რა ნაწილაკებისგან შედგება ა) პროტიუმის, ბ) დეიტერიუმის, გ) ტრიტიუმის ბირთვები?
2. შეადარეთ წყალბადის ატომის იონიზაციის ენერგია სხვა ელემენტების ატომების იონიზაციის ენერგიასთან. რომელი ელემენტია წყალბადთან ყველაზე ახლოს ამ მახასიათებლით?
3. იგივე გააკეთე ელექტრონის აფინურობის ენერგიაზე
4. შეადარეთ კოვალენტური ბმის პოლარიზაციის მიმართულება და წყალბადის დაჟანგვის ხარისხი ნაერთებში: ა) BeH 2 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, HF; ბ) CH 4, SiH 4, GeH 4.
5. ჩამოწერეთ წყალბადის უმარტივესი, მოლეკულური, სტრუქტურული და სივრცითი ფორმულა. რომელია ყველაზე ხშირად გამოყენებული?
6. ხშირად ამბობენ: „წყალბადი ჰაერზე მსუბუქია“. რა იგულისხმება ამაში? რა შემთხვევაში შეიძლება ამ გამოთქმის პირდაპირი გაგება და რა შემთხვევაში არა?
7. გააკეთეთ კალიუმის და კალციუმის ჰიდრიდების, ასევე ამიაკის, წყალბადის სულფიდის და წყალბადის ბრომიდის სტრუქტურული ფორმულები.
8. წყალბადის შერწყმისა და აორთქლების მოლური სიცხის ცოდნა, განსაზღვრეთ შესაბამისი სპეციფიკური რაოდენობების მნიშვნელობები.
9. წყალბადის ძირითადი ქიმიური თვისებების ამსახველი ოთხი რეაქციისთვის, შეადგინეთ ელექტრონული ბალანსი. ჩამოთვალეთ ჟანგვის და შემცირების აგენტები.
10. დაადგინეთ თუთიის მასა, რომელიც საჭიროა ლაბორატორიულად 4,48 ლიტრი წყალბადის მისაღებად.
11. განსაზღვრეთ წყალბადის მასა და მოცულობა, რომელიც შეიძლება მივიღოთ 30 მ 3 მეთანისა და წყლის ორთქლის ნარევიდან, აღებული მოცულობითი თანაფარდობით 1: 2, გამოსავლიანობა 80%.
12. შეადგინეთ იმ რეაქციების განტოლებები, რომლებიც მიმდინარეობს წყალბადის ა) ფტორთან, ბ) გოგირდთან ურთიერთქმედებისას.
13. ქვემოთ მოყვანილი რეაქციის სქემები ასახავს იონური ჰიდრიდების ძირითად ქიმიურ თვისებებს:

ა) MH + O 2 MOH ( ტ); ბ) MH + Cl 2 MCl + HCl ( ტ);
გ) MH + H 2 O MOH + H 2; დ) MH + HCl (p) MCl + H 2
აქ M არის ლითიუმი, ნატრიუმი, კალიუმი, რუბიდიუმი ან ცეზიუმი. შეადგინეთ შესაბამისი რეაქციების განტოლებები, თუ M არის ნატრიუმი. კალციუმის ჰიდრიდის ქიმიური თვისებების ილუსტრირება რეაქციის განტოლებით.
14. ელექტრონული ბალანსის მეთოდის გამოყენებით დაწერეთ შემდეგი რეაქციების განტოლებები, რომლებიც ასახავს ზოგიერთი მოლეკულური ჰიდრიდის აღმდგენი თვისებებს:
ა) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( ტ); ბ) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( ტ); გ) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( ტ).

10.2 ჟანგბადი

როგორც წყალბადის შემთხვევაში, სიტყვა „ჟანგბადი“ არის როგორც ქიმიური ელემენტის, ასევე მარტივი ნივთიერების სახელი. უბრალო ნივთიერების გარდა" ჟანგბადი"(დიოქსიგენი) ქიმიური ელემენტი ჟანგბადი ქმნის სხვა მარტივ ნივთიერებას, სახელწოდებით " ოზონი"(ტრიოქსიგენი). ეს არის ჟანგბადის ალოტროპული ცვლილებები. ნივთიერება ჟანგბადი შედგება ჟანგბადის მოლეკულებისგან O 2 , ხოლო ნივთიერება ოზონი შედგება ოზონის მოლეკულებისგან O 3 .

ა) ქიმიური ელემენტი ჟანგბადი

ელემენტების ბუნებრივ სერიაში ჟანგბადის სერიული ნომერია 8. ელემენტების სისტემაში ჟანგბადი VIA ჯგუფში მეორე პერიოდშია.
ჟანგბადი ყველაზე უხვი ელემენტია დედამიწაზე. დედამიწის ქერქში ყოველი მეორე ატომი არის ჟანგბადის ატომი, ანუ ჟანგბადის მოლური წილი ატმოსფეროში, ჰიდროსფეროში და დედამიწის ლითოსფეროში დაახლოებით 50% -ს შეადგენს. ჟანგბადი (ნივთიერება) ჰაერის განუყოფელი ნაწილია. ჰაერში ჟანგბადის მოცულობითი წილი არის 21%. ჟანგბადი (ელემენტი) არის წყლის, მრავალი მინერალის, ასევე მცენარეებისა და ცხოველების ნაწილი. ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს საშუალოდ 43 კგ ჟანგბადს.
ბუნებრივი ჟანგბადი შედგება სამი იზოტოპისგან (16 O, 17 O და 18 O), რომელთაგან ყველაზე გავრცელებულია ყველაზე მსუბუქი იზოტოპი 16 O. შესაბამისად, ჟანგბადის ატომური მასა უახლოვდება 16 Dn-ს (15,9994 Dn).

ბ) ჟანგბადის ატომი

თქვენ იცით ჟანგბადის ატომის შემდეგი მახასიათებლები.

ცხრილი 29ჟანგბადის ატომის ვალენტურობის შესაძლებლობები

ვალენტობის მდგომარეობა				ქიმიკატების მაგალითები
				Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Cr 2 O 3 *
			-II -ᲛᲔ 0 +მე + II	H 2 O, SO 2, SO 3, CO 2, SiO 2, H 2 SO 4, HNO 2, HClO 4, COCl 2, H 2 O 2 O2** O 2 F 2 2-დან
				NaOH, KOH, Ca(OH) 2, Ba(OH) 2 Na 2 O 2 , K 2 O 2 , CaO 2 , BaO 2
				Li 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, BaO, FeO, La 2 O 3

* ეს ოქსიდები ასევე შეიძლება ჩაითვალოს იონურ ნაერთებად.
** მოლეკულაში ჟანგბადის ატომები მოცემულ ვალენტურ მდგომარეობაში არ არის; ეს არის მხოლოდ ნივთიერების მაგალითი, რომლის ჟანგბადის ატომების ჟანგვის მდგომარეობა ნულის ტოლია
მაღალი იონიზაციის ენერგია (წყალბადის მსგავსად) გამორიცხავს ჟანგბადის ატომიდან მარტივი კატიონის წარმოქმნას. ელექტრონის მიდრეკილების ენერგია საკმაოდ მაღალია (თითქმის ორჯერ მეტი ვიდრე წყალბადის), რაც უზრუნველყოფს ჟანგბადის ატომს ელექტრონების მიმაგრების უფრო მეტ მიდრეკილებას და O 2A ანიონების წარმოქმნის უნარს. მაგრამ ჟანგბადის ატომის ელექტრონის აფინურობის ენერგია მაინც ნაკლებია ჰალოგენის ატომებისა და VIA ჯგუფის სხვა ელემენტებზეც კი. ამიტომ, ჟანგბადის ანიონები ( ოქსიდის იონები) არსებობს მხოლოდ ჟანგბადის ნაერთებში ელემენტებით, რომელთა ატომები ელექტრონებს ძალიან ადვილად სწირავენ.
ორი დაუწყვილებელი ელექტრონის გაზიარებით, ჟანგბადის ატომს შეუძლია შექმნას ორი კოვალენტური ბმა. ელექტრონის ორი მარტოხელა წყვილი, აგზნების შეუძლებლობის გამო, მხოლოდ დონორ-მიმღების ურთიერთქმედებაში შეიძლება შევიდეს. ამრიგად, ბმების სიმრავლისა და ჰიბრიდიზაციის გათვალისწინების გარეშე, ჟანგბადის ატომი შეიძლება იყოს ხუთი ვალენტური მდგომარეობიდან ერთ-ერთში (ცხრილი 29).
ჟანგბადის ატომისთვის ყველაზე დამახასიათებელი ვალენტური მდგომარეობაა ვ k \u003d 2, ანუ ორი კოვალენტური ბმის წარმოქმნა ორი დაუწყვილებელი ელექტრონის გამო.
ჟანგბადის ატომის ძალიან მაღალი ელექტრონეგატიურობა (მხოლოდ ფტორი უფრო მაღალია) იწვევს იმ ფაქტს, რომ მისი ნაერთების უმეტესობაში ჟანგბადს აქვს ჟანგვის მდგომარეობა -II. არის ნივთიერებები, რომლებშიც ჟანგბადი ავლენს ჟანგვის მდგომარეობის სხვა მნიშვნელობებს, ზოგიერთი მათგანი მოცემულია ცხრილში 29, როგორც მაგალითები, ხოლო შედარებითი სტაბილურობა ნაჩვენებია ნახ. 10.3.

გ) ჟანგბადის მოლეკულა

ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ ორატომური ჟანგბადის მოლეკულა O 2 შეიცავს ორ დაუწყვილებელ ელექტრონს. ვალენტური ბმების მეთოდის გამოყენებით, ამ მოლეკულის ასეთი ელექტრონული სტრუქტურის ახსნა შეუძლებელია. მიუხედავად ამისა, ბმა ჟანგბადის მოლეკულაში თვისებებით ახლოს არის კოვალენტურ კავშირთან. ჟანგბადის მოლეკულა არაპოლარულია. ატომთაშორისი მანძილი ( რ o–o = 1,21 A = 121 ნმ) ნაკლებია, ვიდრე მანძილი ატომებს შორის, რომლებიც დაკავშირებულია ერთი ბმით. მოლარის შეკვრის ენერგია საკმაოდ მაღალია და შეადგენს 498 კჯ/მოლ.

დ) ჟანგბადი (ნივთიერება)

ნორმალურ პირობებში ჟანგბადი არის უფერო და უსუნო აირი. მყარი ჟანგბადი დნება 55 K (–218 °C) ტემპერატურაზე, ხოლო თხევადი ჟანგბადი დუღს 90 K–ზე (–183 °C).
მყარ და თხევად ჟანგბადში მოლეკულათაშორისი ბმები გარკვეულწილად უფრო ძლიერია, ვიდრე წყალბადში, რასაც მოწმობს თხევადი ჟანგბადის არსებობის უფრო დიდი ტემპერატურული ინტერვალი (36 ° C) და დნობის მოლური სითბო (0,446 კჯ/მოლი) და აორთქლება (6. 83). კჯ/მოლი).
ჟანგბადი ოდნავ ხსნადია წყალში: 0 ° C ტემპერატურაზე, მხოლოდ 5 ტომი ჟანგბადი (გაზი!) იხსნება 100 მოცულობის წყალში (თხევად!)
ჟანგბადის ატომების მაღალი მიდრეკილება ელექტრონების მიმაგრებაზე და მაღალი ელექტრონეგატიურობა იწვევს იმ ფაქტს, რომ ჟანგბადი ავლენს მხოლოდ ჟანგვის თვისებებს. ეს თვისებები განსაკუთრებით გამოხატულია მაღალ ტემპერატურაზე.
ჟანგბადი რეაგირებს ბევრ მეტალთან: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( ტ);
არამეტალები: C + O 2 \u003d CO 2, P 4 + 5O 2 \u003d P 4 O 10,
და რთული ნივთიერებები: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 \u003d 2H 2 O + 2SO 2.

ყველაზე ხშირად, ასეთი რეაქციების შედეგად, მიიღება სხვადასხვა ოქსიდები (იხ. ჩ. II § 5), მაგრამ აქტიური ტუტე ლითონები, როგორიცაა ნატრიუმი, წვის დროს გადაიქცევა პეროქსიდებად:

2Na + O 2 \u003d Na 2 O 2.

მიღებული ნატრიუმის პეროქსიდის (Na) 2 (O-O) სტრუქტურული ფორმულა.
ჟანგბადში მოთავსებული მდნარი ნატეხი იფეთქებს. ეს არის მოსახერხებელი და მარტივი გზა სუფთა ჟანგბადის გამოსავლენად.
მრეწველობაში ჟანგბადი მიიღება ჰაერიდან რექტიფიკაციით (კომპლექსური დისტილაციით), ხოლო ლაბორატორიაში ჟანგბადის შემცველი ნაერთების თერმული დაშლის გზით, მაგალითად:
2KMnO 4 \u003d K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 ° C);
2KClO 3 \u003d 2KCl + 3O 2 (150 ° C, MnO 2 - კატალიზატორი);
2KNO 3 \u003d 2KNO 2 + 3O 2 (400 ° C)
და, დამატებით, წყალბადის ზეჟანგის კატალიზური დაშლით ოთახის ტემპერატურაზე: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 - კატალიზატორი).
სუფთა ჟანგბადი გამოიყენება მრეწველობაში იმ პროცესების გასაძლიერებლად, რომლებშიც ხდება დაჟანგვა და მაღალი ტემპერატურის ცეცხლის შესაქმნელად. სარაკეტო ტექნოლოგიაში თხევადი ჟანგბადი გამოიყენება როგორც ჟანგვის აგენტი.
ჟანგბადი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მცენარეების, ცხოველებისა და ადამიანების სიცოცხლის შენარჩუნებაში. ნორმალურ პირობებში ადამიანს სჭირდება საკმარისი ჟანგბადი ჰაერში სუნთქვისთვის. მაგრამ იმ პირობებში, როდესაც არ არის საკმარისი ჰაერი, ან საერთოდ არ არის ხელმისაწვდომი (თვითმფრინავები, მყვინთავის ოპერაციების დროს, კოსმოსურ ხომალდებში და ა.შ.), სუნთქვისთვის მზადდება ჟანგბადის შემცველი სპეციალური აირის ნარევები. ჟანგბადი ასევე გამოიყენება მედიცინაში იმ დაავადებების დროს, რომლებიც სუნთქვის გაძნელებას იწვევს.

ე) ოზონი და მისი მოლეკულები

ოზონი O 3 არის ჟანგბადის მეორე ალოტროპული მოდიფიკაცია.
ტრიატომური ოზონის მოლეკულას აქვს კუთხის სტრუქტურა ორ სტრუქტურას შორის, რომელიც წარმოდგენილია შემდეგი ფორმულებით:

ოზონი არის მუქი ლურჯი გაზი მკვეთრი სუნით. ძლიერი ჟანგვითი აქტივობის გამო შხამიანია. ოზონი ერთნახევარჯერ "მძიმეა" ვიდრე ჟანგბადი და ოდნავ მეტი ჟანგბადი, წყალში ხსნადი.
ატმოსფეროში ოზონი წარმოიქმნება ჟანგბადისგან ელვისებური ელექტრული გამონადენის დროს:

3O 2 \u003d 2O 3 ().

ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე ოზონი ნელ-ნელა იქცევა ჟანგბადად და გაცხელებისას ეს პროცესი აფეთქებით მიმდინარეობს.
ოზონი შეიცავს დედამიწის ატმოსფეროს ეგრეთ წოდებულ „ოზონის შრეში“ და იცავს დედამიწაზე არსებულ მთელ სიცოცხლეს მზის რადიაციის მავნე ზემოქმედებისგან.
ზოგიერთ ქალაქში ქლორის ნაცვლად ოზონს იყენებენ სასმელი წყლის დეზინფექციისთვის (დეკონტამინაციისთვის).

დახაზეთ შემდეგი ნივთიერებების სტრუქტურული ფორმულები: OF 2 , H 2 O, H 2 O 2 , H 3 PO 4 , (H 3 O) 2 SO 4 , BaO, BaO 2 , Ba(OH) 2 . დაასახელეთ ეს ნივთიერებები. აღწერეთ ჟანგბადის ატომების ვალენტური მდგომარეობა ამ ნაერთებში.
განსაზღვრეთ ჟანგბადის თითოეული ატომის ვალენტობა და ჟანგვის მდგომარეობა.
2. შეადგინეთ ლითიუმის, მაგნიუმის, ალუმინის, სილიციუმის, წითელი ფოსფორის და სელენის ჟანგბადში წვის რეაქციების განტოლებები (სელენის ატომები იჟანგება დაჟანგვის ხარისხამდე + IV, დარჩენილი ელემენტების ატომები უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობამდე. ). ოქსიდების რა კლასებს მიეკუთვნება ამ რეაქციების პროდუქტები?
3. რამდენი ლიტრი ოზონის მიღება შეიძლება (ნორმალურ პირობებში) ა) 9 ლიტრი ჟანგბადისგან, ბ) 8 გ ჟანგბადისგან?

წყალი ყველაზე უხვი ნივთიერებაა დედამიწის ქერქში. დედამიწის წყლის მასა 10 18 ტონაა. წყალი ჩვენი პლანეტის ჰიდროსფეროს საფუძველია, გარდა ამისა, ის შეიცავს ატმოსფეროში, ყინულის სახით ქმნის დედამიწის პოლარულ ქუდები და მაღალმთიანი მყინვარები და ასევე არის სხვადასხვა ქანების ნაწილი. ადამიანის სხეულში წყლის მასობრივი წილი დაახლოებით 70%-ია.
წყალი ერთადერთი ნივთიერებაა, რომელსაც აქვს საკუთარი განსაკუთრებული სახელები აგრეგაციის სამივე მდგომარეობაში.

წყლის მოლეკულის ელექტრონული სტრუქტურა (ნახ. 10.4 ა) ადრე დეტალურად შევისწავლეთ (იხ. § 7.10).
O–H ბმების პოლარობის და კუთხოვანი ფორმის გამო, წყლის მოლეკულა არის ელექტრო დიპოლი.

ელექტრული დიპოლის პოლარობის დასახასიათებლად ფიზიკური სიდიდე ე.წ. ელექტრული დიპოლის ელექტრული მომენტიან უბრალოდ" დიპოლური მომენტი".

ქიმიაში, დიპოლური მომენტი იზომება დებაიებში: 1 D = 3.34. 10–30 C. მ

წყლის მოლეკულაში არის ორი პოლარული კოვალენტური ბმა, ანუ ორი ელექტრული დიპოლი, რომელთაგან თითოეულს აქვს თავისი დიპოლური მომენტი (და). მოლეკულის მთლიანი დიპოლური მომენტი ტოლია ამ ორი მომენტის ვექტორული ჯამის (ნახ. 10.5):

(H 2 O) = ,

სად ქ 1 და ქ 2 - ნაწილობრივი მუხტები (+) წყალბადის ატომებზე და და - ატომთაშორისი მანძილი O - H მოლეკულაში. იმიტომ რომ ქ 1 = ქ 2 = ქ, ა , მაშინ

წყლის მოლეკულის და ზოგიერთი სხვა მოლეკულის ექსპერიმენტულად განსაზღვრული დიპოლური მომენტები მოცემულია ცხრილში.

ცხრილი 30ზოგიერთი პოლარული მოლეკულის დიპოლური მომენტები

მოლეკულა		მოლეკულა		მოლეკულა

წყლის მოლეკულის დიპოლური ბუნების გათვალისწინებით, ის ხშირად სქემატურად გამოსახულია შემდეგნაირად:
სუფთა წყალი უფერო სითხეა გემოსა და სუნის გარეშე. წყლის ზოგიერთი ძირითადი ფიზიკური მახასიათებელი მოცემულია ცხრილში.

ცხრილი 31წყლის ზოგიერთი ფიზიკური მახასიათებელი

დნობისა და აორთქლების მოლური სიცხის დიდი მნიშვნელობები (მაგნიტუდის რიგით მეტი ვიდრე წყალბადისა და ჟანგბადის) მიუთითებს, რომ წყლის მოლეკულები, როგორც მყარ და თხევად ნივთიერებებში, საკმაოდ მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან. ამ კავშირებს ე.წ წყალბადის ბმები".

ელექტრო დიპოლი, დიპოლური მომენტი, კომუნიკაციის პოლარობა, მოლეკულის პოლარობა.
ჟანგბადის ატომის რამდენი ვალენტური ელექტრონი მონაწილეობს წყლის მოლეკულაში ბმების წარმოქმნაში?
2. რომელი ორბიტალების გადახურვისას წარმოიქმნება ბმები წყალბადსა და ჟანგბადს შორის წყლის მოლეკულაში?
3. შეადგინეთ ბმების წარმოქმნის დიაგრამა წყალბადის ზეჟანგის H 2 O 2 მოლეკულაში. რას იტყვით ამ მოლეკულის სივრცულ სტრუქტურაზე?
4. ატომთაშორისი მანძილი HF, HCl და HBr მოლეკულებში ტოლია, შესაბამისად, 0,92-ის; 1.28 და 1.41. დიპოლური მომენტების ცხრილის გამოყენებით გამოთვალეთ და შეადარეთ წყალბადის ატომების ნაწილობრივი მუხტები ამ მოლეკულებში.
5. ატომთაშორისი მანძილი S - H წყალბადის სულფიდის მოლეკულაში უდრის 1,34-ს, ხოლო ბმებს შორის კუთხე 92 °. განსაზღვრეთ გოგირდის და წყალბადის ატომების ნაწილობრივი მუხტების მნიშვნელობები. რას იტყვით გოგირდის ატომის ვალენტური ორბიტალების ჰიბრიდიზაციაზე?

10.4. წყალბადის ბმა

როგორც უკვე იცით, წყალბადისა და ჟანგბადის ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელოვანი განსხვავების გამო (2.10 და 3.50), წყალბადის ატომი წყლის მოლეკულაში იძენს დიდ დადებით ნაწილობრივ მუხტს ( ქსთ = 0.33 ე), ხოლო ჟანგბადის ატომს აქვს კიდევ უფრო დიდი უარყოფითი ნაწილობრივი მუხტი ( ქსთ = -0,66 ე). გავიხსენოთ ისიც, რომ ჟანგბადის ატომს აქვს ორი მარტოხელა წყვილი ელექტრონი sp 3-ჰიბრიდული AO. წყლის ერთი მოლეკულის წყალბადის ატომი იზიდავს მეორე მოლეკულის ჟანგბადის ატომს და, გარდა ამისა, წყალბადის ატომის ნახევრად ცარიელი 1s-AO ნაწილობრივ იღებს ჟანგბადის ატომიდან ელექტრონების წყვილს. მოლეკულებს შორის ამ ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება სპეციალური ტიპის ინტერმოლეკულური ბმები - წყალბადის ბმა.
წყლის შემთხვევაში, წყალბადის ბმის ფორმირება სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

ბოლო სტრუქტურულ ფორმულაში სამი წერტილი (დატეხილი შტრიხი და არა ელექტრონები!) აჩვენეთ წყალბადის ბმა.

წყალბადის კავშირი არსებობს არა მხოლოდ წყლის მოლეკულებს შორის. იგი იქმნება, თუ დაკმაყოფილებულია ორი პირობა:
1) მოლეკულაში არის ძლიერ პოლარული H–E ბმა (E არის საკმარისად ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომის სიმბოლო),
2) მოლეკულაში არის ატომი E დიდი უარყოფითი ნაწილობრივი მუხტით და ელექტრონების გაუზიარებელი წყვილი.
როგორც E ელემენტი შეიძლება იყოს ფტორი, ჟანგბადი და აზოტი. წყალბადის ბმები გაცილებით სუსტია, თუ E არის ქლორი ან გოგირდი.
მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმის მქონე ნივთიერებების მაგალითები: წყალბადის ფტორი, მყარი ან თხევადი ამიაკი, ეთილის სპირტი და მრავალი სხვა.

თხევად წყალბადის ფტორში მისი მოლეკულები წყალბადის ბმებით არის დაკავშირებული საკმაოდ გრძელ ჯაჭვებში, ხოლო თხევად და მყარ ამიაკში წარმოიქმნება სამგანზომილებიანი ქსელები.
სიმტკიცის თვალსაზრისით, წყალბადის ბმა შუალედურია ქიმიურ კავშირსა და სხვა სახის ინტერმოლეკულურ ობლიგაციებს შორის. წყალბადის ბმის მოლური ენერგია ჩვეულებრივ მერყეობს 5-დან 50 კჯ/მოლამდე.
მყარ წყალში (ანუ ყინულის კრისტალებში), წყალბადის ყველა ატომი წყალბადის ბმაა ჟანგბადის ატომებთან, ჟანგბადის თითოეული ატომი ქმნის ორ წყალბადურ კავშირს (ელექტრონის ორივე წყვილის გამოყენებით). ასეთი სტრუქტურა ყინულს უფრო „ფხვიერს“ ხდის თხევად წყალთან შედარებით, სადაც წყალბადის ბმის ნაწილი წყდება და მოლეკულები გარკვეულწილად უფრო მჭიდროდ „შეფუთვის“ შესაძლებლობას იღებენ. ყინულის სტრუქტურის ეს თავისებურება განმარტავს, თუ რატომ, სხვა ნივთიერებებისგან განსხვავებით, მყარ მდგომარეობაში წყალს უფრო დაბალი სიმკვრივე აქვს, ვიდრე თხევად მდგომარეობაში. წყალი მაქსიმალურ სიმკვრივეს აღწევს 4 ° C-ზე - ამ ტემპერატურაზე საკმაოდ ბევრი წყალბადის ბმა იშლება და თერმული გაფართოება ჯერ კიდევ არ ახდენს ძალიან ძლიერ გავლენას სიმკვრივეზე.
წყალბადის ბმები ძალიან მნიშვნელოვანია ჩვენს ცხოვრებაში. ერთი წუთით წარმოიდგინეთ, რომ წყალბადის ბმები შეწყდა. აქ არის რამდენიმე შედეგი:

• ოთახის ტემპერატურის წყალი გახდება აირისებრი, რადგან მისი დუღილის წერტილი დაეცემა დაახლოებით -80°C-მდე;
• ყველა წყალსაცავი ქვემოდან დაიწყებდა გაყინვას, რადგან ყინულის სიმკვრივე თხევადი წყლის სიმკვრივეზე მეტი იქნებოდა;
• დნმ-ის ორმაგი სპირალი შეწყვეტს არსებობას და მრავალი სხვა.

მოყვანილი მაგალითები საკმარისია იმის გასაგებად, რომ ამ შემთხვევაში ჩვენს პლანეტაზე ბუნება სულ სხვა იქნებოდა.

წყალბადის ბმა, მისი ფორმირების პირობები.
ეთილის სპირტის ფორმულა არის CH 3 -CH 2 -O-H. ამ ნივთიერების სხვადასხვა მოლეკულის რომელ ატომებს შორის წარმოიქმნება წყალბადის ბმები? შეადგინეთ სტრუქტურული ფორმულები, რომლებიც ასახავს მათ ფორმირებას.
2. წყალბადის ბმები არსებობს არა მარტო ცალკეულ ნივთიერებებში, არამედ ხსნარებშიც. აჩვენეთ სტრუქტურული ფორმულების გამოყენებით, როგორ წარმოიქმნება წყალბადის ბმები ა) ამიაკის, ბ) წყალბადის ფტორიდის, გ) ეთანოლის (ეთილის სპირტის) წყალხსნარში. \u003d 2H 2 O.
ორივე ეს რეაქცია წყალში მუდმივად და ერთნაირი სიჩქარით მიმდინარეობს, ამიტომ წყალში წონასწორობაა: 2H 2 O AN 3 O + OH.
ამ ბალანსს ე.წ ავტოპროტოლიზის წონასწორობაწყალი.

ამ შექცევადი პროცესის პირდაპირი რეაქცია ენდოთერმულია, ამიტომ გაცხელებისას იზრდება ავტოპროტოლიზი, ხოლო ოთახის ტემპერატურაზე წონასწორობა გადადის მარცხნივ, ანუ H 3 O და OH იონების კონცენტრაცია უმნიშვნელოა. რის ტოლია ისინი?
მასობრივი მოქმედების კანონის მიხედვით

მაგრამ იმის გამო, რომ რეაქციაში მოქცეული წყლის მოლეკულების რაოდენობა უმნიშვნელოა წყლის მოლეკულების საერთო რაოდენობასთან შედარებით, შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ წყლის კონცენტრაცია ავტოპროტოლიზის დროს პრაქტიკულად არ იცვლება და 2 = const საპირისპიროდ დამუხტული იონების ასეთი დაბალი კონცენტრაცია სუფთა წყალში განმარტავს, თუ რატომ ატარებს ეს სითხე, თუმცა ცუდად, მაგრამ მაინც ატარებს ელექტრო დენს.

წყლის ავტოპროტოლიზი, წყლის ავტოპროტოლიზის მუდმივი (იონური პროდუქტი).
თხევადი ამიაკის იონური პროდუქტი (დუღილის წერტილი -33 ° C) არის 2 10 -28. დაწერეთ ამიაკის ავტოპროტოლიზის განტოლება. განსაზღვრეთ ამონიუმის იონების კონცენტრაცია სუფთა თხევად ამიაკში. რომელი ნივთიერების ელექტრული გამტარობაა მეტი, წყლის თუ თხევადი ამიაკის?

1. წყალბადის მიღება და მისი წვა (შემცირების თვისებები).
2. ჟანგბადის მიღება და მასში არსებული ნივთიერებების წვა (დაჟანგვის თვისებები).

ზოგადი და არაორგანული ქიმია

ლექცია 6. წყალბადი და ჟანგბადი. წყალი. Წყალბადის ზეჟანგი.

წყალბადი

წყალბადის ატომი ქიმიის უმარტივესი ობიექტია. მკაცრად რომ ვთქვათ, მისი იონი - პროტონი - კიდევ უფრო მარტივია. პირველად აღწერა 1766 წელს კავენდიშის მიერ. სახელი ბერძნულიდან. „ჰიდროგენები“ – წარმოქმნის წყალს.

წყალბადის ატომის რადიუსი არის დაახლოებით 0,5 * 10-10 მ, ხოლო მისი იონი (პროტონი) არის 1,2 * 10-15 მ ან საღამოს 50 საათიდან 1,2 * 10-3 საათამდე ან 50 მეტრიდან (SCA დიაგონალი) მდე. 1 მმ.

შემდეგი 1s ელემენტი, ლითიუმი, იცვლება მხოლოდ 155 pm-დან 68 pm-მდე Li+-ისთვის. ატომისა და მისი კატიონის ზომაში (5 რიგის სიდიდის) ასეთი განსხვავება უნიკალურია.

პროტონის მცირე ზომის გამო, გაცვლა წყალბადის ბმაპირველ რიგში ჟანგბადის, აზოტის და ფტორის ატომებს შორის. წყალბადის ბმების სიძლიერეა 10–40 კჯ/მოლი, რაც ბევრად ნაკლებია, ვიდრე ჩვეულებრივი ბმების გაწყვეტის ენერგია (ორგანულ მოლეკულებში 100–150 კჯ/მოლი), მაგრამ მეტია თერმული მოძრაობის საშუალო კინეტიკურ ენერგიაზე 370 C ტემპერატურაზე. (4 კჯ/მოლი). შედეგად, ცოცხალ ორგანიზმში წყალბადის ბმები შექცევადად იშლება, რაც უზრუნველყოფს სასიცოცხლო პროცესების დინებას.

წყალბადი დნება 14 K-ზე, დუღს 20,3 K-ზე (წნევა 1 ატმ), თხევადი წყალბადის სიმკვრივე მხოლოდ 71 გ/ლ-ია (14-ჯერ მსუბუქია ვიდრე წყალი).

იშვიათ ვარსკვლავთშორის გარემოში აღმოჩენილია აღგზნებული წყალბადის ატომები გადასვლებით n 733 → 732-მდე ტალღის სიგრძით 18 მ, რაც შეესაბამება ბორის რადიუსს (r = n2 * 0,5 * 10-10 მ) 0,1 მმ რიგით. (!).

ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სივრცეში (ატომების 88,6%, ატომების 11,3% ჰელიუმია და მხოლოდ 0,1% არის ყველა სხვა ელემენტის ატომები).

4 H → 4 He + 26,7 MeV 1 eV = 96,48 კჯ/მოლი

ვინაიდან პროტონებს აქვთ სპინი 1/2, არსებობს წყალბადის მოლეკულების სამი ტიპი:

ორთოწყალბადი o-H2 პარალელური ბირთვული სპინებით, პარაჰიდროგენი n-H2 ერთად ანტიპარალელურისპინები და ნორმალური n-H2 - 75% ორთო-წყალბადისა და 25% პარაწყალბადის ნარევი. o-H2 → p-H2 ტრანსფორმაციის დროს გამოიყოფა 1418 ჯ/მოლი.

ორთო- და პარაჰიდროგენის თვისებები

ვინაიდან წყალბადის ატომური მასა მინიმალურია, მისი იზოტოპები - დეიტერიუმი D (2 H) და ტრიტიუმი T (3 H) მნიშვნელოვნად განსხვავდება პროტიუმ 1 H-ისგან ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით. მაგალითად, ორგანულ ნაერთში ერთ-ერთი წყალბადის დეიტერიუმით ჩანაცვლება მნიშვნელოვნად მოქმედებს მის ვიბრაციულ (ინფრაწითელ) სპექტრზე, რაც შესაძლებელს ხდის რთული მოლეკულების სტრუქტურის დადგენას. მსგავსი ჩანაცვლებები ("ეტიკეტირებული ატომის მეთოდი") ასევე გამოიყენება კომპლექსის მექანიზმების დასადგენად

ქიმიური და ბიოქიმიური პროცესები. მარკირებული ატომების მეთოდი განსაკუთრებით მგრძნობიარეა, როდესაც პროტიუმის ნაცვლად გამოიყენება რადიოაქტიური ტრიტიუმი (β-დაშლა, ნახევარგამოყოფის პერიოდი 12,5 წელი).

პროტიუმის და დეიტერიუმის თვისებები

					სიმკვრივე, გ/ლ (20 კ)
მთავარი მეთოდი წყალბადის წარმოებამრეწველობაში – მეთანის გარდაქმნა
ან ნახშირის დატენიანება 800-11000 C ტემპერატურაზე (კატალიზატორი):
CH4 + H2 O = CO + 3 H2				10000 C ზევით
"წყლის გაზი": C + H2 O = CO + H2
შემდეგ CO კონვერტაცია: CO + H2 O = CO2 + H2						4000 C, კობალტის ოქსიდები

სულ: C + 2 H2 O = CO2 + 2 H2

წყალბადის სხვა წყაროები.

კოქსის ღუმელის გაზი: დაახლოებით 55% წყალბადი, 25% მეთანი, 2%-მდე მძიმე ნახშირწყალბადები, 4-6% CO, 2% CO2, 10-12% აზოტი.

წყალბადი, როგორც წვის პროდუქტი:

Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2 SiO3 + CaO + 2 H2

1 კგ პიროტექნიკურ ნარევზე გამოიყოფა 370 ლიტრამდე წყალბადი.

წყალბადი მარტივი ნივთიერების სახით გამოიყენება ამიაკის წარმოებისთვის და მცენარეული ცხიმების ჰიდროგენიზაციისთვის (გამკვრივებისთვის), გარკვეული ლითონების (მოლიბდენი, ვოლფრამი) ოქსიდებისგან შემცირებისთვის, ჰიდრიდების წარმოებისთვის (LiH, CaH2,

LiAlH4).

რეაქციის ენთალპია: H. + H. = H2 არის -436 კჯ/მოლი, ამიტომ ატომური წყალბადი გამოიყენება მაღალტემპერატურული შემცირების „ცეცხლის“ წარმოებისთვის („ლანგმურის სანთელი“). ელექტრულ რკალში წყალბადის ჭავლი ატომიზდება 35000 C ტემპერატურაზე 30%-ით, შემდეგ ატომების რეკომბინაციით შესაძლებელია 50000 C-მდე მიღწევა.

თხევადი წყალბადი გამოიყენება რაკეტებში საწვავად (იხ. ჟანგბადი). სახმელეთო ტრანსპორტისთვის ეკოლოგიურად სუფთა საწვავის დაპირება; მიმდინარეობს ექსპერიმენტები წყალბადის ლითონის ჰიდრიდის ბატარეების გამოყენებაზე. მაგალითად, LaNi5 შენადნობას შეუძლია 1,5-2-ჯერ მეტი წყალბადის შთანთქმა, ვიდრე შეიცავს თხევადი წყალბადის იმავე მოცულობაში (როგორც შენადნობის მოცულობას).

ჟანგბადი

ამჟამად საყოველთაოდ მიღებული მონაცემებით, ჟანგბადი აღმოაჩინა 1774 წელს ჯ.პრისტლიმ და დამოუკიდებლად კ.შელემ. ჟანგბადის აღმოჩენის ისტორია მეცნიერების განვითარებაზე პარადიგმების გავლენის კარგი მაგალითია (იხ. დანართი 1).

როგორც ჩანს, სინამდვილეში, ჟანგბადი აღმოაჩინეს ბევრად უფრო ადრე, ვიდრე ოფიციალური თარიღი. 1620 წელს ყველას შეეძლო ტემზას გასწვრივ (ტემზაში) სიარული წყალქვეშა ნავით, რომელიც შექმნილია კორნელიუს ვან დრებელის მიერ. ნავი წყლის ქვეშ გადავიდა ათეული ნიჩბოსნის ძალისხმევით. მრავალი თვითმხილველის თქმით, წყალქვეშა ნავის გამომგონებელმა წარმატებით გადაჭრა სუნთქვის პრობლემა მასში არსებული ჰაერის ქიმიური საშუალებებით „განახლების“ გზით. რობერტ ბოილი 1661 წელს წერდა: „... ნავის მექანიკური კონსტრუქციის გარდა, გამომგონებელს ჰქონდა ქიმიური ხსნარი (ლიქიორი), რომელიც მან.

ითვლება სკუბა დაივინგის მთავარ საიდუმლოდ. და როდესაც დროდადრო დარწმუნდა, რომ ჰაერის სასუნთქი ნაწილი უკვე ამოწურული იყო და ნავში მყოფ ადამიანებს ართულებდა სუნთქვას, მას შეეძლო, ამ ხსნარით სავსე ჭურჭლის გახსნით, სწრაფად შეევსო ჰაერი. სასიცოცხლო მნიშვნელობის ნაწილების ისეთი შემცველობა, რომელიც მას კვლავ შესაფერისს გახდის სუნთქვისთვის საკმარისად დიდი ხნის განმავლობაში.

მშვიდ მდგომარეობაში მყოფი ჯანმრთელი ადამიანი დღეში 7200 ლიტრ ჰაერს ატარებს ფილტვებში, რის შედეგადაც 720 ლიტრი ჟანგბადი შეუქცევად ხდება. 6 მ3 მოცულობის დახურულ ოთახში ადამიანს ვენტილაციის გარეშე შეუძლია 12 საათამდე, ხოლო ფიზიკური მუშაობისას 3-4 საათის განმავლობაში. სუნთქვის გაძნელების მთავარი მიზეზი არის არა ჟანგბადის ნაკლებობა, არამედ ნახშირორჟანგის დაგროვება 0.3-დან 2.5%-მდე.

დიდი ხნის განმავლობაში, ჟანგბადის მოპოვების მთავარი მეთოდი იყო "ბარიუმის" ციკლი (ჟანგბადის მიღება ბრინის მეთოდით):

BaSO4 -t-→ BaO + SO3;

5000C ->

BaO + 0,5 O2 ====== BaO2<- 7000 C

დრებელის საიდუმლო ხსნარი შეიძლება იყოს წყალბადის ზეჟანგის ხსნარი: BaO2 + H2 SO4 = BaSO4 ↓ + H2 O2

ჟანგბადის მიღება პირომინარევის წვის დროს: NaClO3 = NaCl + 1,5 O2 + 50,5 კჯ

80%-მდე NaClO3, 10%-მდე რკინის ფხვნილის, 4% ბარიუმის პეროქსიდის და მინის ბამბის ნარევში.

ჟანგბადის მოლეკულა პარამაგნიტურია (პრაქტიკულად ბირადიკალური), ამიტომ მისი აქტივობა მაღალია. ორგანული ნივთიერებები იჟანგება ჰაერში პეროქსიდის წარმოქმნის ეტაპზე.

ჟანგბადი დნება 54,8 კ ტემპერატურაზე და დუღს 90,2 კ ტემპერატურაზე.

ჟანგბადის ელემენტის ალოტროპული მოდიფიკაცია არის ნივთიერება ოზონი O3. უაღრესად მნიშვნელოვანია დედამიწის ბიოლოგიური ოზონის დაცვა. 20-25 კმ სიმაღლეზე მყარდება წონასწორობა:

UV<280 нм		UV 280-320 ნმ
O2 ----> 2 O*	O* + O2 + M --> O3	O3-------	> O2 + O
	(M - N2, Ar)

1974 წელს აღმოაჩინეს, რომ ატომური ქლორი, რომელიც წარმოიქმნება ფრეონებისგან 25 კმ-ზე მეტ სიმაღლეზე, ახდენს ოზონის დაშლას, თითქოს ცვლის "ოზონს" ულტრაიისფერს. ამ UV-ს შეუძლია კანის კიბოს გამოწვევა (წელიწადში 600000-მდე შემთხვევა აშშ-ში). აეროზოლის ქილებში ფრეონების აკრძალვა შეერთებულ შტატებში 1978 წლიდან მოქმედებს.

1990 წლიდან აკრძალული ნივთიერებების ნუსხაში ​​(92 ქვეყანაში) შედის CH3 CCl3, CCl4, ქლორბრომოჰიდროკარბონები - მათი წარმოება 2000 წლისთვის შემცირდა.

წყალბადის წვა ჟანგბადში

რეაქცია ძალიან რთულია (სქემა მე-3 ლექციაში), ამიტომ პრაქტიკული გამოყენების დაწყებამდე ხანგრძლივი შესწავლა იყო საჭირო.

1969 წლის 21 ივლისს პირველი მიწიერი - ნ. არმსტრონგი დადიოდა მთვარეზე. Saturn-5 გამშვები მანქანა (დაპროექტებულია ვერნჰერ ფონ ბრაუნის მიერ) სამი ეტაპისგან შედგება. პირველში ნავთი და ჟანგბადი, მეორეში და მესამეში - თხევადი წყალბადი და ჟანგბადი. სულ 468 ტონა სითხე O2 და H2. განხორციელდა 13 წარმატებული გაშვება.

1981 წლის აპრილიდან კოსმოსური შატლი მუშაობს აშშ-ში: 713 ტონა თხევადი O2 და H2, ასევე ორი მყარი საწვავის გამაძლიერებელი თითო 590 ტონა (მყარი საწვავის საერთო მასა 987 ტონაა). პირველი 40 კმ ასვლა TTU-მდე, 40-დან 113 კმ-მდე ძრავები მუშაობენ წყალბადზე და ჟანგბადზე.

1987 წლის 15 მაისს ენერგიას პირველი გაშვება, 1988 წლის 15 ნოემბერს ბურანის პირველი და ერთადერთი რეისი. გაშვების წონაა 2400 ტონა, საწვავის მასა (ნავთი

გვერდითი კუპეები თხევადი O2 და H2) 2000 ტონა ძრავის სიმძლავრე 125000 მეგავატი, ტვირთამწეობა 105 ტონა.

წვა ყოველთვის არ იყო კონტროლირებადი და წარმატებული.

1936 წელს აშენდა მსოფლიოში უდიდესი წყალბადის საჰაერო ხომალდი LZ-129 "Hindenburg". მოცულობა 200 000 მ3, სიგრძე დაახლოებით 250 მ, დიამეტრი 41,2 მ. სიჩქარე 135 კმ/სთ 4 ძრავის წყალობით თითო 1100 ცხენის ძალა, ტვირთამწეობა 88 ტონა. დირიჟამმა 37 ფრენა განახორციელა ატლანტიკაზე და გადაიყვანა 3 ათასზე მეტი მგზავრი.

1937 წლის 6 მაისს, აშშ-ში ნავმისადგომისას, საჰაერო ხომალდი აფეთქდა და დაიწვა. ერთ-ერთი შესაძლო მიზეზი დივერსიაა.

1986 წლის 28 იანვარს, ფრენის 74-ე წამში, ჩელენჯერი აფეთქდა შვიდი კოსმონავტით - შატლის სისტემის 25-ე ფრენა. მიზეზი მყარი საწვავის გამაძლიერებლის დეფექტია.

დემონსტრაცია:

ფეთქებადი აირის აფეთქება (წყალბადისა და ჟანგბადის ნარევი)

საწვავის უჯრედები

ამ წვის რეაქციის ტექნიკურად მნიშვნელოვანი ვარიანტია პროცესის ორად დაყოფა:

წყალბადის ელექტროოქსიდაცია (ანოდი): 2 H2 + 4 OH– - 4 e– = 4 H2 O

ჟანგბადის ელექტრორედუქცია (კათოდი): O2 + 2 H2 O + 4 e– = 4 OH–

სისტემა, რომელშიც ასეთი "დაწვა" ხორციელდება საწვავის უჯრედი. ეფექტურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე თბოელექტროსადგურების, რადგან არ არსებობს

სითბოს გამომუშავების განსაკუთრებული ეტაპი. მაქსიმალური ეფექტურობა = ∆G/∆H; წყალბადის წვისთვის მიიღება 94%.

ეფექტი ცნობილია 1839 წლიდან, მაგრამ პირველი პრაქტიკულად მოქმედი საწვავის უჯრედები განხორციელდა

მე-20 საუკუნის ბოლოს კოსმოსში ("ტყუპები", "აპოლონი", "შატლი" - აშშ, "ბურანი" - სსრკ).

საწვავის უჯრედის პერსპექტივები [17]

Ballard Power Systems-ის წარმომადგენელმა ვაშინგტონში სამეცნიერო კონფერენციაზე სიტყვით გამოსვლისას ხაზგასმით აღნიშნა, რომ საწვავის უჯრედის ძრავა კომერციულად სიცოცხლისუნარიანი გახდება, როდესაც ის აკმაყოფილებს ოთხ ძირითად კრიტერიუმს: გამომუშავებული ენერგიის დაბალი ღირებულება, გაზრდილი გამძლეობა, ინსტალაციის შემცირებული ზომა და სწრაფად გაშვების შესაძლებლობა. ცივ ამინდში.. საწვავის უჯრედების ქარხნის მიერ გამომუშავებული ერთი კილოვატი ენერგიის ღირებულება 30 დოლარამდე უნდა შემცირდეს. შედარებისთვის, 2004 წელს იგივე მაჩვენებელი 103 დოლარი იყო, 2005 წელს კი, სავარაუდოდ, 80 დოლარი იქნება. ამ ფასის მისაღწევად საჭიროა წელიწადში მინიმუმ 500 ათასი ძრავის წარმოება. ევროპელი მეცნიერები უფრო ფრთხილები არიან პროგნოზებში და თვლიან, რომ წყალბადის საწვავის უჯრედების კომერციული გამოყენება საავტომობილო ინდუსტრიაში დაიწყება არა უადრეს 2020 წელს.

წყალბადი H არის ყველაზე გავრცელებული ელემენტი სამყაროში (დაახლოებით 75% მასის მიხედვით), დედამიწაზე ის მეცხრე ყველაზე გავრცელებული ელემენტია. ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუნებრივი წყალბადის ნაერთია წყალი.
წყალბადი პირველ ადგილზეა პერიოდულ სისტემაში (Z = 1). მას აქვს ატომის უმარტივესი სტრუქტურა: ატომის ბირთვი არის 1 პროტონი, რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონული ღრუბლით, რომელიც შედგება 1 ელექტრონისაგან.
ზოგიერთ პირობებში წყალბადი ავლენს მეტალურ თვისებებს (აჩუქებს ელექტრონს), ზოგიერთში - არამეტალურს (იღებს ელექტრონს).
ბუნებაში გვხვდება წყალბადის იზოტოპები: 1H - პროტიუმი (ბირთვი შედგება ერთი პროტონისგან), 2H - დეიტერიუმი (D - ბირთვი შედგება ერთი პროტონისა და ერთი ნეიტრონისგან), 3H - ტრიტიუმი (T - ბირთვი შედგება ერთი პროტონისაგან და ორისაგან. ნეიტრონები).

მარტივი ნივთიერება წყალბადი

წყალბადის მოლეკულა შედგება ორი ატომისგან, რომლებიც დაკავშირებულია არაპოლარული კოვალენტური ბმით.
ფიზიკური თვისებები.წყალბადი არის უფერო, არატოქსიკური, უსუნო და უგემოვნო აირი. წყალბადის მოლეკულა არ არის პოლარული. მაშასადამე, აირისებრ წყალბადში ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები მცირეა. ეს ვლინდება დაბალი დუღილის წერტილებში (-252,6 0С) და დნობის წერტილებში (-259,2 0С).
წყალბადი ჰაერზე მსუბუქია, D (ჰაერში) = 0,069; წყალში ოდნავ ხსნადი (2 ტომი H2 იხსნება 100 ტომი H2O). ამიტომ, წყალბადი, როდესაც წარმოებულია ლაბორატორიაში, შეიძლება შეგროვდეს ჰაერის ან წყლის გადაადგილების მეთოდებით.

წყალბადის მიღება

ლაბორატორიაში:

1. განზავებული მჟავების მოქმედება მეტალებზე:
Zn +2HCl → ZnCl 2 +H 2

2. ტუტე და ტუტე ლითონების ურთიერთქმედება წყალთან:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3. ჰიდრიდების ჰიდროლიზი: ლითონის ჰიდრიდები ადვილად იშლება წყლის მიერ შესაბამისი ტუტესა და წყალბადის წარმოქმნით:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

4. ტუტეების მოქმედება თუთიაზე ან ალუმინის ან სილიკონზე:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. წყლის ელექტროლიზი. წყლის ელექტრული გამტარობის გასაზრდელად მას ემატება ელექტროლიტი, მაგალითად, NaOH, H 2 SO 4 ან Na 2 SO 4. კათოდზე წარმოიქმნება წყალბადის 2 მოცულობა, ანოდზე - ჟანგბადის 1 მოცულობა.
2H 2 O → 2H 2 + O 2

წყალბადის სამრეწველო წარმოება

1. მეთანის გადაქცევა ორთქლით, Ni 800 °C (ყველაზე იაფი):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

Მთლიანობაში:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. წყლის ორთქლი ცხელი კოქსის მეშვეობით 1000 o C-ზე:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

შედეგად მიღებული ნახშირბადის მონოქსიდი (IV) შეიწოვება წყლით, ამ გზით მიიღება სამრეწველო წყალბადის 50%.

3. მეთანის გაცხელებით 350°C-მდე რკინის ან ნიკელის კატალიზატორის თანდასწრებით:
CH 4 → C + 2H 2

4. KCl ან NaCl წყალხსნარების ელექტროლიზი, როგორც ქვეპროდუქტი:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

წყალბადის ქიმიური თვისებები

• ნაერთებში წყალბადი ყოველთვის ერთვალენტიანია. მას აქვს +1 დაჟანგვის მდგომარეობა, მაგრამ ლითონის ჰიდრიდებში -1.
• წყალბადის მოლეკულა შედგება ორი ატომისგან. მათ შორის კავშირის გაჩენა აიხსნება ელექტრონების გენერალიზებული წყვილის H: H ან H 2 წარმოქმნით.
• ელექტრონების ამ განზოგადების გამო, H 2 მოლეკულა უფრო ენერგიულად სტაბილურია, ვიდრე მისი ცალკეული ატომები. 1 მოლ წყალბადში მოლეკულის ატომებად დასაშლელად საჭიროა 436 კჯ ენერგიის დახარჯვა: H 2 \u003d 2H, ∆H ° \u003d 436 კჯ / მოლი
• ეს ხსნის მოლეკულური წყალბადის შედარებით დაბალ აქტივობას ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე.
• ბევრ არალითონთან ერთად წყალბადი აყალიბებს აირისებრ ნაერთებს, როგორიცაა RN 4, RN 3, RN 2, RN.

1) ჰალოგენებთან ერთად ქმნის წყალბადის ჰალოგენებს:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
ამავდროულად, ის ფეთქდება ფტორთან, ქლორთან და ბრომთან რეაგირებს მხოლოდ განათების ან გაცხელებისას, ხოლო იოდთან მხოლოდ გაცხელებისას.

2) ჟანგბადით:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
სითბოს გათავისუფლებით. ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე რეაქცია ნელა მიმდინარეობს, 550 ° C-ზე ზემოთ - აფეთქებით. 2 მოცულობის H 2 და 1 მოცულობის O 2 ნარევს ფეთქებადი აირი ეწოდება.

3) როდესაც თბება, ის ენერგიულად რეაგირებს გოგირდთან (სელენთან და თელურიუმთან გაცილებით რთულია):
H 2 + S → H 2 S (წყალბადის სულფიდი),

4) აზოტით ამიაკის წარმოქმნით მხოლოდ კატალიზატორზე და ამაღლებულ ტემპერატურასა და წნევაზე:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) ნახშირბადით მაღალ ტემპერატურაზე:
2H 2 + C → CH 4 (მეთანი)

6) აყალიბებს ჰიდრიდებს ტუტე და მიწის ტუტე ლითონებით (წყალბადი არის ჟანგვის აგენტი):
H 2 + 2Li → 2LiH
ლითონის ჰიდრიდებში წყალბადის იონი უარყოფითად არის დამუხტული (დაჟანგვის მდგომარეობა -1), ანუ ჰიდრიდი Na + H - აგებულია ქლორიდის Na + Cl-ის მსგავსად.

რთული ნივთიერებებით:

7) ლითონის ოქსიდებით (გამოიყენება ლითონების აღსადგენად):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) ნახშირბადის მონოქსიდით (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
სინთეზს - გაზს (წყალბადისა და ნახშირბადის მონოქსიდის ნარევს) დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს, რადგან ტემპერატურის, წნევისა და კატალიზატორის მიხედვით წარმოიქმნება სხვადასხვა ორგანული ნაერთები, მაგალითად, HCHO, CH 3 OH და სხვა.

9) უჯერი ნახშირწყალბადები რეაგირებს წყალბადთან, გადაიქცევა გაჯერებულად:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2.