4-Wodór TECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY


WODÓR

Najbardziej rozpowszechniony pierwiastek we wszechświecie 89 %.

Na ziemi około 1 %, ale około 15 % wszystkich atomów. Występuje przede wszystkim w stanie związanym. Woda i mine­rały typu hydraty. W atmosferze tylko ślady wodoru w stanie wolnym.

Właściwości fizyczne.

Bezbarwny gaz bez smaku i zapachu, słabo rozpuszczalny we wodzie. W normalnych warunkach cząsteczki H2. Tw = 20.4 K, łatwo dyfun­du­je. Dobre przewodnictwo cieplne. Inne izotopy:

2H = D (deuter 0,016 %), ciężka woda D2O, deuterowane odczynniki.

3H = T, tryt, promieniotwórczy, znakowanie odczyn­ników. t½ = 12.4 lata, emiter β (elektronów) 31T = 32He + -10β-

Otrzymywanie wodoru (metody laboratoryjne)

0x08 graphic
Reakcja metalu z kwasem Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2

0x08 graphic
Reakcja niektórych metali mających właściwości amfoteryczne z zasadami 2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 3H2

Napisz podobną reakcję Zn z NaOH.

0x08 graphic

Reakcja metalu z wodą 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

0x08 graphic
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2

0x08 graphic
0x08 graphic
Reakcje wodorków z wodą CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

jonowo H- + H2O = OH- + H2

Otrzymywanie wodoru (metody przemysłowe)

C + H2O = CO + H2 (1500 K) ΔH = 132 kJ · mol-1

i CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) ΔH = -42 kJ · mol-1 600K (konwersja gazu syntezowego, katalizator Fe-Cu), wymywanie CO2.

CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g) ΔH = 205 kJ · mol-1 (gaz syntezowy, katalizator niklowy)

Podczas krakingu węglowodorów w rafineriach

Elektroliza wody: a) z H2SO4 b) z NaOH

a) katoda 2H+(aq) + 2e = H2(g) anoda H2O(l) =½O2(g) + 2H+(aq) + 2e
b) H
2O(l) + 2e = H2(g) + 2OH-(aq) 2OH-(aq) = ½O2(g) + H2O(l) + 2e

Właściwości chemiczne.

Trwałe cząsteczki H2. H2 H + H ΔH = 436,0 kJ · mol-1 .

Jest to jedno z najsilniejszych wiązań pojedynczych. Dlatego w normalnych warunkach stosunkowo mało reaktywny. Podgrzany reaguje znacznie szybciej.

Reakcje H2

H2 → 2H+(aq) + 2e właściwości redukujące

a) mieszanina piorunująca 2H2 + O2 = 2H2O

b) redukcja tlenku miedzi (II) CuO + H2 = Cu + H2O

c) redukcja wodorem „in statu nascendi”- w chwili powstawania

KMnO4 w środowisku kwaśnym Mn(+7) + 5e = Mn(+2)

Zn + H2SO4 (rozcieńczony) = ZnSO4 + 2H (H2*)

2 KMnO4 + 3H2SO4 + 10H (5H2*) = K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O

KMnO4 w środowisku zasadowym Mn(+7) + e = Mn(+6)

2Al + 2KOH + 6H2O = 2K[Al(OH)4] + 6H (3H2*)

2 KMnO4 + 2KOH + 2H (H2*) = 2K2MnO4 + 2H2O

Napisz równanie tej reakcji w wersji jonowej.

Reakcje H2 + 2e = 2H- (-1) właściwości utleniające 2K + H2 = 2KH

H-. Bardzo silna zasada, bardzo silny reduktor.

0x08 graphic

Reakcje H2 - tworzenie nowych wiązań kowalencyjnych.

Zastosowanie wodoru.

a) Synteza amoniaku N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (katalizator żelazny)

ΔH = -92.4 kJ · mol-1 (50% produkcji) (Fe3O4 + K2O + Al2O3) + H2

b) Produkcja metanolu CO(g) + 2H2(g) CH3OH(c) (katalizator kobaltowy, proces „oxo”)

0x08 graphic
c) Uwodornianie tłuszczów (katalizator niklowy) - produkcja marga­ry­ny. H2(g) + ·····C==C····· (c) ·····CH—-CH····· (c)

d) Rafinerie

e) Hydrometalurgia np. Cu2+(H2O) + 2H2(g) = Cu(s) + 2H+( H2O)

f) Redukcja związków metali, tlenki Mo i W do metali w fazie stałej.

g) Synteza chlorowodoru Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g)

h) Paliwo rakietowe (ciekły wodór).

i) Spawanie - palniki tlenowodorowe.

Wodorki

Wodorki typu soli. Metale bloku s - wodorki typu soli, nielotne sub­stancje, nie prze­wo­dzące prądu w stanie stałym. Mają charakter wodor­kowy, czyli są do­norem jonu H- (d = 154 pm). Kationy M+ (li­tow­ce) lub M2+ (berylow­ce oprócz Be i Mg). Wodorki BeH2, MgH2 i AlH3 nie mają typowe­go cha­rakteru soli. Mają właściwości pośrednie między charakterem soli a charakterem wodorków cząsteczkowych (kowalencyjnych).

Synteza 2Li + H2 = 2LiH

Właściwości CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

Donor H- 4LiH + AlCl3 = Li[AlH4] + 3LiCl

Wodorki metaliczne. Przewodzą prąd elektryczny w stanie stałym. Zmienny skład stechiometryczny np. ZrHx (x = 1,30 - 1,75). łatwo od­dają wodór przy nieco podniesionej temperaturze. Potrafią gromadzić wodór (szczególnie Pd, tworząc PdHx, x > 1). Oczyszczanie wodoru przez przepuszczanie przez folię Ag-Pd

Wodorki kowalencyjne. Wszystkie pozostałe. EH4 (gazy), EH3 (gazy), H2E (woda - ciecz, pozostałe gazy), HE (fluorowodór - ciecz, t.w. 19oC, pozostałe gazy). HE - wyraźne właściwości kwasowe we wodzie.

NH3 i H2O wyraźne właściwości zasadowe Lewisa.

H2S, H2Se, H2Te wzrost właściwości kwasowych.

Napisz reakcję NH3 z wodą. Napisz reakcję NH3 z HBr.

1

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
3-Wiązania TECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
1-Wyklad TECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
7-makroukłady TECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
6-VSEPR TECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
8-tlen, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
13-fluorowceTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
9-termochemiaTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
10-wodaTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
11-dysocjacjaCHEM, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
15-azotowceTECHa, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
19-litowceTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
18-berylowceTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
17-borowceTECH, Technologia chemiczna PG, Chemia, I ROK, WYKŁADY, WYKŁADY
Konspekt2, Technoligia Chemiczna PWR, Chemia fizyczna, Wykład
Konspekt3, Technoligia Chemiczna PWR, Chemia fizyczna, Wykład
CHEMIA ORGANICZNA REAKCJE sciaga 111, Technologia chemiczna, 3 semestr, Chemia organiczna, wykłady
Konspekt1, Technoligia Chemiczna PWR, Chemia fizyczna, Wykład
Tłuszcze poniedziałek 12.00, Technologia chemiczna PG, Technologia Chemiczna PG, Sprawozdania IV rok

więcej podobnych podstron