Vandenilis
5 (100%) 1 vote

Vandenilis

1A grupės nemetalas

Vandenilis

Galima pateikti daug pavyzdžių, įrodančių vandenilio svarbą chemijos plėtrai. Dž. Daltonas elementų atominių masių matavimo vienetu pasirinko vandenilio atomo masę. Hemfris Deivis (Humphry Davy; 1778-1829) 1810 m. padarė išvadą, kad visose rūgštyse yra vandenilio. Antrojoje knygoje sužinosime, kaip vandenilio atomo sandaros tyrimas padėjo pamatus šiuolaikinei atomų ir molekulių sandaros sampratai. Greta šių “nuopelnų” teorinei chemijai negalima pamiršti vandenilio praktinės naudos, apie kurią kalbėsime šiame poskyryje.

Paplitimas ir gavimas

Vandenilio kiekis atmosferoje labai nedidelis – tik apie 5×10-5 % tūrio; šiek tiek daugiau jo yra viršutiniuose atmosferos sluoksniuose. 2500 km aukštyje, kur atmosfera yra ypatingai reta, aptinkami beveik vien vandenilio atomai. Vandenilis sudaro 90% visos visatos atomų arba 70% jos masės. Pagal junginių skaičių, kuriuose galima aptikti vandenilį, jis lenkia bet kurį kitą elementą.

Vieninę medžiagą H2 galima gauti tik iš nedaugelio junginių. Viena iš vandenilio žaliavų yra labiausiai paplitęs jo junginys – vanduo. Tam, kad išskirtume vandenilį, reikia sumažinti H oksidacijos laipsnį nuo +1 vandenyje H2O iki 0 divandenilyje H2. Šiam tikslui reikalingas tinkamas reduktorius, pavyzdžiui, anglis (koksas arba akmens anglys), anglies monoksidas, angliavandeniliai (metanas):

C(k) + H2O(d) CO(d) + H2(d)

CO(d) + H2O(d) CO2(d) + H2(d)

CH4(d) + H2O(d) CO(d) + 3 H2(d)

Vandenilis, kaip šalutinis produktas, gaunamas perdirbant naftą.

Cheminėse laboratorijose naudojami kitokie vandenilio gavimo būdai. Pramonei jie yra per brangūs. Vieną iš laboratorinių vandenilio gavimo būdų neseniai aptarėme – tai vandens elektrolizė (8.7 pav.). Kitas populiarus būdas – metalo reakcija su rūgštimi, pavyzdžiui:

Zn(k) + 2 H+(aq) Zn2+(aq) + H2(d)

Vandenilio junginiai

Dvinariai vandenilio junginiai, kuriuos jis sudaro vos ne su visais elementais, vadinami hidridais. Hidridus galima suskirstyti į tris grupes: kovalentinius, joninius ir metališkuosius. Kovalentiniais vadinami nemetalų hidridai, daugelis kurių susidaro tiesiogiai reaguojant vieninėms medžiagoms, pavyzdžiui:

H2(d) + Cl2(d) 2 HCl(d)

3 H2(d) + N2(d) 2 NH3(d)

Joniniai hidridai susidaro vandeniliui reaguojant su pačiais aktyviausiais metalais. Paprastai tai būna IA ir IIA grupės metalai. Šiuose junginiuose vandenilis yra sudaręs hidrido joną H- .

2 M(k) + H2(d) 2 MH(k) (čia M – bet kuris IA grupės metalas)

M(k) + H2(d) MH2(k) (čia M – Ca, Sr arba Ba)

Joniniai hidridai audringai reaguoja su vandeniu, susidaro H2(d). Kalcio hidridas CaH2 yra pilkšvos spalvos kieta medžiaga, naudojama meteorologiniams oro balionams pripildyti vandenilio:

CaH2(k) + 2 H2O Ca2+(aq) + 2 OH- (aq) + 2 H2(d)

Metališkuosius hidridus vandenilis sudaro su periodinės elementų lentelės viduryje (B grupėse) esančiais pereinamaisiais elementais. Viena iš būdingų metališkųjų hidridų savybių yra ta, kad daugelis jų yra nestechiometriniai junginiai, t.y. jie neturi tikslios formulės, metalo ir vandenilio molių santykis gali įvairuoti. Šiuose junginiuose vandenilis įsiskverbia į kai kurias metalo kristalo tuštumas ir lieka jose.

Vandenilio naudojimas

Prekyba vandeniliu nėra labai aktyvi. Didžiausi vandenilio vartotojai patys jį gamina ir čia pat suvartoja. Taip yra amoniako gamyklose, kurios suvartoja apie 42% viso pagaminamo vandenilio. Apie 38% vandenilio suvartojama perdirbant naftą. Čia jis gaunamas vienuose gamybos etapuose ir vartojamas kituose, pavyzdžiui, gaminant svarbiausią benzino sudedamąją dalį – izooktaną – iš 2,4,4-trimetil-2-penteno:

CH3 CH3 H H

½ katalizatorius ½ ½ ½

CH3 – C – C = C – CH3 + H2(d) ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ? CH3 – C – C – C – CH3

½ ½ ½ ½ ½ ½

CH3 H CH3 CH3 H CH3

2,4,4-trimetil-2-pentenas 2,4,4-trimetilpentenas, arba izooktanas

Vandenilio prijungimo prie molekulės dvigubojo ar trigubojo ryšio reakcijos vadinamos hidrinimo reakcijomis. Jos vyksta dalyvaujant katalizatoriui. Hidrinimo reakcijomis skystą oleino rūgštį C17H33COOH galima paversti kieta stearino rūgštimi C17H35COOH. Hidrinami aliejai (augalinės kilmės skysti riebalai) virsta kietais, tinkamais margarino gamybai.

Šiuo metu Jūs matote 55% šio straipsnio.
Matomi 619 žodžiai iš 1126 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.