हाइड्रोजन प्रतिक्रिया के रासायनिक गुण। हाइड्रोजन के रासायनिक गुण: विशेषताएं और अनुप्रयोग। खनिज यौगिकों की संरचना में हाइड्रोजन

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

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

एक रासायनिक तत्व के रूप में हाइड्रोजन

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

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

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

सरल पदार्थ

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

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

प्रयोगशाला के तरीकेहाइड्रोजन उत्पादन:

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

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

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

उपयोग के क्षेत्र

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

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

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

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

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

हाइड्रोजन यौगिक

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

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

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

सबसे अच्छा विलायक है

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

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

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

• तरल;
• गैस (भाप);
• ठोस (बर्फ)।

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

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

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

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक सार्वभौमिक उपाय है

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

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

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

• पदनाम - एच (हाइड्रोजन);
• लैटिन नाम - हाइड्रोजेनियम;
• अवधि - मैं;
• समूह - 1 (आईए);
• परमाणु द्रव्यमान - 1.00794;
• परमाणु संख्या - 1;
• एक परमाणु की त्रिज्या = 53 बजे;
• सहसंयोजक त्रिज्या = 32 बजे;
• इलेक्ट्रॉनों का वितरण - 1s 1;
• गलनांक = -259.14°C;
• क्वथनांक = -252.87°C;
• इलेक्ट्रोनगेटिविटी (पॉलिंग के अनुसार / एल्प्रेड और रोचोव के अनुसार) \u003d 2.02 / -;
• ऑक्सीकरण अवस्था: +1; 0; -एक;
• घनत्व (एन.ए.) \u003d 0.0000899 ग्राम / सेमी 3;
• मोलर आयतन = 14.1 सेमी 3 / मोल।

ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन के द्विआधारी यौगिक:

हाइड्रोजन ("पानी को जन्म देना") की खोज अंग्रेजी वैज्ञानिक जी. कैवेंडिश ने 1766 में की थी। यह प्रकृति का सबसे सरल तत्व है - एक हाइड्रोजन परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन होता है, शायद इसी कारण से हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे आम तत्व है (अधिकांश सितारों के द्रव्यमान का आधे से अधिक)।

हाइड्रोजन के बारे में हम कह सकते हैं कि "स्पूल छोटा है, लेकिन महंगा है।" अपनी "सादगी" के बावजूद, हाइड्रोजन पृथ्वी पर सभी जीवित प्राणियों को ऊर्जा देता है - सूर्य पर एक निरंतर थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया होती है, जिसके दौरान चार हाइड्रोजन परमाणुओं से एक हीलियम परमाणु बनता है, यह प्रोसेसऊर्जा की एक विशाल मात्रा की रिहाई के साथ (अधिक विवरण के लिए, परमाणु संलयन देखें)।

पर पृथ्वी की पपड़ीहाइड्रोजन का द्रव्यमान अंश केवल 0.15% है। इस बीच, पृथ्वी पर ज्ञात सभी का विशाल बहुमत (95%) रासायनिक पदार्थएक या एक से अधिक हाइड्रोजन परमाणु होते हैं।

गैर-धातुओं (HCl, H 2 O, CH 4 ...) वाले यौगिकों में, हाइड्रोजन अपना एकमात्र इलेक्ट्रॉन अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्वों को देता है, जो +1 (अधिक बार) की ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है, केवल सहसंयोजक बंध बनाता है (देखें सहसंयोजक) गहरा संबंध)।

धातुओं (NaH, CaH 2 ...) के साथ यौगिकों में, इसके विपरीत, हाइड्रोजन, अपने एकमात्र s-कक्षीय एक और इलेक्ट्रॉन को ग्रहण करता है, इस प्रकार इसे पूरा करने का प्रयास करता है इलेक्ट्रॉनिक परत, -1 की ऑक्सीकरण अवस्था (कम अक्सर) दिखा रहा है, एक आयनिक बंधन अधिक बार बना रहा है (आयनिक बंधन देखें), क्योंकि हाइड्रोजन परमाणु और धातु परमाणु की इलेक्ट्रोनगेटिविटी में अंतर काफी बड़ा हो सकता है।

एच 2

गैसीय अवस्था में, हाइड्रोजन द्विपरमाणुक अणुओं के रूप में होता है, जो एक गैर-ध्रुवीय सहसंयोजक बंधन बनाता है।

हाइड्रोजन के अणु होते हैं:

• महान गतिशीलता;
• महा शक्ति;
• कम ध्रुवीकरण;
• छोटे आकार और वजन।

हाइड्रोजन गैस के गुण:

• प्रकृति की सबसे हल्की गैस, रंगहीन और गंधहीन;
• पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील;
• तरल और ठोस धातुओं (विशेषकर प्लैटिनम और पैलेडियम में) में थोड़ी मात्रा में घुल जाता है;
• द्रवीभूत करना मुश्किल (इसकी कम ध्रुवीकरण के कारण);
• सभी ज्ञात गैसों की उच्चतम तापीय चालकता है;
• गर्म होने पर, यह कई गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, जो एक कम करने वाले एजेंट के गुणों को दर्शाता है;
• कमरे के तापमान पर यह फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करता है (एक विस्फोट होता है): एच 2 + एफ 2 = 2एचएफ;
• धातुओं के साथ अभिक्रिया करके हाइड्राइड बनाते हैं, जिसमें ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित होते हैं: H 2 + Ca = CaH 2;

यौगिकों में, हाइड्रोजन ऑक्सीकरण वाले की तुलना में अपने कम करने वाले गुणों को अधिक दृढ़ता से प्रदर्शित करता है। कोयला, एल्युमिनियम और कैल्शियम के बाद हाइड्रोजन सबसे मजबूत अपचायक है। ऑक्साइड और गैलाइड्स से धातु और गैर-धातु (सरल पदार्थ) प्राप्त करने के लिए हाइड्रोजन के कम करने वाले गुणों का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है।

फ़े 2 ओ 3 + 3एच 2 \u003d 2फ़े + 3एच 2 ओ

सरल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रियाएं

भूमिका निभाते हुए हाइड्रोजन एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है अपचायक कारक, प्रतिक्रियाओं में:

• साथ ऑक्सीजन(जब प्रज्वलित या उत्प्रेरक की उपस्थिति में), 2:1 (हाइड्रोजन: ऑक्सीजन) के अनुपात में एक विस्फोटक विस्फोट करने वाली गैस बनती है: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 kJ
• साथ स्लेटी(जब 150°C-300°C तक गर्म किया जाता है): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• साथ क्लोरीन(जब यूवी किरणों से प्रज्वलित या विकिरणित हो): एच 2 0 + सीएल 2 \u003d 2 एच +1 सीएल
• साथ एक अधातु तत्त्व: एच 2 0 + एफ 2 \u003d 2एच +1 एफ
• साथ नाइट्रोजन(जब उत्प्रेरक की उपस्थिति में या उच्च दबाव में गरम किया जाता है): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

हाइड्रोजन एक इलेक्ट्रॉन दान करता है, भूमिका निभा रहा है ऑक्सीकरण एजेंट, के साथ प्रतिक्रियाओं में क्षारीयतथा क्षारीय मृदाधातु हाइड्राइड बनाने के लिए धातु - हाइड्राइड आयन एच युक्त नमक जैसे आयनिक यौगिक - सफेद रंग के अस्थिर क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं।

सीए + एच 2 \u003d सीएएच 2 -1 2ना + एच 2 0 \u003d 2NaH -1

हाइड्रोजन के लिए -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करना असामान्य है। पानी के साथ प्रतिक्रिया करके, हाइड्राइड्स विघटित हो जाते हैं, पानी को हाइड्रोजन में कम कर देते हैं। पानी के साथ कैल्शियम हाइड्राइड की प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

सीएएच 2 -1 + 2 एच 2 +1 0 = 2 एच 2 0 + सीए (ओएच) 2

जटिल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रियाएं

• उच्च तापमान पर, हाइड्रोजन कई धातु आक्साइड को कम करता है: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
• कार्बन मोनोऑक्साइड (II) के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप मिथाइल अल्कोहल प्राप्त होता है: 2H 2 + CO → CH 3 OH
• हाइड्रोजनीकरण प्रतिक्रियाओं में, हाइड्रोजन कई कार्बनिक पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है।

अधिक विस्तार से, हाइड्रोजन और उसके यौगिकों की रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों को "हाइड्रोजन और उसके यौगिकों - हाइड्रोजन से जुड़े रासायनिक प्रतिक्रियाओं के समीकरण" पृष्ठ पर माना जाता है।

हाइड्रोजन का अनुप्रयोग

• में परमाणु शक्तिहाइड्रोजन समस्थानिकों का उपयोग किया जाता है - ड्यूटेरियम और ट्रिटियम;
• रासायनिक उद्योग में, हाइड्रोजन का उपयोग कई कार्बनिक पदार्थों, अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड के संश्लेषण के लिए किया जाता है;
• खाद्य उद्योग में, वनस्पति तेलों के हाइड्रोजनीकरण के माध्यम से ठोस वसा के उत्पादन में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है;
• धातुओं को वेल्डिंग और काटने के लिए ऑक्सीजन (2600 डिग्री सेल्सियस) में हाइड्रोजन के उच्च दहन तापमान का उपयोग किया जाता है;
• कुछ धातुओं के उत्पादन में, हाइड्रोजन का उपयोग अपचायक के रूप में किया जाता है (ऊपर देखें);
• चूंकि हाइड्रोजन एक हल्की गैस है, इसका उपयोग वैमानिकी में गुब्बारे, गुब्बारे, हवाई जहाजों के लिए भराव के रूप में किया जाता है;
• ईंधन के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग CO के साथ मिश्रित करके किया जाता है।

हाल ही में, वैज्ञानिकों ने अक्षय ऊर्जा के वैकल्पिक स्रोतों की खोज पर बहुत ध्यान दिया है। होनहार क्षेत्रों में से एक "हाइड्रोजन" ऊर्जा है, जिसमें हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है, जिसका दहन उत्पाद साधारण पानी है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के तरीके

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीके:

• निकल उत्प्रेरक पर उच्च तापमान (800 डिग्री सेल्सियस) पर जल वाष्प के साथ मीथेन रूपांतरण (जल वाष्प की उत्प्रेरक कमी): सीएच 4 + 2 एच 2 ओ = 4 एच 2 + सीओ 2;
• एक Fe 2 O 3 उत्प्रेरक पर भाप (t=500°C) के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड का रूपांतरण: CO + H 2 O = CO 2 + H 2;
• मीथेन का थर्मल अपघटन: सीएच 4 \u003d सी + 2 एच 2;
• ठोस ईंधन का गैसीकरण (टी = 1000 डिग्री सेल्सियस): सी + एच 2 ओ = सीओ + एच 2;
• पानी का इलेक्ट्रोलिसिस (एक बहुत महंगी विधि जिसमें बहुत शुद्ध हाइड्रोजन प्राप्त होता है): 2H 2 O → 2H 2 + O 2।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

• हाइड्रोक्लोरिक या तनु सल्फ्यूरिक एसिड के साथ धातुओं (आमतौर पर जस्ता) पर कार्रवाई: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
• गर्म लोहे की छीलन के साथ जल वाष्प की परस्पर क्रिया: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.

हाइड्रोजन एच एक रासायनिक तत्व है, जो हमारे ब्रह्मांड में सबसे आम है। पदार्थों की संरचना में एक तत्व के रूप में हाइड्रोजन का द्रव्यमान दूसरे प्रकार के परमाणुओं की कुल सामग्री का 75% है। यह ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण संबंध में शामिल है - पानी। हाइड्रोजन की एक विशिष्ट विशेषता यह भी है कि यह डी.आई. मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली में पहला तत्व है।

खोज और अन्वेषण

पेरासेलसस के लेखन में हाइड्रोजन का पहला संदर्भ सोलहवीं शताब्दी का है। लेकिन हवा के गैस मिश्रण से इसका अलगाव और ज्वलनशील गुणों का अध्ययन पहले ही सत्रहवीं शताब्दी में वैज्ञानिक लेमेरी द्वारा किया गया था। एक अंग्रेजी रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी और प्रकृतिवादी द्वारा हाइड्रोजन का गहन अध्ययन किया गया, जिन्होंने प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि हाइड्रोजन का द्रव्यमान अन्य गैसों की तुलना में सबसे छोटा है। विज्ञान के विकास के बाद के चरणों में, कई वैज्ञानिकों ने उनके साथ काम किया, विशेष रूप से लावोज़ियर, जिन्होंने उन्हें "पानी को जन्म देना" कहा।

पीएससीई में स्थिति के अनुसार विशेषता

तत्व जो खुलता है आवर्त सारणीडी. आई. मेंडेलीव, हाइड्रोजन है। परमाणु के भौतिक और रासायनिक गुण किसी प्रकार का द्वैत दिखाते हैं, क्योंकि हाइड्रोजन को एक साथ पहले समूह, मुख्य उपसमूह को संदर्भित किया जाता है, यदि यह धातु की तरह व्यवहार करता है और इस प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रॉन को छोड़ देता है रासायनिक प्रतिक्रिया, और सातवें तक - वैलेंस शेल के पूर्ण भरने के मामले में, यानी एक नकारात्मक कण का स्वागत, जो इसे हैलोजन के समान बताता है।

तत्व की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की विशेषताएं

जटिल पदार्थों के गुण जिनमें यह शामिल है, और एक साधारण पदार्थएच 2 मुख्य रूप से हाइड्रोजन के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है। कण में Z= (-1) के साथ एक इलेक्ट्रॉन होता है, जो नाभिक के चारों ओर अपनी कक्षा में घूमता है, जिसमें एक प्रोटॉन इकाई द्रव्यमान और धनात्मक आवेश (+1) के साथ होता है। इसका इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1s 1 लिखा जाता है, जिसका अर्थ है हाइड्रोजन के लिए पहले और केवल s-कक्षीय में एक ऋणात्मक कण की उपस्थिति।

जब एक इलेक्ट्रॉन को अलग किया जाता है या दिया जाता है, और इस तत्व के एक परमाणु में ऐसा गुण होता है कि यह धातुओं से संबंधित होता है, तो एक धनायन प्राप्त होता है। वास्तव में, हाइड्रोजन आयन एक धनात्मक प्राथमिक कण है। इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन रहित हाइड्रोजन को केवल एक प्रोटॉन कहा जाता है।

भौतिक गुण

संक्षेप में हाइड्रोजन का वर्णन करते हुए, यह एक रंगहीन, थोड़ी घुलनशील गैस है जिसका सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 2, हवा से 14.5 गुना हल्का है, जिसका द्रवीकरण तापमान -252.8 डिग्री सेल्सियस है।

अनुभव से यह आसानी से देखा जा सकता है कि H2 सबसे हल्का है। ऐसा करने के लिए, तीन गेंदों को विभिन्न पदार्थों - हाइड्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड, साधारण हवा से भरने के लिए पर्याप्त है - और साथ ही उन्हें अपने हाथ से मुक्त करें। जो CO 2 से भरा है वह किसी से भी तेजी से जमीन पर पहुंचेगा, जिसके बाद वह हवा के मिश्रण से फुलाकर गिरेगा, और H 2 वाला छत पर चढ़ जाएगा।

हाइड्रोजन कणों का छोटा द्रव्यमान और आकार इसके माध्यम से घुसने की क्षमता को सही ठहराता है विभिन्न पदार्थ. उसी गेंद के उदाहरण पर, यह सत्यापित करना आसान है, कुछ दिनों में यह अपने आप ख़राब हो जाएगी, क्योंकि गैस केवल रबर से होकर गुजरेगी। इसके अलावा, हाइड्रोजन कुछ धातुओं (पैलेडियम या प्लैटिनम) की संरचना में जमा हो सकता है, और तापमान बढ़ने पर इससे वाष्पित हो सकता है।

हाइड्रोजन की कम घुलनशीलता की संपत्ति का उपयोग प्रयोगशाला अभ्यास में हाइड्रोजन विस्थापन की विधि द्वारा इसे अलग करने के लिए किया जाता है (नीचे दी गई तालिका में मुख्य पैरामीटर शामिल हैं) इसके आवेदन के दायरे और उत्पादन के तरीकों का निर्धारण करते हैं।

समस्थानिक रचना

कई अन्य प्रतिनिधियों की तरह आवधिक प्रणालीरासायनिक तत्वों, हाइड्रोजन में कई प्राकृतिक समस्थानिक होते हैं, अर्थात्, नाभिक में समान संख्या में प्रोटॉन वाले परमाणु, लेकिन न्यूट्रॉन की एक अलग संख्या - शून्य आवेश और इकाई द्रव्यमान वाले कण। समान गुण वाले परमाणुओं के उदाहरण ऑक्सीजन, कार्बन, क्लोरीन, ब्रोमीन और अन्य हैं, जिनमें रेडियोधर्मी भी शामिल हैं।

इस समूह के प्रतिनिधियों में सबसे आम हाइड्रोजन 1 एच के भौतिक गुण, इसके समकक्षों की समान विशेषताओं से काफी भिन्न हैं। विशेष रूप से, जिन पदार्थों में वे शामिल हैं, उनकी विशेषताएं भिन्न होती हैं। तो, एक एकल प्रोटॉन के साथ हाइड्रोजन परमाणु के बजाय, इसकी संरचना में साधारण और ड्यूटेरेटेड पानी होता है, ड्यूटेरियम 2 एच - दो प्राथमिक कणों के साथ इसका आइसोटोप: सकारात्मक और अपरिवर्तित। यह समस्थानिक साधारण हाइड्रोजन से दोगुना भारी होता है, जो उनके द्वारा बनाए गए यौगिकों के गुणों में मूलभूत अंतर की व्याख्या करता है। प्रकृति में, ड्यूटेरियम हाइड्रोजन से 3200 गुना दुर्लभ है। तीसरा प्रतिनिधि ट्रिटियम 3 एच है, नाभिक में इसके दो न्यूट्रॉन और एक प्रोटॉन होते हैं।

प्राप्त करने और अलग करने के तरीके

प्रयोगशाला और औद्योगिक तरीके बहुत अलग हैं। तो, कम मात्रा में, गैस मुख्य रूप से प्रतिक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त की जाती है जिसमें खनिज शामिल होते हैं, और बड़े पैमाने पर उत्पादन होता है अधिककार्बनिक संश्लेषण का उपयोग करना।

प्रयोगशाला में निम्नलिखित रासायनिक अंतःक्रियाओं का उपयोग किया जाता है:

औद्योगिक हितों में, गैस निम्न विधियों द्वारा प्राप्त की जाती है:

1. अपने घटक सरल पदार्थों के लिए उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन का थर्मल अपघटन (350 डिग्री तापमान जैसे संकेतक के मूल्य तक पहुंचता है) - हाइड्रोजन एच 2 और कार्बन सी।
2. कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 और एच 2 (सबसे आम विधि) के गठन के साथ 1000 डिग्री सेल्सियस पर कोक के माध्यम से वाष्पशील पानी पास करना।
3. एक निकल उत्प्रेरक पर गैसीय मीथेन का रूपांतरण 800 डिग्री तक पहुंचने वाले तापमान पर होता है।
4. हाइड्रोजन पोटेशियम या सोडियम क्लोराइड के जलीय घोल के इलेक्ट्रोलिसिस में एक उप-उत्पाद है।

रासायनिक बातचीत: सामान्य प्रावधान

हाइड्रोजन के भौतिक गुण मोटे तौर पर एक या दूसरे यौगिक के साथ प्रतिक्रिया प्रक्रियाओं में इसके व्यवहार की व्याख्या करते हैं। हाइड्रोजन की संयोजकता 1 है, क्योंकि यह आवर्त सारणी में पहले समूह में स्थित है, और ऑक्सीकरण की डिग्री एक अलग दिखाती है। सभी यौगिकों में, हाइड्राइड को छोड़कर, s.o. = (1+) में हाइड्रोजन, XH, XH 2, XH 3 - (1-) जैसे अणुओं में।

एक सामान्यीकृत इलेक्ट्रॉन युग्म बनाकर हाइड्रोजन गैस अणु में दो परमाणु होते हैं और ऊर्जावान रूप से काफी स्थिर होते हैं, यही कारण है कि सामान्य परिस्थितियों में यह कुछ हद तक निष्क्रिय होता है और सामान्य परिस्थितियों में परिवर्तन होने पर प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है। अन्य पदार्थों की संरचना में हाइड्रोजन के ऑक्सीकरण की डिग्री के आधार पर, यह ऑक्सीकरण एजेंट और कम करने वाले एजेंट दोनों के रूप में कार्य कर सकता है।

वे पदार्थ जिनके साथ हाइड्रोजन प्रतिक्रिया करता है और बनता है

जटिल पदार्थ बनाने के लिए मौलिक अंतःक्रियाएं (अक्सर ऊंचे तापमान पर):

1. क्षारीय और एल्कलाइन अर्थ मेटल+ हाइड्रोजन = हाइड्राइड।
2. हलोजन + एच 2 = हाइड्रोजन हैलाइड।
3. सल्फर + हाइड्रोजन = हाइड्रोजन सल्फाइड।
4. ऑक्सीजन + एच 2 = पानी।
5. कार्बन + हाइड्रोजन = मीथेन।
6. नाइट्रोजन + एच 2 = अमोनिया।

जटिल पदार्थों के साथ सहभागिता:

1. कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन से संश्लेषण गैस प्राप्त करना।
2. एच 2 के साथ उनके आक्साइड से धातुओं की वसूली।
3. असंतृप्त स्निग्ध हाइड्रोकार्बन की हाइड्रोजन संतृप्ति।

हाइड्रोजन बंध

हाइड्रोजन के भौतिक गुण ऐसे हैं कि, जब एक इलेक्ट्रोनगेटिव तत्व के साथ मिलकर, यह पड़ोसी अणुओं से एक ही परमाणु के साथ एक विशेष प्रकार का बंधन बनाने की अनुमति देता है जिसमें असंबद्ध इलेक्ट्रॉन जोड़े होते हैं (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और फ्लोरीन)। सबसे चमकीला उदाहरण, जिस पर एक समान घटना पर विचार करना बेहतर है, पानी है। यह कहा जा सकता है कि यह हाइड्रोजन बांड के साथ सिला जाता है, जो सहसंयोजक या आयनिक से कमजोर होते हैं, लेकिन इस तथ्य के कारण कि उनमें से कई हैं, पदार्थ के गुणों पर उनका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। अनिवार्य रूप से, हाइड्रोजन बॉन्डिंग एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन है जो पानी के अणुओं को डिमर और पॉलिमर में बांधता है, जिससे इसके उच्च क्वथनांक को जन्म मिलता है।

खनिज यौगिकों की संरचना में हाइड्रोजन

सभी में एक प्रोटॉन होता है - हाइड्रोजन जैसे परमाणु का एक धनायन। वह पदार्थ जिसके अम्ल अवशेषों की ऑक्सीकरण अवस्था (-1) से अधिक होती है, पॉलीबेसिक यौगिक कहलाती है। इसमें कई हाइड्रोजन परमाणु होते हैं, जो पृथक्करण को . में बनाते हैं जलीय समाधानबहुस्तरीय। प्रत्येक बाद का प्रोटॉन बाकी एसिड से अधिक से अधिक कठिन हो जाता है। माध्यम में हाइड्रोजन की मात्रात्मक सामग्री के अनुसार, इसकी अम्लता निर्धारित की जाती है।

मानव गतिविधियों में आवेदन

एक पदार्थ के साथ सिलेंडर, साथ ही अन्य तरलीकृत गैसों के साथ कंटेनर, जैसे कि ऑक्सीजन, में एक विशिष्ट होता है दिखावट. उन्हें चमकीले लाल "हाइड्रोजन" अक्षरों के साथ गहरे हरे रंग में रंगा गया है। लगभग 150 वायुमंडल के दबाव में गैस को एक सिलेंडर में पंप किया जाता है। हाइड्रोजन के भौतिक गुण, विशेष रूप से गैसीय की आसानी एकत्रीकरण की स्थिति, हीलियम के साथ मिश्रित गुब्बारों, गुब्बारों आदि को भरने के लिए प्रयोग किया जाता है।

हाइड्रोजन, भौतिक और रासायनिक गुण जिनका उपयोग लोगों ने कई साल पहले करना सीखा था, वर्तमान में कई उद्योगों में उपयोग किया जाता है। इसका अधिकांश भाग अमोनिया के उत्पादन में जाता है। इसके अलावा, हाइड्रोजन ऑक्साइड से (हैफ़नियम, जर्मेनियम, गैलियम, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, ज़िरकोनियम और अन्य) में शामिल होता है, जो एक कम करने वाले एजेंट, हाइड्रोसिनेनिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ-साथ कृत्रिम तरल ईंधन के रूप में प्रतिक्रिया में कार्य करता है। खाद्य उद्योग इसका उपयोग वनस्पति तेलों को ठोस वसा में बदलने के लिए करता है।

हमने वसा, कोयले, हाइड्रोकार्बन, तेल और ईंधन तेल के हाइड्रोजनीकरण और हाइड्रोजनीकरण की विभिन्न प्रक्रियाओं में हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों और उपयोग का निर्धारण किया। इसकी मदद से कीमती पत्थरों, गरमागरम लैंप का उत्पादन किया जाता है, धातु उत्पादों को जाली और ऑक्सीजन-हाइड्रोजन लौ के प्रभाव में वेल्डेड किया जाता है।

सामान्य योजना "हाइड्रोजन"

ए) आरईएसपी में स्थिति

• क्रमांक 1
• अवधि 1
• समूह I (मुख्य उपसमूह "ए")
• सापेक्ष द्रव्यमानअर (एच) = 1
• लैटिन नाम हाइड्रोजेनियम (पानी को जन्म देना)

b) प्रकृति में हाइड्रोजन की व्यापकता

ग) यौगिकों में हाइड्रोजन संयोजकता

द्वितीय. हाइड्रोजन एक साधारण पदार्थ है (H2)

रसीद

प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना।

हाइड्रोजन प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित है, पृथ्वी की पपड़ी (लिथोस्फीयर और हाइड्रोस्फीयर) में इसकी सामग्री द्रव्यमान से 1% और परमाणुओं की संख्या से 16% है। हाइड्रोजन पृथ्वी पर सबसे आम पदार्थ का हिस्सा है - पानी (द्रव्यमान द्वारा 11.19% हाइड्रोजन), कोयले, तेल, प्राकृतिक गैसों, मिट्टी, साथ ही साथ जानवरों और पौधों के जीवों को बनाने वाले यौगिकों में (अर्थात, की संरचना में) प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा, कार्बोहाइड्रेट, आदि)। मुक्त अवस्था में हाइड्रोजन अत्यंत दुर्लभ है, यह ज्वालामुखी और अन्य प्राकृतिक गैसों में कम मात्रा में पाई जाती है। वायुमंडल में नगण्य मात्रा में मुक्त हाइड्रोजन (परमाणुओं की संख्या से 0.0001%) मौजूद हैं। निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष में, हाइड्रोजन प्रोटॉन की एक धारा के रूप में पृथ्वी की आंतरिक ("प्रोटॉन") विकिरण बेल्ट बनाती है। अंतरिक्ष में हाइड्रोजन सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला तत्व है। प्लाज्मा के रूप में, यह सूर्य और अधिकांश सितारों के द्रव्यमान का लगभग आधा हिस्सा बनाता है, अंतरतारकीय माध्यम और गैसीय नीहारिकाओं की गैसों का बड़ा हिस्सा। हाइड्रोजन कई ग्रहों के वातावरण में और धूमकेतु में मुक्त एच 2, मीथेन सीएच 4, अमोनिया एनएच 3, पानी एच 2 ओ और रेडिकल के रूप में मौजूद है। प्रोटॉन की एक धारा के रूप में, हाइड्रोजन सूर्य और ब्रह्मांडीय किरणों के कणिका विकिरण का हिस्सा है।

हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक होते हैं:
ए) प्रकाश हाइड्रोजन - प्रोटियम,
बी) भारी हाइड्रोजन - ड्यूटेरियम (डी),
ग) अत्यधिक भारी हाइड्रोजन - ट्रिटियम (टी)।

ट्रिटियम एक अस्थिर (रेडियोधर्मी) समस्थानिक है, इसलिए यह व्यावहारिक रूप से प्रकृति में नहीं होता है। ड्यूटेरियम स्थिर है, लेकिन यह बहुत छोटा है: 0.015% (सभी स्थलीय हाइड्रोजन के द्रव्यमान का)।

यौगिकों में हाइड्रोजन संयोजकता

यौगिकों में, हाइड्रोजन संयोजकता प्रदर्शित करता हैमैं।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

एक साधारण पदार्थ हाइड्रोजन (एच 2) एक गैस है, हवा से हल्का, रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन, टी किप \u003d - 253 0 सी, हाइड्रोजन पानी में अघुलनशील, दहनशील है। एक परखनली या पानी से हवा को विस्थापित करके हाइड्रोजन एकत्र किया जा सकता है। इस मामले में, ट्यूब को उल्टा कर दिया जाना चाहिए।

हाइड्रोजन प्राप्त करना

प्रयोगशाला में, हाइड्रोजन प्रतिक्रिया द्वारा निर्मित होता है

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

जिंक की जगह आयरन, एल्युमिनियम और कुछ अन्य धातुओं का इस्तेमाल किया जा सकता है, और सल्फ्यूरिक एसिड के बजाय कुछ अन्य तनु अम्लों का उपयोग किया जा सकता है। परिणामी हाइड्रोजन को पानी के विस्थापन की विधि द्वारा एक परखनली में एकत्र किया जाता है (चित्र 10.2 बी देखें) या बस एक उल्टे फ्लास्क (चित्र। 10.2 ए) में।

उद्योग में, निकल उत्प्रेरक की उपस्थिति में 800 डिग्री सेल्सियस पर जल वाष्प के साथ बातचीत करके प्राकृतिक गैस (मुख्य रूप से मीथेन) से बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन प्राप्त किया जाता है:

सीएच 4 + 2 एच 2 ओ \u003d 4 एच 2 + सीओ 2 (टी, नी)

या जल वाष्प कोयले के साथ उच्च तापमान पर इलाज किया जाता है:

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2। (टी)

शुद्ध हाइड्रोजन पानी को अपघटित करके प्राप्त किया जाता है विद्युत का झटका(इलेक्ट्रोलिसिस के अधीन):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (इलेक्ट्रोलिसिस)।

हाइड्रोजन की खोज 18वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में अंग्रेजी वैज्ञानिक जी. कैवेंडिश ने भौतिकी और रसायन विज्ञान के क्षेत्र में की थी। वह एक पदार्थ को शुद्ध अवस्था में अलग करने में कामयाब रहा, उसका अध्ययन करना शुरू किया और उसके गुणों का वर्णन किया।

ऐसा है हाइड्रोजन की खोज का इतिहास। प्रयोगों के दौरान, शोधकर्ता ने निर्धारित किया कि यह एक ज्वलनशील गैस है, जिसके दहन से हवा में पानी मिलता है। इससे पानी की गुणात्मक संरचना का निर्धारण हुआ।

हाइड्रोजन क्या है

हाइड्रोजन, एक साधारण पदार्थ के रूप में, पहली बार 1784 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लैवोसियर द्वारा घोषित किया गया था, क्योंकि उन्होंने निर्धारित किया था कि इसके अणु में एक ही प्रकार के परमाणु होते हैं।

लैटिन में रासायनिक तत्व का नाम हाइड्रोजनियम ("हाइड्रोजेनियम" पढ़ें) जैसा लगता है, जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना।" नाम दहन प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है जो पानी पैदा करता है।

हाइड्रोजन की विशेषता

हाइड्रोजन एन। मेंडेलीव के पदनाम ने इसे सौंपा रासायनिक तत्वपहला सीरियल नंबर, इसे पहले समूह के मुख्य उपसमूह में और पहली अवधि में और सशर्त रूप से सातवें समूह के मुख्य उपसमूह में रखकर।

हाइड्रोजन का परमाणु भार (परमाणु द्रव्यमान) 1.00797 है। एच 2 का आणविक भार 2 ए है। इ। दाढ़ जनसंख्यात्मक रूप से इसके बराबर।

यह एक विशेष नाम के साथ तीन समस्थानिकों द्वारा दर्शाया गया है: सबसे आम प्रोटियम (एच), भारी ड्यूटेरियम (डी), और रेडियोधर्मी ट्रिटियम (टी)।

यह पहला तत्व है जिसे पूरी तरह से आइसोटोप में अलग किया जा सकता है। सरल तरीके से. यह समस्थानिकों के उच्च द्रव्यमान अंतर पर आधारित है। इस प्रक्रिया को पहली बार 1933 में अंजाम दिया गया था। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि केवल 1932 में एक आइसोटोप की खोज की गई थी जिसमें 2 का द्रव्यमान था।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, द्विपरमाणुक अणुओं के रूप में एक साधारण पदार्थ हाइड्रोजन एक रंगहीन गैस है, जिसमें कोई स्वाद और गंध नहीं होती है। पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में थोड़ा घुलनशील।

क्रिस्टलीकरण तापमान - 259.2 o C, क्वथनांक - 252.8 o C।हाइड्रोजन के अणुओं का व्यास इतना छोटा होता है कि वे कई पदार्थों (रबर, कांच, धातु) के माध्यम से धीरे-धीरे फैलने की क्षमता रखते हैं। इस गुण का उपयोग तब किया जाता है जब गैसीय अशुद्धियों से हाइड्रोजन को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। एन पर। वाई हाइड्रोजन का घनत्व 0.09 kg/m3 है।

क्या पहले समूह में स्थित तत्वों के अनुरूप हाइड्रोजन को धातु में परिवर्तित करना संभव है? वैज्ञानिकों ने पाया है कि हाइड्रोजन, उन परिस्थितियों में जब दबाव 2 मिलियन वायुमंडल तक पहुंचता है, इन्फ्रारेड किरणों को अवशोषित करना शुरू कर देता है, जो पदार्थ के अणुओं के ध्रुवीकरण को इंगित करता है। शायद इससे भी अधिक दबाव पर हाइड्रोजन एक धातु बन जाएगी।

यह दिलचस्प है:ऐसी धारणा है कि विशाल ग्रहों, बृहस्पति और शनि पर हाइड्रोजन धातु के रूप में है। यह माना जाता है कि धात्विक ठोस हाइड्रोजन भी पृथ्वी की कोर की संरचना में मौजूद है, जो पृथ्वी के मेंटल द्वारा बनाए गए अति-उच्च दबाव के कारण है।

रासायनिक गुण

पर रासायनिक बातचीतसरल और जटिल दोनों पदार्थ हाइड्रोजन के साथ प्रवेश करते हैं। लेकिन हाइड्रोजन की निम्न गतिविधि को उपयुक्त परिस्थितियों का निर्माण करके बढ़ाने की आवश्यकता है - तापमान बढ़ाना, उत्प्रेरक का उपयोग करना आदि।

गर्म होने पर, ऑक्सीजन (O2), क्लोरीन (Cl2), नाइट्रोजन (N 2), सल्फर (S) जैसे साधारण पदार्थ हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यदि आप हवा में गैस ट्यूब के अंत में शुद्ध हाइड्रोजन में आग लगाते हैं, तो यह समान रूप से जलेगा, लेकिन मुश्किल से ध्यान देने योग्य होगा। यदि, हालांकि, गैस आउटलेट ट्यूब को शुद्ध ऑक्सीजन के वातावरण में रखा जाता है, तो प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पोत की दीवारों पर पानी की बूंदों के निर्माण के साथ दहन जारी रहेगा:

पानी के दहन के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। यह एक ऊष्माक्षेपी यौगिक अभिक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन को ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत करके ऑक्साइड H2O बनाया जाता है। यह एक रेडॉक्स अभिक्रिया भी है जिसमें हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन का अपचयन होता है।

इसी प्रकार, Cl2 के साथ अभिक्रिया हाइड्रोजन क्लोराइड के निर्माण के साथ होती है।

हाइड्रोजन के साथ नाइट्रोजन की अन्योन्यक्रिया के लिए इसकी आवश्यकता होती है गर्मीऔर बढ़ा हुआ दबाव, साथ ही एक उत्प्रेरक की उपस्थिति। परिणाम अमोनिया है।

सल्फर के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन सल्फाइड बनता है, जिसकी मान्यता से सड़े हुए अंडे की विशिष्ट गंध की सुविधा होती है।

इन अभिक्रियाओं में हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है और नीचे वर्णित हाइड्राइडों में यह 1 है।

कुछ धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करते समय, हाइड्राइड बनते हैं, उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्राइड - NaH। इनमें से कुछ जटिल यौगिकों का उपयोग रॉकेट के लिए ईंधन के साथ-साथ संलयन शक्ति में भी किया जाता है।

हाइड्रोजन भी जटिल श्रेणी के पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, कॉपर (II) ऑक्साइड के साथ, सूत्र CuO. प्रतिक्रिया करने के लिए, कॉपर हाइड्रोजन को गर्म पाउडर कॉपर (II) ऑक्साइड के ऊपर से गुजारा जाता है। बातचीत के दौरान, अभिकर्मक अपना रंग बदलता है और लाल-भूरा हो जाता है, और पानी की बूंदें परखनली की ठंडी दीवारों पर जम जाती हैं।

प्रतिक्रिया के दौरान, पानी बनाने के लिए हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होता है, और कॉपर ऑक्साइड से एक साधारण पदार्थ (Cu) में कम हो जाता है।

उपयोग के क्षेत्र

हाइड्रोजन है बहुत महत्वमनुष्यों के लिए और विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पाता है:

1. रासायनिक उद्योग में यह कच्चा माल है, अन्य उद्योगों में यह ईंधन है। हाइड्रोजन और पेट्रोकेमिस्ट्री और तेल शोधन के उद्यमों के बिना मत करो।
2. विद्युत ऊर्जा उद्योग में, यह साधारण पदार्थ शीतलन एजेंट के रूप में कार्य करता है।
3. लौह और अलौह धातु विज्ञान में, हाइड्रोजन एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है।
4. इसकी मदद से उत्पादों की पैकेजिंग करते समय एक निष्क्रिय वातावरण बनाया जाता है।
5. फार्मास्युटिकल उद्योग हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन में एक अभिकर्मक के रूप में हाइड्रोजन का उपयोग करता है।
6. मौसम विज्ञान की जांच इस हल्की गैस से भरी होती है।
7. इस तत्व को रॉकेट इंजनों के लिए ईंधन कम करने वाले एजेंट के रूप में भी जाना जाता है।

वैज्ञानिकों ने सर्वसम्मति से भविष्यवाणी की है कि हाइड्रोजन ईंधन ऊर्जा क्षेत्र में अग्रणी होगा।

उद्योग में रसीद

उद्योग में, हाइड्रोजन का उत्पादन इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है, जो क्लोराइड या हाइड्रॉक्साइड के अधीन होता है। क्षारीय धातुपानी में घुल गया। इस तरह से सीधे पानी से हाइड्रोजन प्राप्त करना भी संभव है।

इस प्रयोजन के लिए कोक या मीथेन को भाप में बदलने का उपयोग किया जाता है। ऊंचे तापमान पर मीथेन के अपघटन से भी हाइड्रोजन उत्पन्न होती है। भिन्नात्मक विधि द्वारा कोक ओवन गैस के द्रवीकरण का उपयोग हाइड्रोजन के औद्योगिक उत्पादन के लिए भी किया जाता है।

प्रयोगशाला में प्राप्त करना

प्रयोगशाला में हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किप उपकरण का उपयोग किया जाता है।

अभिकर्मक हाइड्रोक्लोरिक हैं या गंधक का तेजाबऔर जस्ता। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन बनता है।

प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे आम तत्व है। सूर्य और अन्य ब्रह्मांडीय पिंडों सहित अधिकांश तारे हाइड्रोजन हैं।

यह पृथ्वी की पपड़ी में केवल 0.15% है। यह कई खनिजों में मौजूद है, सभी में कार्बनिक पदार्थ, साथ ही साथ हमारे ग्रह की सतह के 3/4 भाग को कवर करने वाले पानी में।

ऊपरी वायुमंडल में शुद्ध हाइड्रोजन के अंश पाए जा सकते हैं। यह कई ज्वलनशील प्राकृतिक गैसों में भी पाया जाता है।

गैसीय हाइड्रोजन सबसे पतला है, जबकि तरल हाइड्रोजन है घना पदार्थहमारे ग्रह पर। हाइड्रोजन की मदद से आप आवाज के समय को बदल सकते हैं, अगर आप इसे अंदर लेते हैं और सांस छोड़ते हुए बोलते हैं।

सबसे शक्तिशाली की कार्रवाई के केंद्र में उदजन बमसबसे हल्के परमाणु का विभाजन निहित है।