Home | BAC/Teze | Biblioteca | Jobs | Referate | Horoscop | Muzica | Dex | Games | Barbie

 

Search!

     

 

Index | Forum | E-mail

   

Proiect: "Ora de chimie online" - Obiectiv: Descrierea unei ore de chimie online - Locul actiunii: Undeva pe web. - Informatiile publicate sunt gratuite pentru toti cei care sunt dornici sa invete sau sa-si consolideze cunostiintele de chimie. De asemenea, pe baza informatiilor prezentate aici, se pot crea referate si lucrari didactice, utile elevilor.

 

 
 
 
 
 Meniu rapid  Portalul e-scoala | CAMPUS ASLS | Forum discutii | Premii de excelenta | Europa





 

 

 

 

 

Inapoi la cuprins

Hidrogenul

 INFORMATII GENERALE


Hidrogenul se gaseste īn paturile inferioare ale atmosferei ,īn apa, hidrocarburi si gaze naturale. Este un constituent al materiei vii. Hidrogenul furnizeaza mai multi compusi decāt oricare alt element. Īn cromosfera soarelui se gaseste hidrogen atomic la fel ca si īn stelele albe. Stelele reci contin īn atmosfera lor hidrogen molecular. Hidrogenul se obtine usor prin actiunea acizilor diluati asupra zincului sau fierului ori prin electroliza apei. Industrial se obtine prin cracarea hidrocarburilor, prin reactia apei cu carbune si prin alte procedee dintre care amintim :
Na + H2O NaOH + 2 H2
3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 (570° C)
P4 +16H2O 4H3PO4 + 20H2 (400° C – 600° C ; īn prezenta
unui catalizator)
Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
Zn + 2NaOH + 2H2O Na2[Zn(OH)4] + H2
C + 2H2O CO2 + 2H2 (550° C ;īn prezenta unui catalizator)
H2O H2 + O2 (electroliza)
CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 (conversie)
Hidrogenul se fabrica mai ales din amestecul de hidrocarburi care se īnlatura la cracarea petrolului brut. Trecānd amestecul peste bauxita la 397° C, sulful se transforma īn H2S care se retine īntr-un scuber
cu hidroxid. Vaporii īmpreuna cu aburul trec peste un catalizator de nichel la 927° C. Are loc reactia, de exemplu:
C3H6 + 3H2O 3CO + 6H2
Se adauga vapori de apa gazelor care ies din furnal spre a reduce temperatura la 397° C , cānd are loc reactia :
3CO + 3H2O 3H2 + 3CO2
Trecānd gazele printr-un scruber cu etanolamina se retine CO2 :
2HO – CH2 – CH2 – NH2 + H2O + CO2 (HO – CH2 - CH2NH)2CO3 + 2H2
din care se recupereaza CO2 prin īncalzire la 117° C. Sunt necesare
cāteva etape pentru a īndeparta īn īntregime oxidul de carbon.
Cantitati mari de hidrogen se obtin prin rafinarea hidrocarburilor pentru a mari cifra octanica a produsilor.
Atomul de hidrogen, al primului element din sistemul periodic, are cea mai simpla configuratie electronica, cu electronul distinctiv īn orbitalul 1s.
Hidrogenul molecular (H2) īn conditii normale este un gaz diatomic cu distantele īntre nuclee H - H = 0,037 nm.
Īn stare gazoasa, hidrogenul este incolor, inodor, insipid, fiind cel mai usor dintre toate gazele (densitatea= 0,06952 g/cm) si anume de 14,38 de ori mai usor decāt aerul. Avānd o masa moleculara mica, hidrogenul prezinta cea mai mare putere de difuziune dintre toate gazele si o conductibilitate termica si electrica deosebita, prima fiind de 6,5 ori mai mare decāt a aerului. La temperaturi īnalte este absorbit īn cantitate mare de catre metale, si anume de 19 ori de catre fier, si de 875 ori, propriul sau volum, de catre paladiu. Foarte stabila, molecula de hidrogen se disociaza la temperaturi īnalte, īn arc electric, trecānd īn hidro-
gen atomic.
Amintim cāteva constante fizice ale hidrogenului :
Masa atomica…………………………………………………………………1,008
Raza coalenta, nm..………………………………………………………0,037
Raza ionica , nm…………………………………………………………….0,208
Volumul atomic , cm /atom-g……………………………………14,1
Potential de ionizare , eV…………………………………………..13,59
Afinitatea pentru electroni , eV………………………………….0,715
Electronegativitatea(Pauling)…………………………………….2,1
Densitatea - g/l……………………………………………………………..0,0899
•               g/cm ……………………………………………………….0,06952
Punctul de topire , ° C………………………………………………-259,23
Punctul de fierbere , ° C…………………………………………..-252,77
Temperatura critica , ° C………………………………………….-239,9
Caldura de formare a H2 la 0° K , KJ/mol……………….430
Caldura de sublimare la 1396° C , KJ/mol…………..1029,10
Caldura de vaporizare , KJ/mol……………………………..904,33
Solubilitatea īn apa la 18° C , vol./1 vol. apa…………….0,0185
Moment electric ……………………………………………………………0
Susceptibilitatea magnetica , x/10 c.g.s. ……………….-1,97
Reteaua cristalina(solid)……………………………………………cubica
Putin solubil īn apa , coeficientul de absorbtie fiind de circa 0,0193 īntre 0 – 20 ° C , este ceva mai solubil īn alcool , benzen . Se lichefiaza foarte greu la –252,77 ° C fiind al doilea dupa He , gazul cel mai greu
de lichefiat . La –259.23 ° C se solidifica īntr-o masa incolora , transparenta , cristalizata īn sistemul hexagonal . Se cunosc trei izotopi ai hidrogenului : 1H , 2H , 3H . Penultimul si ultimul se mai numesc deuteriu si tritiu . Ei sunt putin abundenti īn hidrogenul natural (1,6/10 si respectiv 10 ). Desi masa lor este de doua si de trei ori mai mare decāt a hidrogenului , caz neobisnuit , proprietatile chimice sunt aceleasi , cu exceptia vitezei si a constantelor de echilibru ale reactiilor .

Deuteriul(2D) izotopul greu , stabil al hidrogenului , se obtine din apa grea (D2O) prin procedee ca : electroliza , descompunere cu metale . Avānd masa dubla īn comparatie cu izotopul obisnuit (1H) , diferenta relativa īntre masele celor doi izotopi influenteaza proprietatile fizice , la deuteriu observāndu-se variatii ale densitatii , punctelor de topire si de fierbere , caldurii latente , vitezei de difuziune . Asemenea deosebirii (efecte izotopice) stau la baza metodelor de separare a izotopului greu de cel usor . Totodata , moleculele izotopice continānd deuteriu īn structura lor , avānd viteze mai mici , dau nastere la procese chimice mai lente . Pe baza acestor comportari , deuteriul se utilizeaza ca atom marcat stabil , īn reactii de schimb izotopic la studiul unor mecanisme de reactie , īn probleme de structura si altele , avānd aplicatii īn chimie , biologie , hidrologie , geologie , agricultura .Tritiul (3T) izotopul cel mai greu al hidrogenului este radioactiv , avānd timpul de īnjumatatire de 12,26 ani . Pe lānga formarea lui permanenta īn natura , asa cum s-a aratat , el se obtine si pe cale artificiala , iradiind sarurile de litiu cu neutroni īn pila nucleara , pe baza reactiei 6Li(n,a )3T . Tritiul se utilizeaza ca atom marcat radioactiv al hidrogenului īn cercetari radiochimice  sau ca sursa de radiatii b .


Hidrogenul atomic (H) rezulta cu greu īn cantitati mici prin descarcari electrice sau disociere termica a hidrogenului molecular .Hidrogenul īn stare nascānda este denumit hidrogenul rezultat īn momentul formarii īntr-o reactie chimica , de exemplu din Zn +•               HCL . El prezinta o reactivitate superioara celui molecular , datorita existentei de atomi de hidrogen , īn momentul reducerii ionilor de hidrogen , care īnca nu s-au unit īn molecule de H2 .Daca la temperatura obisnuita hidrogenul gazos este putin reactiv , īn conditii speciale de temperatura , catalizatori , iradieri cu lumina U.V. , reactioneaza cu numeroase elemente si combinatii ale acestora , formānd hidruri .Caracteristic pentru el este tendinta de a forma
ioni pozitivi (H ) , negativi(H ) si de a se lega covalent .

Se combina direct cu halogenii , rezultānd hidracizi de tipul HX, intensitatea reactiei scazānd de la fluor la iod .Cu oxigenul nu se combina la rece decāt īn prezenta catalizatorilor de platina sau paladiu . Īn schimb reactia este lenta īntre 180–300° C si exploziva īntre 550 – 840° C . Peste250° C reactioneaza cu sulful
si seleniul , iar peste 400° C cu telurul . Reactia cu azotul are loc numai la
temperaturi si presiuni ridicate , īn prezenta de catalizatori . Cu monoxidul de carbon , īn anumite conditii , formeaza metanol , metan sau etan .

 
La cald reactioneaza cu majoritatea metalelor , rezultānd hidruri metalice.
Hidrogenul este un excelent reducator al oxizilor , sulfurilor si halogenurilor metalice.
Combinatiile pe care le formeaza hidrogenul cu elementele
chimice , īn general , hidrurile , si cu elementele cu caracter metalic , īn
special , ocupa un loc deosebit de important īn chimia elementelor respective . Acest lucru este justificat de urmatoarele :
•               cu exceptia gazelor rare , hidrogenul se combina cu
toate elementele chimice īn conditii care variaza īn limite foarte mari de
la un element la altul;
•               hidrurile reprezinta combinatiile cele mai simple ale elementelor chimice;
•               hidrurile se caracterizeaza printr-o serie de proprietati
specifice , dintre care trebuie mentionata , īn primul rānd , varietatea
mare de tipuri structurale;
•               studiul structurii unor hidruri a condus la largirea si
īmbogatirea notiunii de legatura chimica;
•               hidrurile unor elemente cunosc multiple aplicatii practice.
Caracterul specific pe care aceasta clasa de combinatii īl
prezinta este determinat īn cea mai mare masura de particularitatile , īn
special electronice , ale atomului de hidrogen dintre care pot fi mentionate :
•               prezenta unui singur orbital atomic 1s pe care hidrogenul
īl poate folosi īn formarea de legaturi cu celelalte elemente ;
•               absenta unor nivele electronice interioare īn structura
electronica a hidrogenului ;
•                 incapacitatea hidrogenului de a functiona ca donor ,
respectiv acceptor ;
•               din cauza volumului extrem de mic al protonului , numarul
de coordinatie al hidrogenului nu poate depasi valoarea doi ;
•                 capacitatea hidrogenului de a participa la interactia chimica , atāt prin cedare cāt si prin acceptare de electroni , ca si proprietatea acestuia de a participa la formarea de legaturi policentrice ;
•               pe baza electronegativitatii lui (2,1 īn scala Pauling) este
de asteptat ca hidrogenul sa formeze combinatii de acelasi tip ca si borul
respectiv carbonul (ala caror electronegativitati sunt 2,0 respectiv 2,5 īn
aceeasi scala).
Īn functie de natura lor hidrurile binare pot fi clasificate īn urmatoarele categorii : hidruri ionice , hidruri metalice , hidruri cu legaturi multicentrice, hidruri moleculare covalente , hidruri complexe .
HIDRURI IONICE. Acestea sunt combinatii de tipul sarurilor care contin īn retea ionul hidrura si ioni metalici . Exemple: LiH , CsH , BaH2 ,
EuH2 .
HIDRURI METALICE . Au aspectul metalelor . Sunt de obicei interstitiale nestoechiometrice cu formule care depind de metodele de preparare . Sunt mai fragile decāt metalele respective , sunt conductori sau semiconductori si legatura lor chimica este partial ionica si partial metalica .
HIDRURI CU LEGATURI MULTICENTRICE . Legatura este predominant covalenta . Electronii de valenta sunt insuficienti pentru a se lega toti atomii prin legaturi bielectronice bielectrice. Exemple :BenH2n , AlnH3n ,B2H6 .
HIDRURI MOLECULARE COVALENTE . Sunt compusi gazosi sau lichide volatile . Elementele grupelor IV A – VII A formeaza astfel de hidruri . Exemple : Si2H6 , SnH4 , SbH3 , H2Te .
HIDRURI COMPLEXE . Combinatiile respective pot fi privite , cel putin formal , continānd ionul H coordonat la ionii metalici . Exemple :Na(BH)4 , Li(AlH4) , Li(GaH4) .
Clasificarea de mai sus nu este rigida . Astfel , de pilda , se poate argumenta īncadrarea MgH2 īn clasa hidrurilor inice , metalice sau a celor cu legaturi multicentrice . Unele hidruri ale lantanidelor sunt metalice cānd au compozitia LnH2 dar devin predominant ionice cānd au compozitia LnH3 .
Importante cantitati de hidrogen sunt folosite īn sinteza amoniacului , a hidracizilor , la hidrogenarea catalitica a grasimilor si a altor combinatii organice .


Hidrogenul are importante aplicatii īn domeniul energetic , fiind un component de baza al unor combustibili gazosi . Principalele procese catalitice īn care se foloseste hidrogenul sunt procesul Haber pentru sinteza NH3 , hidrogenarea CO cu obtinerea metanolului , hidrogenarea uleiurilor vegetale nesaturate la grasimi
saturate si procesul oxo adica hidroformilarea alchenelor la aldehide si alcooli cu amestec de hidrogen si CO īn prezenta unui catalizator de cobalt .

 
Hidrogenul se mai utilizeaza si la īndepartarea sulfului , azotului si oxigenului din substantele organice īn prezenta unor catalizatori :C4H4S + 4H2 C4H10 + H2S ;C6H5OH + H2 C6H6 + H2O.

 

Home | BAC/Teze | Biblioteca | Referate | Games | Horoscop | Muzica | Versuri | Limbi straine | DEX

Modele CV | Wallpaper | Download gratuit | JOB & CARIERA | Harti | Bancuri si perle | Jocuri Barbie

Iluzii optice | Romana | Geografie | Chimie | Biologie | Engleza | Psihologie | Economie | Istorie | Chat

 

Joburi Studenti JOB-Studenti.ro

Oportunitati si locuri de munca pentru studenti si tineri profesionisti - afla cele mai noi oferte de job!

Online StudentOnlineStudent.ro

Viata in campus: stiri, burse, cazari, cluburi, baluri ale bobocilor - afla totul despre viata in studentie!

Cariere si modele CVStudentCV.ro

Dezvoltare personala pentru tineri - investeste in tine si invata ponturi pentru succesul tau in cariera!

 

 > Contribuie la proiect - Trimite un articol scris de tine

Gazduit de eXtrem computers | Project Manager: Bogdan Gavrila (C)  

 

Toate Drepturile Rezervate - ScoalaOnline Romania