Formula yang mengandung hidrogen. Unsur hidrogen. Sifat hidrogen. Penerapan hidrogen. Konsumsi dalam berbagai proses

Mari kita lihat apa itu hidrogen. Sifat kimia dan produksi nonlogam ini dipelajari pada mata pelajaran kimia anorganik di sekolah. Unsur inilah yang memimpin tabel periodik Mendeleev, dan oleh karena itu layak untuk dijelaskan secara rinci.

Informasi singkat tentang membuka elemen

Sebelum melihat sifat fisik dan kimia hidrogen, mari kita cari tahu bagaimana unsur penting ini ditemukan.

Ahli kimia yang bekerja pada abad keenam belas dan ketujuh belas berulang kali menyebutkan dalam tulisan mereka tentang gas yang mudah terbakar yang dilepaskan ketika asam terkena logam aktif. Pada paruh kedua abad kedelapan belas, G. Cavendish berhasil mengumpulkan dan menganalisis gas ini, sehingga memberinya nama “gas yang mudah terbakar”.

Sifat fisik dan kimia hidrogen belum dipelajari pada saat itu. Baru pada akhir abad kedelapan belas A. Lavoisier mampu menetapkan melalui analisis bahwa gas ini dapat diperoleh dengan menganalisis air. Beberapa saat kemudian, ia mulai menyebut unsur baru tersebut hidrogen, yang jika diterjemahkan berarti “melahirkan air”. Hidrogen mendapatkan nama Rusia modernnya dari M. F. Solovyov.

Berada di alam

Sifat kimia hidrogen hanya dapat dianalisis berdasarkan keberadaannya di alam. Unsur ini terdapat di hidro dan litosfer, dan juga merupakan bagian dari mineral: gas alam dan ikutannya, gambut, minyak, batu bara, serpih minyak. Sulit membayangkan orang dewasa yang tidak mengetahui bahwa hidrogen adalah salah satu komponen air.

Selain itu, bukan logam ini terdapat pada tubuh hewan dalam bentuk asam nukleat, protein, karbohidrat, dan lemak. Di planet kita, unsur ini jarang ditemukan dalam bentuk bebas, mungkin hanya di gas alam dan vulkanik.

Dalam bentuk plasma, hidrogen membentuk sekitar setengah massa bintang dan Matahari, selain itu juga merupakan bagian dari gas antarbintang. Misalnya, dalam bentuk bebas, serta dalam bentuk metana dan amonia, non-logam ini terdapat di komet dan bahkan beberapa planet.

Properti fisik

Sebelum mempertimbangkan sifat kimia hidrogen, kami mencatat bahwa dalam kondisi normal, hidrogen adalah zat gas yang lebih ringan dari udara, memiliki beberapa bentuk isotop. Ini hampir tidak larut dalam air dan memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Protium, yang memiliki nomor massa 1, dianggap sebagai bentuk paling ringan. Tritium, yang memiliki sifat radioaktif, terbentuk di alam dari nitrogen atmosfer ketika neuron memaparkannya pada sinar UV.

Fitur struktur molekul

Untuk mempertimbangkan sifat kimia hidrogen dan karakteristik reaksinya, mari kita membahas ciri-ciri strukturnya. Molekul diatomik ini mengandung ikatan kimia kovalen nonpolar. Pembentukan atom hidrogen dimungkinkan melalui interaksi logam aktif dengan larutan asam. Namun dalam bentuk ini, non-logam ini hanya dapat bertahan dalam waktu singkat; segera ia bergabung kembali menjadi bentuk molekul.

Sifat kimia

Mari kita perhatikan sifat kimia hidrogen. Pada sebagian besar senyawa yang membentuk unsur kimia ini, ia menunjukkan bilangan oksidasi +1, yang membuatnya mirip dengan logam aktif (alkali). Sifat kimia utama hidrogen yang menjadi cirinya sebagai logam:

interaksi dengan oksigen membentuk air;
reaksi dengan halogen, disertai dengan pembentukan hidrogen halida;
menghasilkan hidrogen sulfida dengan menggabungkan dengan belerang.

Di bawah ini adalah persamaan reaksi yang mencirikan sifat kimia hidrogen. Harap dicatat bahwa sebagai non-logam (dengan bilangan oksidasi -1) ia hanya bereaksi ketika bereaksi dengan logam aktif, membentuk hidrida yang sesuai dengannya.

Hidrogen pada suhu biasa tidak bereaksi secara aktif dengan zat lain, sehingga sebagian besar reaksi hanya terjadi setelah pemanasan awal.

Mari kita membahas lebih detail beberapa interaksi kimia unsur yang mengepalai sistem periodik unsur kimia Mendeleev.

Reaksi pembentukan air tersebut disertai dengan pelepasan energi sebesar 285,937 kJ. Pada suhu tinggi (lebih dari 550 derajat Celcius), proses ini disertai dengan ledakan dahsyat.

Di antara sifat-sifat kimia gas hidrogen yang telah banyak diterapkan dalam industri, interaksinya dengan oksida logam adalah hal yang menarik. Melalui hidrogenasi katalitik dalam industri modern oksida logam diproses, misalnya logam murni diisolasi dari kerak besi (oksida besi campuran). Metode ini memungkinkan daur ulang besi tua yang efisien.

Sintesis amonia, yang melibatkan interaksi hidrogen dengan nitrogen di udara, juga diminati dalam industri kimia modern. Di antara kondisi interaksi kimia ini, kami mencatat tekanan dan suhu.

Kesimpulan

Hidrogen merupakan zat kimia dengan aktivitas rendah dalam kondisi normal. Ketika suhu meningkat, aktivitasnya meningkat secara signifikan. Zat ini dibutuhkan dalam sintesis organik. Misalnya, hidrogenasi dapat mereduksi keton menjadi alkohol sekunder dan mengubah aldehida menjadi alkohol primer. Selain itu, dengan hidrogenasi dimungkinkan untuk mengubah hidrokarbon tak jenuh dari golongan etilen dan asetilena menjadi senyawa jenuh dari rangkaian metana. Hidrogen dianggap sebagai zat sederhana yang dibutuhkan dalam produksi kimia modern.

DEFINISI

Hidrogen- elemen pertama dari Tabel Periodik. Penunjukan - H dari bahasa Latin "hidrogenium". Terletak di periode pertama, grup IA. Mengacu pada non-logam. Muatan inti adalah 1.

Hidrogen adalah salah satu unsur kimia yang paling umum - bagiannya sekitar 1% dari massa ketiga cangkang kerak bumi (atmosfer, hidrosfer, dan litosfer), yang jika diubah menjadi persentase atom, menghasilkan angka 17,0.

Jumlah utama unsur ini berada dalam keadaan terikat. Jadi, air mengandung sekitar 11 berat. %, tanah liat - sekitar 1,5%, dll. Dalam bentuk senyawa dengan karbon, hidrogen merupakan bagian dari minyak, gas alam yang mudah terbakar dan seluruh organisme.

Hidrogen adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau (diagram struktur atom ditunjukkan pada Gambar 1). Titik leleh dan titik didihnya sangat rendah (masing-masing -259 o C dan -253 o C). Pada suhu (-240 o C) dan di bawah tekanan, hidrogen mampu mencair, dan dengan penguapan yang cepat dari cairan yang dihasilkan, ia berubah menjadi padat (kristal transparan). Ini sedikit larut dalam air - 2:100 volume. Hidrogen dicirikan oleh kelarutannya dalam beberapa logam, misalnya besi.

Beras. 1. Struktur atom hidrogen.

Massa atom dan molekul hidrogen

DEFINISI

Massa atom relatif unsur adalah perbandingan massa atom suatu unsur dengan 1/12 massa atom karbon.

Massa atom relatif tidak berdimensi dan dilambangkan dengan A r (indeks “r” adalah huruf awal dari kata relatif dalam bahasa Inggris, yang berarti “relatif”). Massa atom relatif atom hidrogen adalah 1,008 sma.

Massa molekul, serta massa atom, dinyatakan dalam satuan massa atom.

DEFINISI

Berat molekul Suatu zat disebut massa suatu molekul, dinyatakan dalam satuan massa atom. Berat molekul relatif zat disebut perbandingan massa molekul suatu zat dengan 1/12 massa atom karbon yang massanya 12 sma.

Diketahui bahwa molekul hidrogen bersifat diatomik - H 2 . Berat molekul relatif molekul hidrogen akan sama dengan:

M r (H 2) = 1,008 × 2 = 2,016.

Isotop hidrogen

Hidrogen memiliki tiga isotop: protium 1 H, deuterium 2 H atau D dan tritium 3 H atau T. Nomor massanya adalah 1, 2 dan 3. Protium dan deuterium stabil, tritium bersifat radioaktif (waktu paruh 12,5 tahun). Dalam senyawa alam, deuterium dan protium rata-rata terkandung dengan perbandingan 1:6800 (berdasarkan jumlah atom). Tritium ditemukan di alam dalam jumlah yang dapat diabaikan.

Inti atom hidrogen 1 H mengandung satu proton. Inti deuterium dan tritium, selain proton, mencakup satu dan dua neutron.

Ion hidrogen

Atom hidrogen dapat melepaskan elektron tunggalnya untuk membentuk ion positif (yang merupakan proton kosong) atau memperoleh satu elektron untuk menjadi ion negatif, yang memiliki konfigurasi elektron helium.

Pelepasan elektron secara menyeluruh dari atom hidrogen memerlukan pengeluaran energi ionisasi yang sangat tinggi:

H + 315 kkal = H + + e.

Akibatnya, ketika hidrogen berinteraksi dengan metaloid, bukan ikatan ionik yang muncul, tetapi hanya ikatan polar.

Kecenderungan atom netral untuk memperoleh kelebihan elektron ditandai dengan nilai afinitas elektronnya. Dalam hidrogen, ion ini dinyatakan agak lemah (namun, ini tidak berarti bahwa ion hidrogen seperti itu tidak ada):

H + e = H - + 19 kkal.

Molekul hidrogen dan atom

Molekul hidrogen terdiri dari dua atom - H2. Berikut beberapa sifat yang menjadi ciri atom dan molekul hidrogen:

Contoh pemecahan masalah

CONTOH 1

Latihan

Buktikan bahwa ada hidrida dengan rumus umum EN x yang mengandung 12,5% hidrogen.

Larutan

Mari kita hitung massa hidrogen dan unsur yang tidak diketahui, dengan asumsi massa sampel adalah 100 g:

m(T) = m (EN x) ×w (T);

m(H) = 100 × 0,125 = 12,5 gram.

m(E) = m (EN x) - m(H);

m(E) = 100 - 12,5 = 87,5 gram.

Mari kita cari jumlah zat hidrogen dan unsur yang tidak diketahui, yang menyatakan massa molar unsur tersebut sebagai “x” (massa molar hidrogen adalah 1 g/mol):

Metode industri untuk memproduksi zat sederhana bergantung pada bentuk di mana unsur yang bersangkutan ditemukan di alam, yaitu bahan mentah untuk produksinya. Jadi, oksigen, yang tersedia dalam keadaan bebas, diperoleh secara fisik - dengan pemisahan dari udara cair. Hidrogen hampir semuanya berbentuk senyawa, sehingga digunakan metode kimia untuk mendapatkannya. Secara khusus, reaksi dekomposisi dapat digunakan. Salah satu cara untuk menghasilkan hidrogen adalah melalui penguraian air oleh arus listrik.

Metode industri utama untuk memproduksi hidrogen adalah reaksi metana, yang merupakan bagian dari gas alam, dengan air. Ini dilakukan pada suhu tinggi (mudah untuk memverifikasi bahwa ketika metana dilewatkan bahkan melalui air mendidih, tidak ada reaksi yang terjadi):

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 kJ

Di laboratorium, untuk memperoleh zat sederhana tidak harus menggunakan bahan baku alami, tetapi memilih bahan awal yang lebih mudah untuk mengisolasi zat yang diperlukan. Misalnya di laboratorium, oksigen tidak diperoleh dari udara. Hal yang sama berlaku untuk produksi hidrogen. Salah satu metode laboratorium untuk memproduksi hidrogen, yang terkadang digunakan dalam industri, adalah penguraian air oleh arus listrik.

Biasanya, hidrogen diproduksi di laboratorium dengan mereaksikan seng dengan asam klorida.

Di industri

1.Elektrolisis larutan garam berair:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.Melewatkan uap air ke atas minuman bersoda panas pada suhu sekitar 1000°C:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.Dari gas alam.

Konversi uap: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C) Oksidasi katalitik dengan oksigen: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. Pemecahan dan reformasi hidrokarbon selama penyulingan minyak.

Di laboratorium

1.Pengaruh asam encer pada logam. Untuk melakukan reaksi ini, seng dan asam klorida paling sering digunakan:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.Interaksi kalsium dengan air:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.Hidrolisis hidrida:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.Pengaruh alkali pada seng atau aluminium:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Menggunakan elektrolisis. Selama elektrolisis larutan alkali atau asam dalam air, hidrogen dilepaskan di katoda, misalnya:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

Bioreaktor untuk produksi hidrogen

Properti fisik

Gas hidrogen dapat ada dalam dua bentuk (modifikasi) - dalam bentuk orto - dan para-hidrogen.

Dalam molekul ortohidrogen (mp. −259.10 °C, bp −252.56 °C) putaran inti diarahkan secara identik (paralel), dan dalam parahidrogen (mp. −259.32 °C, bp. . mendidih. -252.89 °C) - saling berhadapan (antiparalel).

Bentuk hidrogen alotropik dapat dipisahkan dengan adsorpsi pada karbon aktif pada suhu nitrogen cair. Pada suhu yang sangat rendah, kesetimbangan antara ortohidrogen dan parahidrogen hampir sepenuhnya bergeser ke arah yang terakhir. Pada 80 K perbandingan bentuk kira-kira 1:1. Ketika dipanaskan, parahidrogen yang terdesorbsi diubah menjadi ortohidrogen hingga terbentuk campuran yang setimbang pada suhu kamar (orto-para: 75:25). Tanpa katalis, transformasi terjadi secara perlahan, sehingga memungkinkan untuk mempelajari sifat-sifat bentuk alotropik individu. Molekul hidrogen bersifat diatomik - H₂. Dalam kondisi normal, gas ini tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa. Hidrogen adalah gas paling ringan, massa jenisnya jauh lebih kecil daripada massa jenis udara. Jelasnya, semakin kecil massa molekul, semakin tinggi kecepatannya pada suhu yang sama. Sebagai molekul paling ringan, molekul hidrogen bergerak lebih cepat daripada molekul gas lainnya sehingga dapat mentransfer panas dari satu benda ke benda lain lebih cepat. Oleh karena itu hidrogen memiliki konduktivitas termal tertinggi di antara zat gas. Konduktivitas termalnya kira-kira tujuh kali lebih tinggi daripada konduktivitas termal udara.

Sifat kimia

Molekul hidrogen H₂ cukup kuat, dan agar hidrogen dapat bereaksi, banyak energi yang harus dikeluarkan: H 2 = 2H - 432 kJ Oleh karena itu, pada suhu biasa, hidrogen hanya bereaksi dengan logam yang sangat aktif, misalnya kalsium, membentuk kalsium hidrida: Ca + H 2 = CaH 2 dan dengan satu-satunya non-logam - fluor, membentuk hidrogen fluorida: F 2 + H 2 = 2HF Dengan sebagian besar logam dan non-logam, hidrogen bereaksi pada suhu tinggi atau di bawah pengaruh lain, misalnya , Petir. Ia dapat “mengambil” oksigen dari beberapa oksida, misalnya: CuO + H 2 = Cu + H 2 0 Persamaan tertulis mencerminkan reaksi reduksi. Reaksi reduksi adalah proses di mana oksigen dihilangkan dari suatu senyawa; Zat yang menghilangkan oksigen disebut zat pereduksi (mereka sendiri yang teroksidasi). Selanjutnya akan diberikan definisi lain dari konsep “oksidasi” dan “reduksi”. Dan definisi ini, yang secara historis merupakan definisi pertama, masih mempunyai arti penting hingga saat ini, khususnya dalam kimia organik. Reaksi reduksi merupakan kebalikan dari reaksi oksidasi. Kedua reaksi ini selalu terjadi secara bersamaan sebagai satu proses: ketika suatu zat dioksidasi (direduksi), reduksi (oksidasi) zat lain tentu terjadi secara bersamaan.

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

Bentuk dengan halogen hidrogen halida:

F 2 + H 2 → 2 HF, reaksi terjadi secara eksplosif dalam gelap dan pada suhu berapa pun, Cl 2 + H 2 → 2 HCl, reaksi terjadi secara eksplosif, hanya dalam cahaya.

Ia berinteraksi dengan jelaga di bawah suhu tinggi:

C + 2H 2 → CH 4

Interaksi dengan logam alkali dan alkali tanah

Hidrogen terbentuk dengan logam aktif hidrida:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

Hidrida- zat padat seperti garam, mudah terhidrolisis:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

Interaksi dengan oksida logam (biasanya unsur d)

Oksida direduksi menjadi logam:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Hidrogenasi senyawa organik

Ketika hidrogen bekerja pada hidrokarbon tak jenuh dengan adanya katalis nikel dan pada suhu tinggi, terjadi reaksi hidrogenasi:

CH 2 =CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

Hidrogen mereduksi aldehida menjadi alkohol:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

Geokimia hidrogen

Hidrogen adalah bahan bangunan utama alam semesta. Ini adalah unsur yang paling umum, dan semua unsur terbentuk darinya sebagai hasil reaksi termonuklir dan nuklir.

Hidrogen H2 bebas relatif jarang terdapat dalam gas bumi, namun dalam bentuk air ia berperan sangat penting dalam proses geokimia.

Hidrogen dapat terdapat dalam mineral dalam bentuk ion amonium, ion hidroksil, dan air kristal.

Di atmosfer, hidrogen terus diproduksi sebagai hasil penguraian air oleh radiasi matahari. Ia bermigrasi ke atmosfer atas dan lepas ke luar angkasa.

Aplikasi

Energi hidrogen

Atom hidrogen digunakan untuk pengelasan atom hidrogen.

Dalam industri makanan, hidrogen terdaftar sebagai bahan tambahan makanan E949, seperti kemasan gas.

Fitur pengobatan

Hidrogen, bila bercampur dengan udara, membentuk campuran yang mudah meledak - yang disebut gas peledak. Gas ini paling mudah meledak jika perbandingan volume hidrogen dan oksigen adalah 2:1, atau hidrogen dan udara kira-kira 2:5, karena udara mengandung sekitar 21% oksigen. Hidrogen juga merupakan bahaya kebakaran. Hidrogen cair dapat menyebabkan radang dingin yang parah jika terkena kulit.

Konsentrasi hidrogen dan oksigen yang mudah meledak terjadi dari 4% hingga 96% volume. Bila dicampur dengan udara dari 4% menjadi 75(74)% volume.

Penggunaan hidrogen

Dalam industri kimia, hidrogen digunakan dalam produksi amonia, sabun, dan plastik. Dalam industri makanan, margarin dibuat dari minyak nabati cair dengan menggunakan hidrogen. Hidrogen sangat ringan dan selalu naik di udara. Dahulu kala, kapal udara dan balon diisi dengan hidrogen. Namun di usia 30-an. abad XX Beberapa bencana dahsyat terjadi ketika kapal udara meledak dan terbakar. Saat ini, kapal udara diisi dengan gas helium. Hidrogen juga digunakan sebagai bahan bakar roket. Suatu hari nanti, hidrogen dapat digunakan secara luas sebagai bahan bakar mobil dan truk. Mesin hidrogen tidak mencemari lingkungan dan hanya mengeluarkan uap air (walaupun produksi hidrogen itu sendiri menyebabkan pencemaran lingkungan). Matahari kita sebagian besar terbuat dari hidrogen. Panas dan cahaya matahari merupakan hasil pelepasan energi nuklir dari fusi inti hidrogen.

Menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar (hemat biaya)

Karakteristik paling penting dari zat yang digunakan sebagai bahan bakar adalah panas pembakarannya. Dari mata kuliah kimia umum diketahui bahwa reaksi antara hidrogen dan oksigen terjadi dengan pelepasan panas. Jika kita mengambil 1 mol H 2 (2 g) dan 0,5 mol O 2 (16 g) dalam kondisi standar dan merangsang reaksi, maka menurut persamaan

H 2 + 0,5 O 2 = H 2 O

setelah reaksi selesai, terbentuk 1 mol H 2 O (18 g) dengan pelepasan energi 285,8 kJ/mol (sebagai perbandingan: kalor pembakaran asetilena adalah 1300 kJ/mol, propana - 2200 kJ/mol) . 1 m³ hidrogen memiliki berat 89,8 g (44,9 mol). Oleh karena itu, untuk menghasilkan 1 m³ hidrogen, akan dikeluarkan energi sebesar 12832,4 kJ. Mengingat 1 kWh = 3600 kJ, maka diperoleh listrik 3,56 kWh. Mengetahui tarif listrik 1 kWh dan biaya 1 m³ gas, kita dapat menyimpulkan bahwa disarankan untuk beralih ke bahan bakar hidrogen.

Misalnya, model eksperimental Honda FCX generasi ke-3 dengan tangki hidrogen 156 liter (mengandung 3,12 kg hidrogen pada tekanan 25 MPa) menempuh jarak 355 km. Dengan demikian, dari 3,12 kg H2 diperoleh 123,8 kWh. Per 100 km, konsumsi energinya sebesar 36,97 kWh. Mengetahui biaya listrik, biaya bahan bakar atau bensin, dan konsumsinya per mobil per 100 km, mudah untuk menghitung dampak ekonomi negatif dari peralihan mobil ke bahan bakar hidrogen. Katakanlah (Rusia 2008), 10 sen per kWh listrik menghasilkan fakta bahwa 1 m³ hidrogen menghasilkan harga 35,6 sen, dan dengan mempertimbangkan efisiensi penguraian air sebesar 40-45 sen, jumlah kWh yang sama dari pembakaran bensin biayanya 12832,4 kJ/42000 kJ/0,7 kg/l*80 sen/l=34 sen dengan harga eceran, sedangkan untuk hidrogen kami menghitung pilihan ideal, tanpa memperhitungkan transportasi, penyusutan peralatan, dll. Untuk metana dengan energi pembakaran sekitar 39 MJ per m³, hasilnya akan dua hingga empat kali lebih rendah karena perbedaan harga (1 m³ untuk Ukraina berharga $179, dan untuk Eropa $350). Artinya, jumlah metana yang setara akan berharga 10-20 sen.

Namun, kita tidak boleh lupa bahwa ketika kita membakar hidrogen, kita mendapatkan air bersih dari mana hidrogen tersebut diekstraksi. Artinya, kita punya energi terbarukan penimbun energi tanpa membahayakan lingkungan, tidak seperti gas atau bensin, yang merupakan sumber energi utama.

Php online 377 Peringatan: memerlukan(http://www..php): gagal membuka streaming: tidak ada pembungkus yang sesuai dapat ditemukan di /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php on line 377 Fatal error: require(): Pembukaan gagal diperlukan "http://www..php" (include_path="..php on line 377

Mobil tanpa gas buang. Ini adalah Mirai buatan Toyota. Mobil itu menggunakan bahan bakar hidrogen.

Hanya udara panas dan uap air yang keluar dari pipa knalpot. Mobil masa depan sudah melaju di jalanan, meski mengalami kendala pengisian bahan bakar.

Meskipun demikian, mengingat banyaknya hidrogen di alam semesta, masalah seperti itu seharusnya tidak terjadi.

Dunia terdiri dari tiga perempat materi. Jadi, nomor seri Anda unsur hidrogen membenarkan. Hari ini, semua perhatian tertuju padanya.

Sifat hidrogen

Menjadi elemen pertama hidrogen memunculkan zat pertama. Ini adalah air. Rumusnya diketahui sebagai H 2 O.

Dalam bahasa Yunani, nama hidrogen ditulis dengan hidrogenium, dimana hidro berarti air dan genium berarti menghasilkan.

Namun, bukan orang Yunani yang memberi nama pada unsur tersebut, melainkan naturalis Prancis Laurent Lavoisier. Sebelumnya, hidrogen dieksplorasi oleh Henry Cavendish, Nicola Lemery dan Theophrastus Paracelsus.

Yang terakhir, pada kenyataannya, meninggalkan ilmu pengetahuan dengan penyebutan pertama tentang substansi pertama. Rekamannya berasal dari abad ke-16. Kesimpulan apa yang didapat para ilmuwan hidrogen?

Karakteristik elemen– dualitas. Atom hidrogen hanya memiliki 1 elektron. Dalam sejumlah reaksi, suatu zat melepaskannya.

Ini adalah perilaku khas logam dari kelompok pertama. Namun, hidrogen mampu melengkapi cangkangnya tanpa melepaskannya, melainkan menerima 1 elektron.

Dalam hal ini, unsur pertama berperilaku seperti halogen. Mereka terletak di kelompok ke-17 tabel periodik dan rentan terhadap pembentukan.

Diantaranya manakah hidrogen dapat ditemukan? Misalnya pada hidrosulfida. Rumusnya: - NaHS.

Senyawa unsur hidrogen ini berbahan dasar . Seperti dapat dilihat, atom hidrogen hanya sebagian yang digantikan oleh natrium.

Hanya memiliki satu elektron dan kemampuan melepaskannya mengubah atom hidrogen menjadi proton. Hanya ada satu partikel bermuatan positif di dalam inti.

Massa relatif proton dengan elektron sama dengan 2-um. Indikatornya 14 kali lebih kecil dari indikator udara. Tanpa elektron, materi menjadi lebih ringan.

Kesimpulan bahwa hidrogen adalah gas menunjukkan dirinya sendiri. Namun unsur tersebut juga mempunyai bentuk cair. Pencairan terjadi pada suhu -252,8 derajat Celcius.

Karena ukurannya yang kecil unsur kimia hidrogen memiliki kemampuan untuk menembus zat lain.

Jadi, jika Anda menggembungkan udara bukan dengan helium atau udara biasa, tetapi dengan elemen bersih No. 1, udara akan mengempis dalam beberapa hari.

Partikel gas akan mudah masuk ke dalam pori-pori. Hidrogen juga masuk ke beberapa logam, misalnya, dan.

Terakumulasi dalam strukturnya, zat tersebut menguap seiring dengan meningkatnya suhu.

Meskipun hidrogen disertakan dalam air, ia larut dengan buruk. Bukan tanpa alasan bahwa unsur tersebut diisolasi di laboratorium dengan menggantikan kelembapan. Bagaimana para industrialis mengekstrak zat pertama? Kami akan mencurahkan bab berikutnya untuk ini.

Produksi hidrogen

Rumus hidrogen memungkinkan Anda menambangnya setidaknya dalam 6 cara. Yang pertama adalah reformasi uap metana dan gas alam.

Fraksi leggroin diambil. Hidrogen murni diekstraksi darinya secara katalitik. Hal ini memerlukan adanya uap air.

Cara kedua untuk mengekstraksi zat pertama adalah gasifikasi. bahan bakar dipanaskan hingga 1500 derajat, mengubahnya menjadi gas yang mudah terbakar.

Ini memerlukan zat pengoksidasi. Oksigen atmosfer biasa sudah cukup.

Cara ketiga untuk menghasilkan hidrogen adalah elektrolisis air. Arus melewatinya. Ini membantu untuk menyorot elemen yang diinginkan pada elektroda.

Anda juga bisa menggunakan pirolisis. Ini adalah dekomposisi termal senyawa. Baik zat organik maupun anorganik, misalnya air, dipaksa untuk terurai. Prosesnya terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi.

Cara kelima untuk menghasilkan hidrogen adalah oksidasi parsial, dan yang keenam adalah bioteknologi.

Yang terakhir mengacu pada ekstraksi gas dari air melalui pemisahan biokimianya. Bantuan ganggang khusus.

Diperlukan fotobioreaktor tertutup, oleh karena itu metode ke-6 jarang digunakan. Sebenarnya hanya metode konversi uap yang populer.

Ini adalah yang termurah dan paling sederhana. Namun, banyaknya alternatif menjadikan hidrogen sebagai bahan baku yang diinginkan untuk industri, karena tidak ada ketergantungan pada sumber unsur tertentu.

Penerapan hidrogen

Hidrogen digunakan untuk sintesis. Senyawa ini merupakan zat pendingin dalam teknologi pembekuan yang dikenal sebagai komponen amonia dan digunakan sebagai penetral asam.

Hidrogen juga digunakan untuk sintesis asam klorida. Ini adalah nama kedua.

Misalnya, diperlukan untuk membersihkan permukaan logam dan memolesnya. Dalam industri makanan, asam klorida merupakan pengatur keasaman E507.

Hidrogen sendiri juga terdaftar sebagai bahan tambahan makanan. Namanya pada kemasan produk adalah E949.

Khususnya digunakan dalam produksi margarin. Sistem hidrogenasi sebenarnya menghasilkan margarin.

Dalam minyak nabati berlemak, beberapa ikatannya putus. Atom hidrogen muncul di lokasi pecahnya. Ini mengubah zat cair menjadi zat relatif.

Dalam peran tersebut sel bahan bakar hidrogen Sejauh ini, ini tidak banyak digunakan pada rudal melainkan pada rudal.

Zat pertama terbakar dalam oksigen, yang menyediakan energi untuk pergerakan pesawat ruang angkasa.

Jadi, salah satu roket Rusia yang paling kuat, Energia, menggunakan bahan bakar hidrogen. Elemen pertama di dalamnya dicairkan.

Reaksi pembakaran hidrogen dalam oksigen juga berguna untuk pekerjaan pengelasan. Bahan yang paling tahan api dapat direkatkan.

Suhu reaksi dalam bentuk murninya adalah 3000 derajat Celcius. Menggunakan yang khusus dimungkinkan untuk mencapai 4000 derajat.

Logam apa pun akan “menyerah.” Omong-omong, logam juga diperoleh dengan menggunakan unsur pertama. Reaksi ini didasarkan pada isolasi zat-zat berharga dari oksidanya.

Industri nuklir mengeluh isotop hidrogen. Hanya ada 3 diantaranya. Itu radioaktif.

Ada juga protium dan deuterium non-radioaktif. Meskipun tritium menimbulkan bahaya, hal itu terjadi secara alami.

Isotop terbentuk di lapisan atas atmosfer yang terkena sinar kosmik. Hal ini menyebabkan reaksi nuklir.

Dalam reaktor di permukaan bumi, tritium merupakan hasil iradiasi neutron.

harga hidrogen

Paling sering, para industrialis menawarkan gas hidrogen, secara alami, dalam keadaan terkompresi dan dalam wadah khusus yang tidak memungkinkan atom-atom kecil dari suatu zat melewatinya.

Unsur pertama dibagi menjadi teknis dan murni, yaitu kadar tertinggi. Bahkan ada nilai hidrogen, misalnya, "A".

Gost 3022-80 berlaku untuk itu. Ini adalah gas teknis. Untuk 40 liter kubik, produsen meminta kurang dari 1000. Untuk 50 liter mereka memberi 1300.

Gost untuk hidrogen murni - R 51673-2000. Kemurnian gas adalah 9,9999%. Namun, unsur teknisnya sedikit lebih rendah.

Kemurniannya adalah 9,99%. Namun, untuk 40 liter kubik bahan murni mereka sudah memberikan lebih dari 13.000 rubel.

Label harga tersebut menunjukkan betapa sulitnya tahap akhir pemurnian gas bagi para industrialis. Untuk silinder 50 liter Anda harus membayar 15.000-16.000 rubel.

Hidrogen cair hampir tidak pernah digunakan. Itu terlalu mahal dan kerugiannya tinggi. Oleh karena itu, tidak ada penawaran untuk dijual atau dibeli.

Hidrogen cair tidak hanya sulit didapat, tapi juga sulit disimpan. Suhu minus 252 derajat bukanlah hal yang main-main.

Oleh karena itu, tidak ada seorang pun yang akan bercanda tentang penggunaan bahan bakar yang efisien dan mudah ditangani.

Hidrogen adalah unsur pertama dalam Tabel Periodik Unsur Kimia dan memiliki nomor atom 1 dan massa atom relatif 1,0079. Apa sifat fisik hidrogen?

Sifat fisik hidrogen

Diterjemahkan dari bahasa Latin, hidrogen berarti “melahirkan air.” Pada tahun 1766, ilmuwan Inggris G. Cavendish mengumpulkan “udara yang mudah terbakar” yang dilepaskan ketika asam bekerja pada logam dan mulai mempelajari sifat-sifatnya. Pada tahun 1787, A. Lavoisier mengidentifikasi “udara yang mudah terbakar” ini sebagai unsur kimia baru yang merupakan bagian dari air.

Beras. 1.A.Lavoisier.

Hidrogen memiliki 2 isotop stabil - protium dan deuterium, serta satu isotop radioaktif - tritium, yang jumlahnya sangat kecil di planet kita.

Hidrogen adalah unsur paling melimpah di ruang angkasa. Matahari dan sebagian besar bintang memiliki hidrogen sebagai unsur utamanya. Gas ini juga ditemukan dalam air, minyak, dan gas alam. Total kandungan hidrogen di Bumi adalah 1%.

Beras. 2. Rumus hidrogen.

Sebuah atom zat ini mengandung inti dan satu elektron. Ketika hidrogen kehilangan elektron, ia membentuk ion bermuatan positif, yang berarti ia menunjukkan sifat logam. Tetapi atom hidrogen juga tidak hanya mampu kehilangan, tetapi juga memperoleh elektron. Dalam hal ini sangat mirip dengan halogen. Oleh karena itu, hidrogen dalam Tabel Periodik termasuk dalam golongan I dan VII. Sifat non-logam hidrogen lebih menonjol.

Molekul hidrogen terdiri dari dua atom yang dihubungkan oleh ikatan kovalen

Dalam kondisi normal, hidrogen adalah unsur gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa. Ini 14 kali lebih ringan dari udara, dan titik didihnya -252,8 derajat Celcius.

Tabel “Sifat fisik hidrogen”

Selain sifat fisik, hidrogen juga memiliki sejumlah sifat kimia. Hidrogen, ketika dipanaskan atau di bawah pengaruh katalis, bereaksi dengan logam dan non-logam, belerang, selenium, telurium, dan juga dapat mereduksi oksida dari banyak logam.