Біздің планетамыздағы ең маңызды және кең таралған зат, әрине, су. Оны маңыздылығы жағынан немен салыстыруға болады? Жердегі тіршілік тек сұйықтықтың пайда болуымен мүмкін болғаны белгілі. Химиялық тұрғыдан су (сутегі оксиді) дегеніміз не? Ол неден тұрады және оның қандай қасиеттері бар? Осы мақаланы түсінуге тырысайық.
Сутегі және оның қосылыстары
Периодтық жүйедегі ең жеңіл атом – сутегі. Ол галогендердің топшасында да, сілтілік металдардың бірінші тобында да екі позицияны алады. Мұндай ерекшеліктерді не түсіндіреді? Оның атомының қабықшасының электрондық құрылымы. Оның бір ғана электроны бар, ол бір-бірін қалдырып, өзіне екіншісін қоса алады, жұп құрып, сыртқы деңгейді аяқтайды.
Сондықтан бұл элементтің негізгі және жалғыз тотығу дәрежелері +1 және -1. Ол металдармен оңай әрекеттеседі, гидридтер түзеді - ақ түсті қатты ұшпайтын тұз тәрізді қосылыстар.
Алайда сутегі де бейметалдармен әрекеттесе отырып, заттардың ұшпа молекулаларын оңай түзеді. Мысалы:
- күкіртсутек H2S;
- метанCH4;
- silane SiH4 және т.б.
Жалпы, сутегі өте көп қосылыстар түзеді. Дегенмен, оның құрамындағы ең маңызды зат - формуласы H2O болатын сутегі оксиді. Бұл тіпті химиядан әлі таныс емес бастауыш сынып оқушысы формула арқылы танитын ең танымал қосылыс. Өйткені, су (және бұл ең жоғары сутегі оксиді) қарапайым зат қана емес, сонымен қатар планетамыздағы тіршілік көзі.
Элемент атауының өзі оның негізгі мәнін – сутегін, яғни «суды тудырушыны» көрсетеді. Кез келген басқа оксид сияқты, бұл да бірқатар физикалық және химиялық қасиеттері бар екілік қосылыс. Бұған қоса, суды барлық басқа қосылыстардан ерекшелейтін ерекше сипаттамалары бар.
Сондай-ақ сутегін түзетін қосылыстардың маңызды класы органикалық және минералды қышқылдар болып табылады.
Сутегінің химиялық қасиеттері
Химиялық белсенділік тұрғысынан сутегі өте күшті тотықсыздандырғыш болып табылады. Көптеген реакцияларда ол дәл осындай қасиеттерді көрсетеді. Бірақ одан да күшті металдармен әрекеттескен кезде ол тотықтырғышқа айналады.
Өнеркәсіпте сутегінің металл оксидтерімен әрекеттесуі өте маңызды. Өйткені, бұл соңғысын таза күйінде алудың бір жолы. Сутегітермия - сутегімен тотықсыздану арқылы олардың оксидтерінен таза металдарды синтездеуге арналған металлургиялық әдіс.
Сутегінің оксидпен әрекеттесуі келесі жалпы формада болады:МенxOy + H2=H2O + Мен.
Әрине, бұл таза металдарды синтездеудің жалғыз жолы емес. Басқалар да бар. Дегенмен, оксидтерді сутегімен тотықсыздандыру - кең қолданыс тапқан энергетикалық жағынан өте тиімді және күрделі емес өндірістік процесс.
Сондай-ақ бір қызығы, сутегі газы ауамен араласқанда қатты жарылғыш қоспа түзуі мүмкін. Оның аты жарылғыш газ. Ол үшін араластыруды бір оттегіге сутегінің екі көлемінің жылдамдығымен жасау керек.
Су - сутегі оксиді
Бұл оксидтің өте маңызды екендігі туралы біз бірнеше рет айттық. Енді оны химия тұрғысынан сипаттайық. Бұл қосылыс шынымен бейорганикалық заттардың осы класына жатады ма?
Ол үшін ол формуланы сәл басқаша жазуға тырысады: H2O=HON. Мәні бір, атомдар саны бірдей, дегенмен енді алдымызда гидроксид бар екені анық. Ол қандай қасиеттерге ие болуы керек? Қосылыстың диссоциациясын қарастырайық:
NO=H+ + OH-.
Демек, қасиеттері қышқыл, өйткені ерітіндіде сутегі катиондары бар. Сонымен қатар, олар негіздік бола алмайды, өйткені сілтілер тек металдарды құрайды.
Сондықтан сутегі оксиді бар басқа атау - құрамында ең қарапайым құрамдағы оттегі бар қышқыл. Мұндай күрделі түйісулер берілген молекулаға тән болғандықтан, оның қасиеттері ерекше болады. Ал қасиеттерден қайтарыладымолекуланың құрылымы, сондықтан біз оны талдаймыз.
Су молекуласының құрылымы
Алғаш рет Нильс Бор бұл модель туралы ойлады және ол бұл мәселеде біріншілік пен авторлыққа ие болды. Олар келесі белгілерді орнатты.
- Су молекуласы диполь болып табылады, өйткені оны құрайтын элементтер электртерістігі жағынан айтарлықтай ерекшеленеді.
- Оның үшбұрышты пішіні, негізінде сутегі және жоғарғы жағында оттегі.
- Осы құрылымның арқасында бұл зат аттас молекулалар арасында да, құрамында күшті электртеріс элементі бар басқа қосылыстармен де сутектік байланыс түзе алады.
Төмендегі фотода қарастырылып отырған сутегі оксидінің схемалық түрде қалай көрінетінін қараңыз.
Сутегі оксидінің физикалық қасиеттері
Бірнеше негізгі сипаттарды анықтауға болады.
- Агрегация жағдайы: газ тәрізді - бу, сұйық, қатты - қар, мұз.
- Қайнау температурасы - 1000C (99, 974).
- Балу температурасы - 00C.
- Су 0-40C аралығындағы температура диапазонында қызған кезде кішірейеді. Бұл бетінде мұздың пайда болуын түсіндіреді, оның тығыздығы төмен және сутегі оксидінің қалыңдығы астында тіршіліктің сақталуы.
- Жоғары жылу сыйымдылығы, бірақ өте төмен жылуөткізгіштік.
- Сұйық күйде сутегі оксиді тұтқырлық көрсетеді.
- Беттік керілу және негативтің қалыптасуысу бетіндегі электр потенциалы.
Жоғарыда атап өткеніміздей, қасиеттердің ерекшеліктері құрылымға байланысты. Сонымен мұнда. Сутегі байланысын құру мүмкіндігі осы қосылыста ұқсас белгілерге әкелді.
Сутегі оксиді: химиялық қасиеттері
Химия тұрғысынан судың белсенділігі айтарлықтай жоғары. Әсіресе қыздырумен жүретін реакцияларға қатысты. Сутегі оксиді немен әрекеттесе алады?
- Кернеу қатарында сутегіге дейін болатын металдармен. Сонымен қатар, ең белсенді (алюминийге дейін) ерекше жағдайлар қажет емес, ал төмендететін қабілеті төмен адамдар тек бумен әрекеттеседі. Сутегінен кейін тұрғандар мұндай әрекеттесулерге мүлдем кіре алмайды.
- Бейметалдармен. Барлығымен емес, көпшілікпен. Мысалы, фтор атмосферасында су күлгін жалынмен жанады. Сондай-ақ хлор, көміртек, кремний және басқа атомдармен реакция мүмкін.
- Металл оксидтерімен (негізгі) және қышқылды (метал емес). Сәйкесінше сілтілер мен қышқылдар түзіледі. Металдар арасында магний мен бериллийден басқа негізгі топшалардың алғашқы екі тобының өкілдері осындай реакцияларға қабілетті. Қышқыл оксидтер түзетін бейметалдар барлығы сумен әрекеттеседі. Ерекшелік - өзен құмы - SiO2.
Сутегі оксиді үшін реакция теңдеуі мысал ретінде берілген: SO3 + H2O=H2 SO4.
Табиғатта таралған
Біз бұл заттың -дүние жүзінде ең кең таралған. Объектілердегі пайызды белгілейік.
- Адамдар мен сүтқоректілердің дене салмағының шамамен 70%. Кейбір фауналар шамамен 98% сутегі оксиді (медузалар).
- Жердің 71% сумен жабылған.
- Ең үлкен масса – мұхиттардың суы.
- Шамамен 2% мұздықтарда кездеседі.
- 0, 63% жер астында.
- 0,001% атмосфералық (тұман).
- Өсімдіктердің денесі 50% судан тұрады, кейбір түрлері одан да көп.
- Көптеген қосылыстар құрамында байланысқан су бар кристалды гидраттар түрінде кездеседі.
Бұл тізімді ұзақ уақыт бойы жалғастыруға болады, өйткені су қосылмаған немесе бұрын болмаған кез келген нәрсені есте сақтау қиын. Немесе осы оксидтің қатысуынсыз түзілген.
Алу әдістері
Сутегі оксидін алудың өнеркәсіптік маңызы жоқ. Өйткені, орасан зор энергия мен реагенттерді жұмсағаннан гөрі дайын көздерді – өзендерді, көлдерді және басқа да су қоймаларын пайдалану оңайырақ. Сондықтан зертханада тазартылған, өте таза суды ғана алу орынды.
Бұл мақсаттар үшін дистилляция текшелері сияқты белгілі бір құрылғылар пайдаланылады. Мұндай су көптеген химиялық әрекеттесулерді жүзеге асыру үшін қажет, өйткені тазартылмаған суда көп мөлшерде қоспалар, тұздар, иондар бар.
Биологиялық рөл
Суды барлық жерде пайдаланады десек, сөз жоқ. Бұл байланыссыз өміріңізді елестету мүмкін емес. бастаптаңертең және кешке дейін адам оны үнемі тұрмыстық және өндірістік мақсатта пайдаланады.
Сутегі оксидінің қасиеттері оның әмбебап еріткіш ретінде қолданылуын білдіреді. Және тек зертханада ғана емес. Сонымен қатар секунд сайын мыңдаған биохимиялық реакциялар жүретін тірі тіршілік иелерінде.
Сонымен қатар судың өзі де көптеген синтездердің қатысушысы болып табылады, сонымен бірге олар нәтижесінде пайда болатын жанама өнім ретінде қызмет етеді. Жер бетіндегі әрбір адам 60 жылда шамамен 50 тонна осы ғажайып зат арқылы өтеді!
Қолданылған сутегі оксиді:
- барлық салаларда;
- дәрі;
- химиялық синтездер;
- өнеркәсіптің барлық түрлерінде;
- тұрмыстық қажеттіліктер;
- ауыл шаруашылығы.
Сусыз өмір сүре алатын өмір саласын анықтау қиын. Құрамында сутегі оксиді жоқ және онсыз өмір сүретін жалғыз тіршілік иелері - вирустар. Сондықтан адамға бұл организмдермен күресу қиын.
