Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 145.02 Kb.
|
Лектор: Зломанов Владимир ПавловичЛекция 13. Химия водорода (Hydrogene = рождающий воду)§ 1. Положение в Периодической таблице.
(а) 1s1 – один валентный электрон (b) Оптические свойства:   2р спектры поглощения, 2s испускания 1s(с) Способность водорода замещать щелочные металлы в их соединениях. (d) Образование сольватов M+ + aq = M+ aq M = H+, Na+ и т.д. (е) Разница: Разная энергия ионизации  ; Н = 1310 кДж/моль ; Н = 519 кДж/моль  Fo = F+ +e; Н = 1682 кДж/мольВывод:
(а) Степени окисления –1 (LiH1; HCl1) (b) Строение молекул: H2; Cl2 (c) Слабое межмолекулярное взаимодействие низкие температуры плавления, кипения Н2 F2 Тпл 259оС 223оС Ткип 253оС 187оС (d) Отличие от галогенов: Низкое сродство к электрону Ho+ e = H; Н = 77 кДж/моль Bro + e = H; Н = 325 кДж/мольНеустойчивость в воде Общий вывод: водород – особый элемент, размещение его в Периодической таблице условно. § 2. Изотопы водорода 2.1.  протий («протос» первичный) 99% 2.2.  ) дейтерий 0.016%Получение: электролиз D2O Свойства: H2O + D2O = 2HOD Где обмен легко проходит? – Для связи Н – О – ; Н – N Cбой биологических реакций опасно 2.3.  (тритий)Получение:  Применение:  2.3. Сопоставление свойств  ;  ; Ткип, К ·25   ·23,5 ·20,4 ˙ ˙ ˙ ˙ масса     § 3. Получение, применение и свойства водорода. 3.1. Получение. (а) Электролиз:  (катод)   ? HNO3  (b)  Почему нужно добавить CuSO4? (с) СН4 + Н2О  СО + 3Н2(конверсия природных газов). 3.2. Строение молекулы, физические и химические свойства. 3  .2.1.  1s 1s         1(1S) 2(1S) моразр 1(1S) + 2 (1S) мосвяз Электронная структура  (а) Прочная молекула1/2Н2 = Н; Н = 218 кДж/г атом (b) Малополярная (нерастворим в Н2О) (с) Тождественны ли две молекулы Н2? (d) d (воздуха): d (Н2) = 100 : 7 ~ 14,4 3.2.2. Химические свойства (а) Причина химической инертности:  ; Н = 218 кДж/г ат(b) окислительные свойства  (c) восстановительные свойства H2 + F2 = 2HF (взрыв) H2 + Br2 = 2HBr (нужен подогрев) Механизм – цепные реакции: B h; T ==== r2 2Br·Br2 Br·+ H2 = HBr + H· H·+ Br2 = HBr + Br·+ . . . 2Н2 + О2 = 2Н2О (газ); Н = 483,6 кДж/моль Комментарии: (а) Скорость мала (25оС, 106 лет). (b) Как инициировать? Температура, катализатор. (с) Механизм – цепные реакции
3.2.2. Химические свойства ПрисоединенияIrClCO(PR3)2 + H2 IrH2ClCO(PR3)2 Без разрывасвязей Н : Н Замещения[(CH3)4N]3[Pt(SnCl3)5 [(CH3)4N]3[PtH(SnCl3)4 С разрывом связии Н : Н H2; Еcв = 218 кДж/моль     Гетеро-литическийН : Н = Н+ + Н Гомолитический       ГетеролитическийН : Н = Н+ + Н · 1.  ; rHo = 1310 кДж/моль2. Стабилизация  СОгаз + 2Н2, газ  СН3ОН .[H3O+]Br ; H3O+NO   Н   О + Н+ Н | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
:
:
+ 
2 +
+ Н2О + Q!
+ 
LiHтв
(анод )
(катод Θ )
Cuтв. + Н2О
H | | | | | | | | | | | | | | | | Не | ||||||||||||||||
| Li | Be | | | | | | | | | |  | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||
| Na | M g | | | | | | | | |  | | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||
| K | C  a | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Z  n | G  a | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
| Cs | Ba | La-Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | HG | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||||||||
| Fr | Ra | Ac-Lr | | | | | | | | | | | | | | | ||||||||||||||||
| Солеоб-разные гидриды | Переходных металлов гидриды | Граничные гидриды | Ковалентные гидриды | | ||||||||||||||||||||||||||||
| | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | | | | | | | ||||||||||||||||||||||||
1. Ионные солеобразующие гидриды
LiH; CaH
2. Ковалентные: HCl, H2O, NH3,
LiH + AlCl3
LiAlH4LiAlH4 + 4H2O = LiOH + Al(OH)3 + 4H2
Гидриды d- и f-металлов
1. Zr + H2
ZrHx 1.30 < x < 1.75 2. Структура CaF2 , много вакансий VH.
3.Хорошо проводят ток: высокая электропроводность.
4. Высокая подвижность
очистка от примесей.Примеси
Печь
Н2 чистый
Pd-трубка
5. Гидриды LaNi5 + H2
LaNi5H6 – аккумуляторы водорода.
6. Водородная энергетика
H2 143 кДж/г
С 33 кДж/г
СН4 56 кДж/г
С2Н5ОН 30 кДж/г
7. LiAlH4 + 4H2O = 4H2 + LiOH + Al(OH)3
§ 4. Строение и свойства воды
4.1. Газообразная вода: тетраэдр Н2О.
(а)
(b) Почему НОН = 104,5о?
О
Н
Н
4.2. Жидкая вода: (H2O)n
H
-
Т, пл.
2S – H2Se – H2Te
П
Н2Se
0-
Н2О
Н2Te
ричины усиления межмолекулярного взаимодействия в воде – водородная связь
100
Н2S
O
H
H
. . . 
H
O
/ притяжение между положительным концом одной и отрицательно заряженным концом другой молекулы. Результат: образование деформированных тетраэдров [ОН4].
(c) Координационное число водорода = 2!
4.3. Структура льда:
(а) Упорядоченное расположение тетраэдров.
(b) Н…О связь слабее и длиннее, чем ковалентная
Н–О, поэтому структура льда рыхлая, содержит пустоты
dлед < dвода;
; Vльда > Vводы.§ 5. Сопоставление Н2О и D2О
| | Свойство | Н2О | D2О |
| 1. | Температура плавления, оС | 0 | 3.82 |
| 2. | Температура кипения, оС | 100 | 101.4 |
| 3. | Температура макс. плотности | 4 | 11.6 |
| 4. | Диэлектрическая константа | 82 | 80.5 |
| 5. | Плотность при 20оС | 0.998 | 1.106 |
| 6. | Ионное произведение: К = [H][OH] | 1014 | 31015 |
| 7. | Растворимость NaCl | 35.9/100 Н2О | 30.5 |
Причины:
1, 2, 3 – более сильная водородная связь
4, 5 –
6 –
Добавить документ в свой блог или на сайт
