Hydro (H) - Tính Chất Vật Lý, Tính Chất Hóa Học, Thông Tin Nguyên Tố
Nhóm | 1 | nhiệt độ nóng chảy | −259.16°C, −434.49°F, 13.99 K |
---|---|---|---|
Chu kỳ | 1 | nhiệt độ sôi | −252.879°C, −423.182°F, 20.271 K |
Khố | s | mật độ (g cm−3) | 0.000082 |
Số hiệu nguyên tử | 1 | khối lượng nguyên tử | 1.008 |
Trạng thái ở 20°C | Gas | đồng vị | 1H, 2H |
Cấu hình electron | 1s1 | khám phá | Henry Cavendish |
Hydro là gì?
Để bắt đầu chuyến thăm quan với bảng tuần hoàn các nguyên tố, nguyên tố đầu tiên chúng ta bắt gặp là hydrogen, có ký hiệu hóa học là H. Đây là nguyên tố đầu tiên và cơ bản nhất trong tất cả các nguyên tố trong vũ trụ. Nó cũng là nguyên tố nhẹ nhất trong bảng tuần hoàn và 90% nguyên tử trong vũ trụ là hydro.
Nhà hóa học Lavoisier đặt tên hydro, trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là nước. Lavoisier biết rằng nó tồn tại trong mọi phân tử nước.
Điều chế
1. Điều chế Dihydrogen trong phòng thí nghiệm
(i) Thông thường, hydro được tạo ra khi bột kẽm phản ứng với axit clohydric loãng.
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
(ii) Kẽm và dung dịch kiềm cũng có thể kết hợp với nhau để tạo ra hiđro. Phản ứng được đưa ra dưới đây:
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2
2.Sản xuất thương mại
Sử dụng điện cực bạch kim, nước axit hóa được điện phân để tạo ra hydro.
Tính chất vật lý của hydro
Nó là một loại khí không màu, không mùi và có tỷ trọng thấp nhất trong tất cả các loại khí. Nó được coi là nguyên liệu sạch của tương lai, được tạo ra từ nước và trở về nước khi bị oxy hóa.
Nó hiện diện trong nước và trong hầu hết các phân tử của sinh vật sống. Nó vẫn liên kết với các nguyên tử carbon và oxy. Có thể nói nó là nguyên tố phong phú nhất trong vũ trụ.
Hydro không dấu vết, không độc hại, an toàn để sản xuất từ nhiều nguồn khác nhau, vận chuyển và lưu trữ với số lượng lớn.
Hydro được sản xuất nhân tạo lần đầu tiên vào thế kỷ 16.
(ii) Bằng cách điện phân dung dịch nước muối, nó được tạo ra như một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất natri hydroxit và clo. Các phản ứng xảy ra trong quá trình điện phân là:
Ở cực dương: 2Cl–(aq) → Cl2(g) + 2e–
Ở cực âm: 2H2O(l) + 2e– → H2(g) + 2OH–(aq)
Phản ứng chung là
2Na+ (aq) + 2Cl– (aq) + 2H2O(l) → Cl2 (g) + H2 (g) + 2Na+ (aq) + 2OH– (aq)
Tính chất hóa học của hydro
Các phản ứng sau đây có thể được sử dụng để chứng minh tính chất hóa học của dihydrogen:
1. Phản ứng với X2 (Các halogen): Phản ứng với các halogen (X2) tạo ra hiđro halogenua (HX).
X2(g) + H2(g) + → 2HX(g)
Trong đó X = Cl, F, I, Br
2. Phản ứng với O2 (dioxygen): Nước được tạo ra khi nó phản ứng với dioxygen. Phản ứng tỏa nhiều nhiệt.
3. Phản ứng với N2(dinitrogen): Nó tạo thành amoniac với dinitrogen.
4. Phản ứng với oxit kim loại và ion kim loại: Khử một số oxit kim loại và ion kim loại trong dung dịch nước thành kim loại thích hợp.
Ví dụ: Pd2+(aq) + H2(g) → 2H+(aq) + Pd(s)
5. Phản ứng với kim loại (M): Nó phản ứng ở nhiệt độ cao với các kim loại khác nhau để tạo ra các hydrua tương ứng.
H2(g) + 2M(g) → 2MH(s)
Trong đó M là kim loại kiềm.
Công dụng của hydro
Tổng hợp ammoniac là công dụng đáng kể nhất của hydro.
Hydro hóa dầu thực vật với chất xúc tác để chiết xuất là chất béo rắn.
Nhiên liệu của tên lửa khi kết hợp với oxy làm nhiên liệu đẩy bằng năng lượng hạt nhân.
Hydro được đốt cháy để làm nhiên liệu trong động cơ đốt trong.
Câu hỏi thường gặp:
Tại sao hydro kết hợp với hầu hết các nguyên tố?
Vì hydro có quỹ đạo không hoàn chỉnh và cấu hình điện tử là 1s1, nên thực tế nó có thể kết hợp với mọi nguyên tố. Các phản ứng được thực hiện bằng
(i) Nhường electron độc thân và sinh ra H+.
(ii) Nhận 1 electron tạo H–.
(iii) Bằng cách dùng chung electron để tạo liên kết cộng hóa trị đơn.
Ai đã đoạt giải Nobel về tách đơteri (hydro nặng) bằng phương pháp vật lý?
Harold C. Urey, nhà vật lý người Mỹ, đoạt giải Nobel năm 1934 vì đã cô lập vật lý đồng vị hydro (đơteri) với số khối 2.
Đồng vị hiđro nào có tính phóng xạ?
Chỉ có tritium là phóng xạ và phát ra các hạt β – năng lượng thấp.
Hydro nào là phổ biến nhất?
Dihydrogen là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ (nó chiếm 70% tổng khối lượng của nó). Nó ít phổ biến hơn (0,15% theo khối lượng) trong bầu khí quyển của trái đất. Tuy nhiên, nó chiếm 15,4% vỏ trái đất và biển khi kết hợp lại.
Any comments?