Wodór (1)

■ Ponieważ spiny jądrowe są kwantowane, orto i para wodór istnieją na dwóch różnych stanach kwantowych

>\V rezultacie, będą się one między sobą różniły w wielu właściwościach.

rW szczególności te właściwości, które pociągają za sobą ciepło, takie jak entalpie, entropie i przewodnictwo cieplne będą wy kazywały istotne różnice w odniesieniu do para i orto wodoru

k Inne właściwości termodynamiczne będą się tylko nieznacznie różniły

Równowaga pomiędzy orlo i para wodorem jest funkcją temperatury.

Układ równowagowy orto-para wodór w funkcji temperatury

w temp pokojowej występuje mieszanina 75% orto-wodoru i 25% para-wodoru

wiway-PKttHnwnwtigi

I    -1

Temperatura |K|	pnra-wodor w % równowadze	AH [kJ/mol]
0	100.0	-1.0627
10	100.0
20	99.82
25	99.01
U)	97,02 j
35	93,43
40	88.73
50	77.05	-1.062
?5	51.86
100	38.62	•0,9710
150	28,60
200	25,97	•0.3302
.UH,	25.07	-0.0556 »
500 i wy isit	25,00
Wy«*ły - Piotr Kłrttenszwjn

Temperatura versus transformacja o-p

ę-Nlskic temperatury -dla danej próbki wodoru warunki równowagi orto-para wodoru nie są bardzo często realizowane ponieważ nie katalizowana konwersja tych dwóch form jest relatywnie bardzo wolna w niskich temperaturach

❖W wyższych temperaturach, gdzie może zachodzić dysocjacja cząsteczki, samo-konwersja zachodzi dużo szybciej, niemniej aby uzyskać układ równowagowy o określonym stosunku orto do para wodoru dla danej temperatury zajmuje to relatywnie dużo czasu

Układ równowagowy o stosunku orto do para wodoru równym 3:1 (z. jakim mamy do czynienia w¹ temperaturze pokojowej) nazywany jest normalnym wodorem Wykłady - Piotr OmemUJn

Zazwyczaj fizyczne właściwości podaje się dla normalnego wodoru i dla para-wodoru (20,4K)

o-H₂ «■+ p-H₂ AH = -1,66 kJ mol^-1

❖p-Hj jest niżej energetyczną formą wodoru

(w niskich temperaturach mamy prawie czysty p-H₂) w Stąd też konwersja o-H₂ do p-H₂ jest procesem egzotermicznym

Energia uwalniana przy transformacji ciekłego normalnego wodoru do układu zawierającego 90% p-H₂jest wystarczająca do wyparowania okolą 64% wyjściowej cieczy.

Wddad, ■ Piotr Kkkzensaejn

W konsekwencji poszukiwania katalizatorów pozwalających szybko przekształcić o-H₂ do p-H₂ '--hydroksy tlenek żelaza (III),

-    pierwiastki ziem rzadkich,

-    związki uranu,

-    węgiel aktywny

-    ale I silne pole magnetyczne podwyższa szybkość

konwersji o-H₂ do p-H₂

A jak będzie wyglądała relacja pomiędzy orto o para Deuterem- czy tak samo jak dla H₂ ?

Jest odwrotnie w niższych temperaturach bardziej

rozpowszechniony jest o-D₂

20 K - 97,9% o-D₂ ; 220K 66,66% o-D₂

wwudy - Piotr Klr«enwtejn

•    Wodór jest bardzo stabilna cząsteczką posiadającą ^energię wiązania = 436 kJ/mol (104 kcal/mol) stąd nie

jest szczególnie reaktywny w warunkach normalnych.

•    W wyższych temperaturach a w szczególności w obecności katalizatora H₂ ulega wielu reakcjom

r tworzy związki prawie ze wszystkimi pierwiastkami I to bardzo często w bezpośredniej reakcji pierwiastków.

DLACZEGO ?

Wytłumaczeniem jego zdolności do tworzenia związków z takimi chemicznie różnymi pierwiastkami jak pierwiastki alkaliczne, halogeny, metale przejściowe czy węgiel leży w jego średniej elektroujemności (2,20-PaUling).    - Piotr

Wykłady - Piotr Kirszensztejn

2