1-Ma`ruza. Mavzu: Metallmaslar. Vodorod. Suv. Reja. Metallmaslarning davriy jadvalda tutgan o`rni. Metallmaslarning umumiy xossalari

3. Vodorod, uning olinishi, xossalari va ishlatilishi.

Tabiatda uchrashi. Vodorod davriy jadvalda birinchi o`rinda joylashgan (Z = 1). Uning atomi eng oddiy tuzilgan: atom yadrosi elektron bulut bilan qoplangan. Elektron konfiguratsiyasi 1s¹.

Vodorod tabiatda keng tarqalgan–suv, barcha organik birikmalar hamda erkin holda ayrim tabiiy gazlar tarkibida uchraydi. Uning yer po`stlog`idagi miqdori massa jihatdan 0,15 % ga yetadi (gidrosferani hisobga olganda–1 %). Vodorod Quyosh massasining yarmini tashkil etadi.

Tabiatda H ikkita izotopi–protiy (99,98 %) va deyteriy (0,02 %) holida uchraydi. Shu sababli odatdagi suv tarkibida ozroq miqdorda og`ir suv bo`ladi.

Olinishi. Laboratoriya sharoitida vodorod quyidagi usullar bilan olinadi.

1. Metallni (Zn ni) HCl yoki H₂SO₄ larning eritmalari bilan o`zaro ta`sir ettirish: Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑

2. Suvni elektroliz qilish: 2H₂O → 2H₂ + O₂

4H⁺ + 4e^- = H₂ │4 │2

2O^2- - 2e^- = O₂ │2 │1

Sanoatda vodorod bir necha xil usullar bilan olinadi.

1. KCl yoki NaCl ning suvdagi eritmalarini elektroliz qilishda qo`shimcha mahsulot sifatida hosil bo`ladi.

2. Konversiya usuli bilan (konversiya–o`zgartirish).

C + H₂O = CO + H₂ CO + (H₂) + H₂O = CO₂ + H₂ + (H₂)

3. Metanni suv bug`i bilan konversiyalash:

CH₄ + 2H₂O = CO₂ + 4H₂

4. Metanni Fe yoki Ni katalizator ishtirokida 350 ⁰C ga qadar qizdirish:

CH₄ = C + 2H₂

5. Koks gazini o`ta sovitish (-196 ⁰C ga qadar). Bunday sovitilganda H dan boshqa barcha gazsimon moddalar suyuqlikka aylanadi (kondensatsiyalanadi).

Fizik–kimyoviy xossalari. Vodorod–eng yengil gaz (u havodan 14,5 marta yengil), rangsiz, ta`msiz, hidsiz, suvda kam eriydi (1 l suvda 20 <sup>0</sup>C da 18 ml eriydi), -252,8 <sup>0</sup>C da suyuqlanadi. Suyuq vodorod rangsiz. Vodorodning massa sonlari 1, 2, 3 bo`lgan protiy - ¹H, deyteriy - ²D va tririy - ³T izotoplari mavjud.

Birikmalarda vodorod doimo I valentli bo`ladi, oksidlanish darajasi +1, lekin metallarning gidridlarida –1 ga teng bo`ladi. Molekulasi ikki atomdan tarkib topgan. H : H yoki H₂, H₂ = 2H, ∆H⁰ = 436 kJ/mol.

Vodorod kislorodda yonganda ko`p miqdorda issiqlik chiqadi. H-O alangasining harorati 3000 <sup>0</sup>C ga yetadi. 2 hajm H bilan 1 hajm O ning aralashmasi qaldiroq gaz deyiladi. Bu gaz qattiq portlaganda suv hosil bo`ladi:

2H₂ + O₂ = 2H₂O

Yuqori haroratda H ishqoriy va ishqoriy–yer metallari bilan birikib, oq kristall moddalar–gidridlar hosil qiladi. Gidridlar suv ta`sirida oson parchalanib, tegishli ishqor va vodorodni hosil qiladi:

CaH₂ + 2H₂O = Ca(OH)₂ + 2H₂↑

Atomar vodorodning reaksiyaga kirishish xususiyati juda kuchli bo`ladi: u xona haroratida metallarning oksidlarini qaytaradi, O, S, P bilan birikadi.

H + H = H₂, ∆H⁰ = -436 kJ/mol.

Vodorod qizdirilganda ko`pchilik metallarni ularning oksidlaridan qaytaradi. Masalan, CuO + H₂ = Cu + H₂O

H₂ – 2e^- = 2H⁺ │2 │1

Cu²⁺ + 2e^- = Cu │2 │1