आवेदन प्राप्त करने वाले हाइड्रोजन भौतिक और रासायनिक गुण। हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुण। प्राप्त करने और अलग करने के तरीके

हाइड्रोजन की खोज का इतिहास

यदि यह पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में रासायनिक तत्व है, तो हाइड्रोजन पूरे ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है। हमारा (और अन्य तारे) लगभग आधा हाइड्रोजन है, और इंटरस्टेलर गैस के लिए, यह 90% हाइड्रोजन परमाणु है। यह कोई छोटी जगह नहीं है रासायनिक तत्वपृथ्वी पर व्याप्त है, क्योंकि ऑक्सीजन के साथ यह पानी का हिस्सा है, और इसका नाम "हाइड्रोजन" दो प्राचीन ग्रीक शब्दों से आया है: "पानी" और "जन्म देना।" अधिकांश कार्बनिक पदार्थों और कोशिकाओं में पानी के अलावा हाइड्रोजन मौजूद है, इसके बिना, साथ ही ऑक्सीजन के बिना, जीवन स्वयं अकल्पनीय होगा।

हाइड्रोजन की खोज का इतिहास

हाइड्रोजन को नोटिस करने वाले पहले वैज्ञानिक मध्य युग के महान रसायनज्ञ और उपचारक थे, थियोफ्रेस्टस पेरासेलसस थे। अपने रसायन विज्ञान प्रयोगों में, "दार्शनिक के पत्थर" को एसिड के साथ मिलाने की आशा में पेरासेलसस को पहले से अज्ञात दहनशील गैस मिली। सच है, इस गैस को हवा से अलग करना संभव नहीं था।

Paracelsus के केवल डेढ़ सदी बाद, फ्रांसीसी रसायनज्ञ लेमेरी हाइड्रोजन को हवा से अलग करने और इसकी ज्वलनशीलता साबित करने में कामयाब रहे। सच है, लेमेरी को यह समझ नहीं आया कि उसे जो गैस मिली वह शुद्ध हाइड्रोजन थी। समानांतर में, रूसी वैज्ञानिक लोमोनोसोव इसी तरह के रासायनिक प्रयोगों में लगे हुए थे, लेकिन हाइड्रोजन के अध्ययन में वास्तविक सफलता अंग्रेजी रसायनज्ञ हेनरी कैवेन्डिश द्वारा बनाई गई थी, जिन्हें हाइड्रोजन का खोजकर्ता माना जाता है।

1766 में, कैवेंडिश शुद्ध हाइड्रोजन प्राप्त करने में कामयाब रहा, जिसे उन्होंने "दहनशील हवा" कहा। एक और 20 वर्षों के बाद, प्रतिभाशाली फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी लावोज़ियर पानी को संश्लेषित करने और उसमें से "दहनशील हवा" - हाइड्रोजन निकालने में सक्षम थे। और वैसे, यह लैवोज़ियर था जिसने हाइड्रोजन को अपना नाम दिया - "हाइड्रोजनियम", उर्फ ​​​​"हाइड्रोजन"।

अपनी पत्नी के साथ एंटोनी लावोज़ियर, जिन्होंने हाइड्रोजन के संश्लेषण सहित रासायनिक प्रयोग करने में उनकी मदद की।

मेंडेलीव की आवर्त प्रणाली में रासायनिक तत्वों की व्यवस्था उनके परमाणु भार पर आधारित होती है, जिसकी गणना हाइड्रोजन के परमाणु भार के सापेक्ष की जाती है। दूसरे शब्दों में, हाइड्रोजन और उसका परमाणु भार आवर्त सारणी की आधारशिला है, जिसके आधार पर महान रसायनज्ञ ने अपनी प्रणाली बनाई। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि आवर्त सारणी में हाइड्रोजन सम्मानजनक प्रथम स्थान पर है।

इसके अलावा, हाइड्रोजन में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

• हाइड्रोजन का परमाणु द्रव्यमान 1.00795 है।
• हाइड्रोजन में तीन समस्थानिक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में अलग-अलग गुण होते हैं।
• हाइड्रोजन कम घनत्व वाला एक हल्का तत्व है।
• हाइड्रोजन में कम करने और ऑक्सीकरण करने वाले गुण होते हैं।
• धातुओं के साथ प्रवेश करने पर हाइड्रोजन उनका इलेक्ट्रॉन लेता है और ऑक्सीकारक बन जाता है। इन यौगिकों को हाइड्रेट्स कहा जाता है।

हाइड्रोजन एक गैस है, इसके अणु में दो परमाणु होते हैं।

इस प्रकार एक हाइड्रोजन अणु योजनाबद्ध रूप से दिखता है।

ऐसे द्विपरमाणुक अणुओं से बनने वाली आण्विक हाइड्रोजन तब फूटती है जब एक जलती हुई माचिस ऊपर आती है। विस्फोट में हाइड्रोजन अणु परमाणुओं में टूट जाता है, जो हीलियम नाभिक में बदल जाता है। ठीक ऐसा ही सूर्य और अन्य तारों पर होता है - हाइड्रोजन के अणुओं के निरंतर विघटन के कारण हमारा तारा जलता है और अपनी ऊष्मा से हमें गर्म करता है।

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

हाइड्रोजन में निम्नलिखित है भौतिक गुण:

• हाइड्रोजन का क्वथनांक 252.76 डिग्री सेल्सियस है;
• और 259.14 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह पहले से ही पिघलना शुरू हो जाता है।
• हाइड्रोजन पानी में थोड़ा घुल जाता है।
• शुद्ध हाइड्रोजन एक अत्यधिक खतरनाक विस्फोटक और ज्वलनशील पदार्थ है।
• हाइड्रोजन हवा से 14.5 गुना हल्का है।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

चूंकि हाइड्रोजन एक ऑक्सीकरण एजेंट और एक कम करने वाले एजेंट दोनों में अलग-अलग स्थितियों में हो सकता है, इसका उपयोग प्रतिक्रियाओं और संश्लेषण को करने के लिए किया जाता है।

हाइड्रोजन के ऑक्सीकरण गुण सक्रिय (आमतौर पर क्षार और क्षारीय पृथ्वी) धातुओं के साथ बातचीत करते हैं, इन अंतःक्रियाओं का परिणाम हाइड्राइड्स - नमक जैसे यौगिकों का निर्माण होता है। हालांकि, कम गतिविधि वाली धातुओं के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया के दौरान हाइड्राइड भी बनते हैं।

हाइड्रोजन के अपचायक गुणों में धातुओं को उनके ऑक्साइडों से सरल पदार्थों में अपचयित करने की क्षमता होती है, उद्योग में इसे हाइड्रोजनथर्मी कहते हैं।

हाइड्रोजन कैसे प्राप्त करें?

हाइड्रोजन के उत्पादन के औद्योगिक साधनों में से हैं:

• कोयला गैसीकरण,
• मीथेन का भाप सुधार,
• इलेक्ट्रोलिसिस

प्रयोगशाला में हाइड्रोजन प्राप्त किया जा सकता है:

• धातु हाइड्राइड के हाइड्रोलिसिस के दौरान,
• क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के पानी के साथ प्रतिक्रिया करते समय,
• जब तनु अम्ल सक्रिय धातुओं के साथ क्रिया करते हैं।

हाइड्रोजन का अनुप्रयोग

चूंकि हाइड्रोजन हवा से 14 गुना हल्का होता है, इसलिए पुराने दिनों में इसे गुब्बारों और हवाई जहाजों से भरा जाता था। लेकिन हवाई जहाजों के साथ हुई आपदाओं की एक श्रृंखला के बाद, डिजाइनरों को हाइड्रोजन के प्रतिस्थापन की तलाश करनी पड़ी (याद रखें कि शुद्ध हाइड्रोजन एक विस्फोटक पदार्थ है, और थोड़ी सी चिंगारी विस्फोट का कारण बन सकती है)।

1937 में हिंडनबर्ग हवाई पोत का विस्फोट, विस्फोट का कारण हाइड्रोजन का प्रज्वलन (शॉर्ट सर्किट के कारण) था, जिस पर इस विशाल हवाई पोत ने उड़ान भरी।

इसलिए, पसंद करने वालों के लिए हवाई जहाजहाइड्रोजन के बजाय, उन्होंने हीलियम का उपयोग करना शुरू कर दिया, जो हवा से भी हल्का है, हीलियम का उत्पादन अधिक श्रमसाध्य है, लेकिन यह हाइड्रोजन जितना विस्फोटक नहीं है।

साथ ही हाइड्रोजन का उपयोग सफाई के लिए किया जाता है विभिन्न प्रकारईंधन, विशेष रूप से तेल और पेट्रोलियम उत्पादों पर आधारित।

हाइड्रोजन वीडियो

और अंत में, हमारे लेख के विषय पर एक शैक्षिक वीडियो।

हाइड्रोजन एक साधारण पदार्थ एच 2 (डायहाइड्रोजन, डिप्रोटियम, हल्का हाइड्रोजन) है।

संक्षिप्त हाइड्रोजन की विशेषता:

• गैर-धातु।
• एक रंगहीन गैस जिसे द्रवित करना मुश्किल है।
• पानी में खराब घुलनशील।
• यह कार्बनिक सॉल्वैंट्स में बेहतर रूप से घुल जाता है।
• धातुओं द्वारा रसायनयुक्त: लोहा, निकल, प्लेटिनम, पैलेडियम।
• मजबूत कम करने वाला एजेंट।
• बातचीत करता है (के साथ उच्च तापमान) गैर-धातु, धातु, धातु ऑक्साइड के साथ।
• एच 2 के थर्मल अपघटन द्वारा प्राप्त परमाणु हाइड्रोजन एच 0, उच्चतम कम करने की क्षमता रखता है।
• हाइड्रोजन के समस्थानिक:
  • 1 एच - प्रोटियम
  • 2 एच - ड्यूटेरियम (डी)
  • 3 एच - ट्रिटियम (टी)
• सापेक्ष आणविक भार = 2.016
• ठोस हाइड्रोजन का आपेक्षिक घनत्व (t = -260 ° C) = 0.08667
• तरल हाइड्रोजन का आपेक्षिक घनत्व (t = -253 ° C) = 0.07108
• अधिक दबाव (सं.) = ०.०८९८८ g / l
• गलनांक = -259.19 ° C
• क्वथनांक = -252.87 ° C
• हाइड्रोजन की विलेयता का आयतन गुणांक:
  • (टी = 0 डिग्री सेल्सियस) = 2.15;
  • (टी = 20 डिग्री सेल्सियस) = 1.82;
  • (टी = ६० डिग्री सेल्सियस) = १.६०;

1. हाइड्रोजन का ऊष्मीय अपघटन(टी = 2000-3500 डिग्री सेल्सियस):
एच २ २ एच ०

2. हाइड्रोजन की के साथ परस्पर क्रिया गैर धातु:

• एच 2 + एफ 2 = 2एचएफ (टी = -250 .. + 20 डिग्री सेल्सियस)
• एच 2 + सीएल 2 = 2 एचसीएल (दहन पर या कमरे के तापमान पर प्रकाश में):
  • सीएल 2 = 2सीएल 0
  • सीएल 0 + एच 2 = एचसीएल + एच 0
  • एच 0 + सीएल 2 = एचसीएल + सीएल 0
• एच 2 + बीआर 2 = 2 एचबीआर (टी = 350-500 डिग्री सेल्सियस, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
• एच 2 + आई 2 = 2HI (टी = 350-500 डिग्री सेल्सियस, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
• एच 2 + ओ 2 = 2 एच 2 ओ:
  • एच 2 + ओ 2 = 2OH 0
  • ओएच 0 + एच 2 = एच 2 ओ + एच 0
  • एच 0 + ओ 2 = ओएच 0 + ओ 0
  • ओ 0 + एच 2 = ओएच 0 + एच 0
• एच 2 + एस = एच 2 एस (टी = 150..200 डिग्री सेल्सियस)
• ३एच २ + एन २ = २एनएच ३ (टी = ५०० डिग्री सेल्सियस, लौह उत्प्रेरक)
• 2एच 2 + सी (कोक) = सीएच 4 (टी = 600 डिग्री सेल्सियस, प्लैटिनम उत्प्रेरक)
• एच 2 + 2 सी (कोक) = सी 2 एच 2 (टी = 1500..2000 डिग्री सेल्सियस)
• एच 2 + 2 सी (कोक) + एन 2 = 2एचसीएन (1800 डिग्री सेल्सियस से अधिक टी)

3. हाइड्रोजन की के साथ परस्पर क्रिया जटिल पदार्थ :

• 4H 2 + (Fe II Fe 2 III) O 4 = 3Fe + 4H 2 O (570 ° C से अधिक t)
• एच 2 + एजी 2 एसओ 4 = 2 एजी + एच 2 एसओ 4 (200 डिग्री सेल्सियस से अधिक टी)
• 4H 2 + 2Na 2 SO 4 = Na 2 S + 4H 2 O (t = 550-600 ° C, उत्प्रेरक Fe 2 O 3)
• 3H 2 + 2BCl 3 = 2B + 6HCl (t = 800-1200 ° C)
• एच 2 + 2 ईयूसीएल 3 = 2 ईयूसीएल 2 + 2 एचसीएल (टी = 270 डिग्री सेल्सियस)
• 4H 2 + CO 2 = CH 4 + 2H 2 O (t = 200 ° C, उत्प्रेरक CuO 2)
• एच 2 + सीएसी 2 = सीए + सी 2 एच 2 (2200 डिग्री सेल्सियस से अधिक टी)
• एच 2 + बाह 2 = बा (एच 2) 2 (टी 0 डिग्री सेल्सियस तक, समाधान)

4. हाइड्रोजन की भागीदारी रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं:

• 2H 0 (Zn, dil। HCl) + KNO 3 = KNO 2 + H 2 O
• 8H 0 (Al, सांद्र KOH) + KNO 3 = NH 3 + KOH + 2H 2 O
• 2H 0 (Zn, dil। HCl) + EuCl 3 = 2EuCl 2 + 2HCl
• 2H 0 (Al) + NaOH (संक्षिप्त) + Ag 2 S = 2Ag + H 2 O + NaHS
• 2H 0 (Zn, dil। H 2 SO 4) + C 2 N 2 = 2HCN

हाइड्रोजन यौगिक

डी २ - ड्यूटेरियम:

• भारी हाइड्रोजन।
• एक रंगहीन गैस जिसे द्रवित करना मुश्किल है।
• डाइड्यूटेरियम प्राकृतिक हाइड्रोजन 0.012-0.016% (वजन से) में निहित है।
• डाइड्यूटेरियम और प्रोटियम के गैस मिश्रण में, उच्च तापमान पर आइसोटोप एक्सचेंज होता है।
• साधारण और भारी पानी में खराब घुलनशील।
• साधारण पानी के साथ, समस्थानिक विनिमय नगण्य है।
• रासायनिक गुण हल्के हाइड्रोजन के समान होते हैं, लेकिन डीड्यूटेरियम कम प्रतिक्रियाशील होता है।
• सापेक्ष आणविक भार = 4.028
• तरल डाइड्यूटेरियम का आपेक्षिक घनत्व (t = -253 ° C) = 0.17
• गलनांक = -254.5 ° C
• क्वथनांक = -249.49 ° C

टी २ - डाइथ्रिटियम:

• अतिभारी हाइड्रोजन।
• रंगहीन रेडियोधर्मी गैस।
• आधा जीवन 12.34 वर्ष है।
• प्रकृति में, न्यूट्रॉन द्वारा ब्रह्मांडीय विकिरण के साथ 14 एन नाभिक की बमबारी के परिणामस्वरूप डिथ्रिटियम का निर्माण होता है; प्राकृतिक जल में डिथ्रिटियम के निशान पाए जाते हैं।
• धीमी न्यूट्रॉन के साथ लिथियम पर बमबारी करके परमाणु रिएक्टर में डिट्रिटियम प्राप्त किया जाता है।
• सापेक्ष आणविक भार = 6.032
• गलनांक = -252.52 ° C
• क्वथनांक = -248.12 ° C

एचडी - ड्यूटेरियम हाइड्रोजन:

• रंगहीन गैस।
• पानी में नहीं घुलता।
• रासायनिक गुण H2 के समान हैं।
• सापेक्ष आणविक भार = 3.022
• ठोस हाइड्रोजन ड्यूटेराइड का आपेक्षिक घनत्व (t = -257 ° C) = 0.146
• अधिक दबाव (एन.ए.) = 0.135 ग्राम / एल
• गलनांक = -256.5 ° C
• क्वथनांक = -251.02 ° C

हाइड्रोजन ऑक्साइड

एच २ ओ - पानी:

• रंगहीन तरल।
• ऑक्सीजन की समस्थानिक संरचना के अनुसार, पानी में H 2 16 O होता है जिसमें H 2 18 O और H 2 17 O का मिश्रण होता है।
• हाइड्रोजन की समस्थानिक संरचना के अनुसार, पानी में एचडीओ के मिश्रण के साथ 1 एच 2 ओ होता है।
• तरल पानी प्रोटोलिसिस से गुजरता है (एच 3 ओ + और ओएच -):
  • H3O+ (ऑक्सोनियम धनायन) सबसे अधिक है मजबूत अम्लजलीय घोल में;
  • OH - (हाइड्रॉक्साइड आयन) जलीय घोल में सबसे मजबूत आधार है;
  • जल सबसे कमजोर संयुग्मी प्रोटोलिथ है।
• कई पदार्थों के साथ, पानी क्रिस्टलीय हाइड्रेट बनाता है।
• पानी एक रासायनिक रूप से सक्रिय पदार्थ है।
• पानी अकार्बनिक यौगिकों के लिए एक बहुमुखी तरल विलायक है।
• पानी का आपेक्षिक आणविक भार = 18.02
• ठोस जल (बर्फ) का आपेक्षिक घनत्व (t = 0 ° C) = 0.917
• तरल पानी का आपेक्षिक घनत्व:
  • (टी = 0 डिग्री सेल्सियस) = 0.999841
  • (टी = २० डिग्री सेल्सियस) = ०.९९८२०३
  • (टी = 25 डिग्री सेल्सियस) = 0.997044
  • (टी = ५० डिग्री सेल्सियस) = ०.९७१८०
  • (टी = १०० डिग्री सेल्सियस) = ०.९५८३५
• घनत्व (सं.) = ०.८६५२ g / l
• गलनांक = 0°C
• क्वथनांक = 100 ° C
• पानी का आयनिक उत्पाद (25 डिग्री सेल्सियस) = 1.008 10 -14

1. पानी का थर्मल अपघटन:
2एच 2 ओ ↔ 2एच 2 + ओ 2 (1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर)

डी 2 ओ - ड्यूटेरियम ऑक्साइड:

• खारा पानी।
• रंगहीन हीड्रोस्कोपिक तरल।
• चिपचिपापन पानी की तुलना में अधिक है।
• असीमित मात्रा में साधारण पानी के साथ मिलाता है।
• समस्थानिक विनिमय के दौरान अर्ध-भारी जल HDO बनता है।
• घुलने की शक्ति साधारण पानी की तुलना में कम होती है।
• ड्यूटेरियम ऑक्साइड के रासायनिक गुण पानी के समान होते हैं, लेकिन सभी प्रतिक्रियाएं धीमी होती हैं।
• प्राकृतिक जल में भारी जल मौजूद होता है (साधारण जल से द्रव्यमान अनुपात 1:5500)।
• ड्यूटेरियम ऑक्साइड प्राकृतिक पानी के बार-बार इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसमें शेष इलेक्ट्रोलाइट में भारी पानी जमा हो जाता है।
• भारी जल का आपेक्षिक आणविक भार = 20.03
• तरल भारी पानी का आपेक्षिक घनत्व (t = 11.6 ° C) = 1.1071
• तरल भारी पानी का आपेक्षिक घनत्व (t = 25 ° C) = 1.1042
• गलनांक = 3.813 ° C
• क्वथनांक = 101.43 ° C

टी 2 ओ - ट्रिटियम ऑक्साइड:

• सुपर भारी पानी।
• रंगहीन तरल।
• चिपचिपापन अधिक होता है और घुलने की शक्ति साधारण और भारी पानी की तुलना में कम होती है।
• असीमित मात्रा में नियमित और भारी पानी के साथ मिलाता है।
• साधारण और भारी पानी के साथ समस्थानिक विनिमय से एचटीओ, डीटीओ का निर्माण होता है।
• अत्यधिक भारी पानी के रासायनिक गुण पानी के समान होते हैं, लेकिन सभी प्रतिक्रियाएं भारी पानी की तुलना में धीमी गति से आगे बढ़ती हैं।
• प्राकृतिक जल और वातावरण में ट्रिटियम ऑक्साइड के अंश पाए जाते हैं।
• ट्रिटियम को लाल-गर्म कॉपर ऑक्साइड CuO के ऊपर से गुजार कर अत्यधिक भारी जल प्राप्त किया जाता है।
• अतिभारी जल सापेक्ष आणविक भार = 22.03
• गलनांक = 4.5 ° C

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

हाइड्रोजन के भौतिक गुण

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

चावल। 1. ए लवॉज़ियर।

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

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

चावल। 2. हाइड्रोजन का सूत्र।

इस पदार्थ के परमाणु में एक नाभिक और एक इलेक्ट्रॉन होता है। जब एक इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन से खो जाता है, तो यह एक धनावेशित आयन बनाता है, अर्थात यह धात्विक गुणों को प्रदर्शित करता है। लेकिन एक हाइड्रोजन परमाणु न केवल खोने में सक्षम है बल्कि एक इलेक्ट्रॉन को जोड़ने में भी सक्षम है। इसमें यह काफी हद तक हैलोजन से मिलता-जुलता है। इसलिए, आवर्त सारणी में हाइड्रोजन I और VII दोनों समूहों से संबंधित है। इसमें हाइड्रोजन के अधात्विक गुण अधिक स्पष्ट होते हैं।

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

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

तालिका "हाइड्रोजन के भौतिक गुण"

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

हाइड्रोजन उत्पादन

हाइड्रोजन के उत्पादन के औद्योगिक तरीकों से (इलेक्ट्रोलिसिस को छोड़कर) जलीय समाधानलवण) निम्नलिखित पर ध्यान दिया जाना चाहिए:

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

• ९०० डिग्री के तापमान पर जल वाष्प के साथ मीथेन का रूपांतरण:

सीएच 4 + 2 एच 2 ओ = सीओ 2 + 4 एच 2

हाइड्रोजन की खोज अठारहवीं 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।

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

हाइड्रोजन क्या है

फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लैवोसियर ने पहली बार 1784 में हाइड्रोजन को एक साधारण पदार्थ के रूप में घोषित किया 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

एन। मेंडेलीव ने इस रासायनिक तत्व को पदनाम हाइड्रोजन को पहला सीरियल नंबर सौंपा, इसे पहले समूह के मुख्य उपसमूह और पहली अवधि में और सशर्त रूप से सातवें समूह के मुख्य उपसमूह में रखा।

हाइड्रोजन का परमाणु भार (परमाणु द्रव्यमान) 1.00797 है। H2 का आणविक भार 2 amu 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), रेडियोधर्मी ट्रिटियम (टी)।

यह पहला तत्व है जिसे पूरी तरह से आइसोटोप में अलग किया जा सकता है। सरल तरीके से... यह समस्थानिकों के द्रव्यमान में उच्च 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 2 के द्रव्यमान वाले एक समस्थानिक की पहचान की गई थी।

भौतिक गुण

सामान्य परिस्थितियों में, द्विपरमाणुक अणुओं के रूप में एक साधारण पदार्थ हाइड्रोजन एक गैस, रंगहीन, स्वादहीन और गंधहीन होता है। आइए पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में थोड़ा घुल जाएं।

क्रिस्टलीकरण तापमान 259.2 o C है, क्वथनांक 252.8 o C है।हाइड्रोजन के अणुओं का व्यास इतना छोटा होता है कि उनमें कई पदार्थों (रबर, कांच, धातु) के माध्यम से धीरे-धीरे फैलने की क्षमता होती है। इस गुण का उपयोग तब किया जाता है जब गैसीय अशुद्धियों से हाइड्रोजन को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। एन के तहत पर। हाइड्रोजन का घनत्व 0.09 किग्रा / एम 3 के बराबर 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

सरल और जटिल दोनों प्रकार के पदार्थ हाइड्रोजन के साथ रासायनिक क्रिया में प्रवेश करते हैं। लेकिन हाइड्रोजन की कम गतिविधि को उपयुक्त परिस्थितियों का निर्माण करके बढ़ाया जाना चाहिए - तापमान बढ़ाकर, उत्प्रेरक का उपयोग करके, आदि।

गर्म होने पर, ऑक्सीजन (O2), क्लोरीन (Cl2), नाइट्रोजन (N2), सल्फर (S) जैसे सरल पदार्थ हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यदि आप हवा में गैस आउटलेट ट्यूब के अंत में शुद्ध हाइड्रोजन को प्रज्वलित करते हैं, तो यह समान रूप से जलेगा, लेकिन मुश्किल से ध्यान देने योग्य होगा। यदि 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 का दहन बड़ी मात्रा में गर्मी की रिहाई के साथ होता 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।

Cl2 के साथ अभिक्रिया हाइड्रोजन क्लोराइड के निर्माण के समान ही होती है।

हाइड्रोजन के साथ नाइट्रोजन की बातचीत के लिए उच्च तापमान और बढ़े हुए दबाव के साथ-साथ उत्प्रेरक की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। परिणाम अमोनिया है।

सल्फर के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन सल्फाइड बनता है, जिसकी पहचान सड़े हुए अंडों की विशिष्ट गंध से 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 रूप में और थर्मोन्यूक्लियर पावर में भी किया जाता है।

हाइड्रोजन भी जटिल 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-भूरे रंग का 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 बडा महत्वमनुष्यों के लिए और विभिन्न क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है:

1. रासायनिक उद्योग में, ये कच्चे माल हैं, अन्य उद्योगों में, यह ईंधन है। पेट्रोकेमिकल और तेल शोधन उद्यम हाइड्रोजन के बिना नहीं कर सकते।
2. बिजली उद्योग में, यह साधारण पदार्थ शीतलन एजेंट के रूप में कार्य करता है।
3. लौह और अलौह धातु विज्ञान में, हाइड्रोजन को एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका सौंपी जाती है।
4. इसके साथ, 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. इस हल्की गैस से मौसम विज्ञान की जांच भरी जाती है।
7. इस तत्व को रॉकेट इंजनों के लिए ईंधन रिड्यूसर के रूप में भी जाना जाता है।

हाइड्रोजन ईंधन के लिए वैज्ञानिकों ने सर्वसम्मति से ऊर्जा क्षेत्र में हथेली की भविष्यवाणी की है।

उद्योग में हो रही है

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

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

प्रयोगशाला में हो रही है

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

अभिकर्मक खारे हैं या गंधक का तेजाबऔर जस्ता। प्रतिक्रिया हाइड्रोजन पैदा करती है।

प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना

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

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

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

गैसीय हाइड्रोजन सबसे कम सघन है और तरल हाइड्रोजन सबसे अधिक है सघन पदार्थहमारे ग्रह पर। हाइड्रोजन की मदद से, आप आवाज के समय को बदल सकते हैं, अगर आप इसे अंदर लेते हैं, और साँस छोड़ते पर बोलते हैं।

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

हाइड्रोजन की संरचना और भौतिक गुणहाइड्रोजन एक द्विपरमाणुक गैस H2 है। यह रंगहीन और गंधहीन होता है। यह सबसे हल्की गैस है। इस संपत्ति के कारण, इसका उपयोग गुब्बारों, हवाई जहाजों और इसी तरह के उपकरणों में किया जाता था, हालांकि, इन उद्देश्यों के लिए हाइड्रोजन का व्यापक उपयोग हवा के साथ मिश्रण में इसकी विस्फोटकता से बाधित होता है।

हाइड्रोजन के अणु गैर-ध्रुवीय और बहुत छोटे होते हैं, इसलिए उनके बीच बहुत कम बातचीत होती है। इस संबंध में, इसमें बहुत कम गलनांक (-259 ° C) और क्वथनांक (-253 ° C) होता है। हाइड्रोजन पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है।

हाइड्रोजन में 3 समस्थानिक होते हैं: साधारण 1H, ड्यूटेरियम 2H या D, और रेडियोधर्मी ट्रिटियम 3H या T। हाइड्रोजन के भारी समस्थानिक इस मायने में अद्वितीय हैं कि वे साधारण हाइड्रोजन से 2 या 3 गुना भारी हैं! इसीलिए साधारण हाइड्रोजन को ड्यूटेरियम या ट्रिटियम से बदलने से पदार्थ के गुणों पर विशेष प्रभाव पड़ता है (उदाहरण के लिए, साधारण हाइड्रोजन H2 और ड्यूटेरियम D2 के क्वथनांक 3.2 डिग्री से भिन्न होते हैं)। हाइड्रोजन के साथ बातचीत सरल पदार्थ हाइड्रोजन मध्यम वैद्युतीयऋणात्मकता की एक अधातु है। इसलिए इसमें ऑक्सीकरण और अपचायक दोनों गुण निहित हैं।

हाइड्रोजन के ऑक्सीकरण गुण विशिष्ट धातुओं के साथ प्रतिक्रियाओं में प्रकट होते हैं - आवर्त सारणी के समूह I-II के मुख्य उपसमूहों के तत्व। हाइड्रोजन के साथ गर्म होने पर सबसे सक्रिय धातु (क्षार और क्षारीय पृथ्वी) हाइड्राइड देती है - क्रिस्टल जाली में ठोस नमक जैसे पदार्थ हाइड्राइड आयन H- होते हैं। 2Na + H2 = 2NaH ; सीए + एच2 = सीएएच2हाइड्रोजन की तुलना में अधिक विशिष्ट गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन के घटते गुण दिखाई देते हैं: 1) हैलोजन के साथ परस्पर क्रिया H2 + F2 = 2HF

फ्लोरीन एनालॉग्स - क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन - के साथ बातचीत एक समान तरीके से आगे बढ़ती है। जैसे-जैसे हैलोजन की गतिविधि कम होती जाती है, प्रतिक्रिया की तीव्रता कम होती जाती है। फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया विस्फोटक रूप से सामान्य परिस्थितियों में होती है, क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया के लिए रोशनी या हीटिंग की आवश्यकता होती है, और आयोडीन के साथ प्रतिक्रिया केवल मजबूत हीटिंग के साथ होती है और प्रतिवर्ती होती है। 2) ऑक्सीजन के साथ बातचीत 2H2 + O2 = 2H2O प्रतिक्रिया गर्मी की एक बड़ी रिहाई के साथ आगे बढ़ती है, कभी-कभी विस्फोट के साथ। 3) सल्फर के साथ बातचीत H2 + S = H2S सल्फर ऑक्सीजन की तुलना में बहुत कम सक्रिय गैर-धातु है, और हाइड्रोजन के साथ बातचीत शांति से होती है। 4) नाइट्रोजन के साथ बातचीत 3H2 + N2↔ 2NH3 प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, केवल एक उत्प्रेरक की उपस्थिति में, हीटिंग और दबाव में ध्यान देने योग्य सीमा तक आगे बढ़ती है। उत्पाद को अमोनिया कहा जाता है। 5) कार्बन के साथ बातचीत+ 2Н2↔ СН4 प्रतिक्रिया विद्युत चाप में या बहुत अधिक तापमान पर होती है। अन्य हाइड्रोकार्बन भी उपोत्पाद के रूप में बनते हैं। 3. जटिल पदार्थों के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रियाहाइड्रोजन भी जटिल पदार्थों के साथ प्रतिक्रियाओं में गुणों को कम करने का प्रदर्शन करता है: 1) एल्यूमीनियम के दाईं ओर वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित धातु ऑक्साइड की कमी, साथ ही साथ अधातु ऑक्साइड: Fe2O3 + 2H2 2Fe + 3H2O ; CuO + H2 Cu + H2O हाइड्रोजन का उपयोग ऑक्साइड अयस्कों से धातुओं के निष्कर्षण के लिए अपचायक के रूप में किया जाता है। गर्म होने पर प्रतिक्रियाएं आगे बढ़ती हैं। 2) कार्बनिक असंतृप्त पदार्थों से लगाव; 2Н4 + Н2 (t; p) → С2Н6 अभिक्रिया उत्प्रेरक की उपस्थिति में और दबाव में आगे बढ़ती है। हम अभी के लिए अन्य हाइड्रोजन प्रतिक्रियाओं पर ध्यान नहीं देंगे। 4. हाइड्रोजन प्राप्त करनाउद्योग में, हाइड्रोकार्बन कच्चे माल - प्राकृतिक और संबंधित गैस, कोक, आदि को संसाधित करके हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है। हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

1) एसिड के साथ हाइड्रोजन के बाईं ओर धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में खड़ी धातुओं की बातचीत। Li K Ba Sr Ca Na Mg Al Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Pt Mg + 2HCl = MgCl2 + H22) ठंडे पानी के साथ मैग्नीशियम के बाईं ओर धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में धातुओं की बातचीत . इससे क्षार भी उत्पन्न होता है।

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 मैंगनीज के बाईं ओर धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित एक धातु पानी से हाइड्रोजन को विस्थापित करने में सक्षम है कुछ शर्तें(मैग्नीशियम - से गर्म पानी, एल्यूमीनियम - बशर्ते कि ऑक्साइड फिल्म सतह से हटा दी जाए)।

Mg + 2H2O Mg (OH) 2 + H2

कोबाल्ट के बाईं ओर धातु वोल्टेज की विद्युत रासायनिक श्रृंखला में स्थित एक धातु जल वाष्प से हाइड्रोजन को विस्थापित करने में सक्षम है। यह एक ऑक्साइड भी बनाता है।

3Fe + 4H2O वाष्प Fe3O4 + 4H23) क्षार समाधान के साथ धातुओं की बातचीत, जिनमें से हाइड्रॉक्साइड एम्फोटेरिक होते हैं।

धातु, हाइड्रॉक्साइड जिनमें से उभयचर हैं, क्षार के घोल से हाइड्रोजन को विस्थापित करते हैं। आपको 2 ऐसी धातुओं को जानने की जरूरत है - एल्यूमीनियम और जस्ता:

2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na + + 3H2

Zn + 2KOH + 2H2O = K2 + H2

इस मामले में, जटिल लवण बनते हैं - हाइड्रॉक्सोएलुमिनेट्स और हाइड्रॉक्सीज़िनकेट।

अब तक सूचीबद्ध सभी विधियाँ एक ही प्रक्रिया पर आधारित हैं - +1 ऑक्सीकरण अवस्था में हाइड्रोजन परमाणु के साथ धातु का ऑक्सीकरण:

0 + nН + = Мn + + n / 2 H2

4) जल के साथ सक्रिय धातुओं के हाइड्राइड की परस्पर क्रिया:

CaH2 + 2H2O = Ca (OH) 2 + 2H2

यह प्रक्रिया -1 ऑक्सीकरण अवस्था में हाइड्रोजन की +1 ऑक्सीकरण अवस्था में हाइड्रोजन के साथ परस्पर क्रिया पर आधारित है:

5) क्षार, अम्ल, कुछ लवणों के जलीय विलयनों का इलेक्ट्रोलिसिस:

2H2O 2H2 + O2

5. हाइड्रोजन यौगिकबाईं ओर इस तालिका में, एक प्रकाश छाया उन तत्वों की कोशिकाओं को उजागर करती है जो हाइड्रोजन - हाइड्राइड के साथ आयनिक यौगिक बनाते हैं। इन पदार्थों में एक हाइड्राइड आयन H- होता है। ये ठोस, रंगहीन, नमक जैसे पदार्थ होते हैं और पानी के साथ क्रिया करके हाइड्रोजन उत्पन्न करते हैं।

मुख्य उपसमूहों के तत्व IV-VII समूह हाइड्रोजन के साथ आणविक संरचना के यौगिक बनाते हैं। उन्हें कभी-कभी हाइड्राइड भी कहा जाता है, लेकिन यह गलत है। इनमें हाइड्राइड आयन नहीं होता है, इनमें अणु होते हैं। एक नियम के रूप में, इन तत्वों के सबसे सरल हाइड्रोजन यौगिक रंगहीन गैसें हैं। अपवाद पानी है, जो एक तरल है, और हाइड्रोजन फ्लोराइड, जो कमरे के तापमान पर गैसीय है, लेकिन सामान्य परिस्थितियों में तरल है।

डार्क सेल उन तत्वों को चिह्नित करते हैं जो अम्लीय गुणों को प्रदर्शित करते हुए हाइड्रोजन के साथ यौगिक बनाते हैं।

एक क्रॉस के साथ डार्क सेल उन तत्वों को इंगित करते हैं जो हाइड्रोजन के साथ यौगिक बनाते हैं और मूल गुण प्रदर्शित करते हैं।

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29). सामान्य विशेषताएँमुख्य उपसमूह 7gr के तत्वों के गुण। क्लोरीन। विद्या गुण। हाइड्रोक्लोरिक एसिड।हैलोजन के उपसमूह में फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन और एस्टैटिन शामिल हैं (एस्टेटिन एक रेडियोधर्मी तत्व है, जिसका थोड़ा अध्ययन किया गया है)। ये समूह VII . के पी-तत्व हैं आवधिक प्रणालीडी.आई. मेंडेलीव। बाह्य ऊर्जा स्तर पर, उनके परमाणुओं में प्रत्येक में 7 इलेक्ट्रॉन ns2np5 होते हैं। यह उनके गुणों की समानता की व्याख्या करता है।

वे आसानी से एक समय में एक इलेक्ट्रॉन संलग्न करते हैं, -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। हैलोजन में हाइड्रोजन और धातुओं के साथ यौगिकों में यह ऑक्सीकरण अवस्था होती है।

हालांकि, फ्लोरीन के अलावा हलोजन परमाणु भी सकारात्मक ऑक्सीकरण राज्यों को प्रदर्शित कर सकते हैं: +1, +3, +5, +7। ऑक्सीकरण डिग्री के संभावित मूल्यों को इलेक्ट्रॉनिक संरचना द्वारा समझाया गया है, जिसे फ्लोरीन परमाणुओं के लिए आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है

सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व होने के कारण, फ्लोरीन केवल एक इलेक्ट्रॉन प्रति 2p सबलेवल स्वीकार कर सकता है। इसमें एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होता है, इसलिए फ्लोरीन केवल मोनोवैलेंट होता है और ऑक्सीकरण अवस्था हमेशा -1 होती है।

इलेक्ट्रॉनिक संरचनाक्लोरीन परमाणु योजना द्वारा व्यक्त किया जाता है क्लोरीन परमाणु में, 3p-उप-स्तर पर एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन और सामान्य (अप्रत्याशित) अवस्था में, क्लोरीन असमान होता है। लेकिन चूंकि क्लोरीन तीसरी अवधि में है, इसलिए इसमें 3डी-सबलेवल के पांच और ऑर्बिटल्स हैं, जिसमें 10 इलेक्ट्रॉनों को समायोजित किया जा सकता है।

फ्लुओरीन का कोई मुक्त कक्षक नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि रसायनिक प्रतिक्रियापरमाणु में युग्मित इलेक्ट्रॉनों का पृथक्करण नहीं होता है। इसलिए, हैलोजन के गुणों पर विचार करते समय, फ्लोरीन और यौगिकों की विशेषताओं को ध्यान में रखना हमेशा आवश्यक होता है।

हैलोजन के हाइड्रोजन यौगिकों के जलीय घोल एसिड होते हैं: एचएफ - हाइड्रोफ्लोरिक (हाइड्रोफ्लोरिक), एचसीएल - हाइड्रोक्लोरिक (हाइड्रोक्लोरिक), एचबीआर - हाइड्रोजन ब्रोमाइड, HI - हाइड्रोडिक।

क्लोरीन (लैटिन क्लोरम), सीएल, मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह VII का रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 17, परमाणु द्रव्यमान 35.453; हलोजन परिवार से संबंधित है। सामान्य परिस्थितियों में (0 ° C, 0.1 MN / m2, या 1 kgf / cm2) तेज जलन वाली पीली-हरी गैस। प्राकृतिक क्लोरीन में दो स्थिर समस्थानिक होते हैं: 35Cl (75.77%) और 37Cl (24.23%)।

क्लोरीन रासायनिक गुण। Cl परमाणु का बाह्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 3s23p5 है। इसके अनुसार, यौगिकों में क्लोरीन ऑक्सीकरण अवस्था -1, + 1, +3, +4, +5, +6 और +7 प्रदर्शित करता है। परमाणु की सहसंयोजक त्रिज्या 0.99 है, Cl की आयनिक त्रिज्या 1.82 है, क्लोरीन परमाणु की इलेक्ट्रॉन से आत्मीयता 3.65 eV है, आयनीकरण ऊर्जा 12.97 eV है।

रासायनिक रूप से, क्लोरीन बहुत सक्रिय है, यह लगभग सभी धातुओं (कुछ केवल नमी की उपस्थिति में या गर्म होने पर) और गैर-धातुओं (कार्बन, नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, अक्रिय गैसों को छोड़कर) के साथ मिलकर संबंधित क्लोराइड बनाता है, प्रतिक्रिया करता है कई यौगिकों के साथ, हाइड्रोजन को संतृप्त हाइड्रोकार्बन में बदल देता है और असंतृप्त यौगिकों में शामिल हो जाता है। क्लोरीन ब्रोमीन और आयोडीन को उनके यौगिकों से हाइड्रोजन और धातुओं के साथ विस्थापित करता है; यह इन तत्वों के साथ क्लोरीन यौगिकों से फ्लोरीन द्वारा विस्थापित होता है। क्षारीय धातुनमी के निशान की उपस्थिति में, वे क्लोरीन के साथ प्रज्वलन के साथ बातचीत करते हैं, अधिकांश धातुएं सूखी क्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करती हैं, जब गर्म फास्फोरस क्लोरीन के वातावरण में प्रज्वलित होता है, РCl3 बनाता है, और आगे क्लोरीनीकरण के साथ - РСl5; सल्फर को क्लोरीन के साथ गर्म करने पर S2Cl2, SCl2 और अन्य SnClm देता है। आर्सेनिक, सुरमा, बिस्मथ, स्ट्रोंटियम, टेल्यूरियम क्लोरीन के साथ सख्ती से बातचीत करते हैं। हाइड्रोजन के साथ क्लोरीन का मिश्रण हाइड्रोजन क्लोराइड के निर्माण के साथ रंगहीन या पीली-हरी लौ के साथ जलता है (यह एक श्रृंखला प्रतिक्रिया है)। क्लोरीन ऑक्सीजन के साथ ऑक्साइड बनाती है: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, साथ ही हाइपोक्लोराइट्स (हाइपोक्लोरस एसिड लवण), क्लोराइट्स, क्लोरेट्स और पर्क्लोरेट्स। हर चीज़ ऑक्सीजन यौगिकक्लोरीन आसानी से ऑक्सीकरण योग्य पदार्थों के साथ विस्फोटक मिश्रण बनाता है। पानी में क्लोरीन हाइड्रोलाइज्ड होता है, जिससे हाइपोक्लोरस और हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनता है: Cl2 + Н2О = НClО + НCl। ठंड की स्थिति में क्षार के जलीय घोल को क्लोरीनेट करते समय, हाइपोक्लोराइट्स और क्लोराइड बनते हैं: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, और गर्म होने पर, क्लोरेट्स। शुष्क कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड के क्लोरीनीकरण से ब्लीच प्राप्त होता है। जब अमोनिया क्लोरीन के साथ क्रिया करता है, तो नाइट्रोजन ट्राइक्लोराइड बनता है। कार्बनिक यौगिकों के क्लोरीनीकरण में, क्लोरीन या तो हाइड्रोजन की जगह लेता है, या कई बंधों में बांधता है, जिससे विभिन्न क्लोरीन युक्त कार्बनिक यौगिक... क्लोरीन अन्य हैलोजन के साथ इंटरहैलोजन यौगिक बनाता है। फ्लोराइड्स ClF, ClF3, ClF3 बहुत प्रतिक्रियाशील हैं; उदाहरण के लिए, कांच की ऊन ClF3 वातावरण में अनायास प्रज्वलित हो जाती है। ऑक्सीजन और फ्लोरीन के साथ क्लोरीन के ज्ञात यौगिक - क्लोरीन ऑक्सीफ्लोराइड्स: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 और फ्लोरीन परक्लोरेट FClO4। हाइड्रोक्लोरिक एसिड (हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोजन क्लोराइड) - एचसीएल, पानी में हाइड्रोजन क्लोराइड का घोल; मजबूत मोनोबैसिक एसिड। बेरंग (तकनीकी हाइड्रोक्लोरिक एसिड Fe, Cl2, आदि की अशुद्धियों के कारण पीला होता है), हवा में "फ्यूमिंग", कास्टिक तरल। वजन के हिसाब से 20 डिग्री सेल्सियस पर अधिकतम सांद्रता 38% है। हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के लवण क्लोराइड कहलाते हैं।

क्लोरीन गैस की रिहाई के साथ मजबूत ऑक्सीडेंट (पोटेशियम परमैंगनेट, मैंगनीज डाइऑक्साइड) के साथ बातचीत:

अमोनियम क्लोराइड के सबसे छोटे क्रिस्टल से मिलकर घने सफेद धुएं के निर्माण के साथ अमोनिया के साथ बातचीत:

हाइड्रोक्लोरिक एसिड और उसके नमक के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया सिल्वर नाइट्रेट के साथ इसकी बातचीत है, जिसमें नाइट्रिक एसिड में अघुलनशील सिल्वर क्लोराइड का एक फेरस अवक्षेप बनता है:

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