اکسیژن و خواص آن ترکیبات اکسیژن با هیدروژن. خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروژن

اتم هیدروژن دارد فرمول الکترونیکیخارجی (و تنها) سطح الکترونیکی 1 س 1 . از یک طرف، با حضور یک الکترون در سطح الکترونیکی بیرونی، اتم هیدروژن شبیه اتم های فلزات قلیایی است. با این حال، او، مانند هالوژن، تنها یک الکترون برای پر کردن سطح الکترونیکی خارجی ندارد، زیرا بیش از 2 الکترون را نمی توان در اولین سطح الکترونیکی قرار داد. به نظر می رسد که هیدروژن را می توان به طور همزمان در هر دو گروه اول و ماقبل آخر (هفتم) جدول تناوبی قرار داد، که گاهی اوقات در گزینه های مختلفسیستم دوره ای:

از نظر خواص هیدروژن به عنوان یک ماده ساده، هنوز اشتراکات بیشتری با هالوژن ها دارد. هیدروژن مانند هالوژن ها غیرفلزی است و مانند آنها مولکول های دو اتمی (H2) را تشکیل می دهد.

در شرایط عادی، هیدروژن یک ماده گازی و کم فعالیت است. فعالیت کم هیدروژن با استحکام بالای پیوند بین اتم‌های هیدروژن در مولکول توضیح داده می‌شود که برای شکستن آن به حرارت قوی یا استفاده از کاتالیزور یا هر دو به طور همزمان نیاز دارد.

برهمکنش هیدروژن با مواد ساده

با فلزات

از فلزات، هیدروژن فقط با قلیایی و خاک قلیایی واکنش می دهد! فلزات قلیایی شامل فلزات زیرگروه اصلی هستند گروه I(Li، Na، K، Rb، Cs، Fr)، و به فلزات قلیایی خاکی - فلزات زیر گروه اصلی گروه II، به جز بریلیم و منیزیم (Ca، Sr، Ba، Ra)

هنگامی که هیدروژن با فلزات فعال برهمکنش می کند، خاصیت اکسید کننده ای از خود نشان می دهد، به عنوان مثال. حالت اکسیداسیون آن را کاهش می دهد. در این حالت هیدریدهای فلزات قلیایی و قلیایی خاکی تشکیل می شود که ساختار یونی دارند. این واکنش با حرارت دادن صورت می گیرد:

لازم به ذکر است که برهمکنش با فلزات فعال تنها موردی است که هیدروژن مولکولی H 2 یک عامل اکسید کننده است.

با غیر فلزات

از غیر فلزات، هیدروژن فقط با کربن، نیتروژن، اکسیژن، گوگرد، سلنیوم و هالوژن واکنش می دهد!

کربن باید به عنوان گرافیت یا کربن آمورف درک شود، زیرا الماس یک اصلاح آلوتروپیک بسیار بی اثر کربن است.

هنگام تعامل با غیر فلزات، هیدروژن فقط می تواند عملکرد یک عامل کاهنده را انجام دهد، یعنی فقط حالت اکسیداسیون آن را افزایش دهد:

برهمکنش هیدروژن با مواد پیچیده

با اکسیدهای فلزی

هیدروژن با اکسیدهای فلزی که در محدوده فعالیت فلز تا آلومینیوم هستند (شامل) واکنش نمی دهد، با این حال، می تواند در هنگام گرم شدن، بسیاری از اکسیدهای فلزی را در سمت راست آلومینیوم کاهش دهد:

با اکسیدهای غیر فلزات

از میان اکسیدهای غیر فلزات، هیدروژن با گرم شدن با اکسیدهای نیتروژن، هالوژن و کربن واکنش نشان می دهد. از بین تمام برهمکنش های هیدروژن با اکسیدهای غیر فلزات، واکنش آن با مونوکسید کربن CO باید به ویژه مورد توجه قرار گیرد.

مخلوط CO و H 2 حتی نام خود را دارد - "گاز سنتز"، زیرا بسته به شرایط، محصولات صنعتی محبوبی مانند متانول، فرمالدئید و حتی هیدروکربن های مصنوعی را می توان از آن به دست آورد:

با اسیدها

هیدروژن با اسیدهای معدنی واکنش نمی دهد!

از میان اسیدهای آلی، هیدروژن فقط با اسیدهای غیراشباع، و همچنین با اسیدهای حاوی گروه‌های عاملی که می‌توانند توسط هیدروژن احیا شوند، واکنش می‌دهد، به ویژه گروه‌های آلدهید، کتو یا نیترو.

با نمک

در مورد محلول های آبی نمک ها، برهمکنش آنها با هیدروژن رخ نمی دهد. با این حال، هنگامی که هیدروژن از روی نمک های جامد برخی از فلزات با فعالیت متوسط ​​و کم عبور داده می شود، کاهش جزئی یا کامل آنها ممکن است، به عنوان مثال:

خواص شیمیایی هالوژن ها

عناصر شیمیایی گروه VIIA (F، Cl، Br، I، At)، و همچنین مواد ساده تشکیل شده توسط آنها، هالوژن نامیده می شوند. در اینجا و بیشتر در متن، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد، منظور ما از هالوژن ها فقط مواد ساده است.

همه هالوژن ها دارای ساختار مولکولی هستند که منجر به پایین آمدن نقطه ذوب و جوش این مواد می شود. مولکول های هالوژن دو اتمی هستند، یعنی. فرمول آنها را می توان در آن نوشت نمای کلیمثل هال 2

لازم به ذکر است که خاصیت فیزیکی خاص ید مانند توانایی آن است تصعیدیا به عبارت دیگر تصعید. تصعید، به پدیده ای گفته می شود که در آن ماده ای در حالت جامد هنگام گرم شدن ذوب نمی شود، اما با دور زدن فاز مایع، بلافاصله به حالت گازی تبدیل می شود.

ساختار الکترونیکی سطح انرژی خارجی یک اتم هر هالوژن به شکل ns 2 np 5 است که n تعداد دوره جدول تناوبی است که هالوژن در آن قرار دارد. همانطور که می بینید، تا لایه بیرونی هشت الکترونی، اتم های هالوژن فقط یک الکترون ندارند. از این رو، منطقی است که خواص عمدتا اکسید کننده هالوژن های آزاد را فرض کنیم، که در عمل نیز تایید شده است. همانطور که می دانید، الکترونگاتیوی غیر فلزات در هنگام حرکت به سمت زیر گروه کاهش می یابد و بنابراین فعالیت هالوژن ها به ترتیب زیر کاهش می یابد:

F 2> Cl 2> Br 2> I 2

برهمکنش هالوژن ها با مواد ساده

همه هالوژن ها بسیار واکنش پذیر هستند و با اکثر مواد ساده واکنش می دهند. با این حال، باید توجه داشت که فلوئور، به دلیل واکنش پذیری بسیار بالا، می تواند حتی با آن مواد ساده ای که هالوژن های دیگر نمی توانند با آنها واکنش نشان دهند، واکنش نشان دهد. این مواد ساده عبارتند از: اکسیژن، کربن (الماس)، نیتروژن، پلاتین، طلا و برخی گازهای نجیب (زنون و کریپتون). آن ها در حقیقت، فلوئور فقط با برخی از گازهای نجیب واکنش نمی دهد.

بقیه هالوژن ها، یعنی. کلر، برم و ید نیز مواد فعال هستند، اما کمتر از فلوئور فعال هستند. آنها تقریبا با تمام مواد ساده به جز اکسیژن، نیتروژن، کربن به شکل الماس، پلاتین، طلا و گازهای نجیب واکنش می دهند.

برهمکنش هالوژن ها با غیر فلزات

هیدروژن

وقتی همه هالوژن ها با هیدروژن واکنش می دهند، هالیدهای هیدروژنبا فرمول کلی HHal. در همان زمان، واکنش فلوئور با هیدروژن به طور خود به خود حتی در تاریکی شروع می شود و مطابق با معادله با انفجار ادامه می یابد:

واکنش کلر با هیدروژن را می توان با تابش شدید فرابنفش یا حرارت دادن آغاز کرد. همچنین با انفجار ادامه می یابد:

برم و ید فقط در صورت گرم شدن با هیدروژن واکنش می دهند و در عین حال واکنش با ید برگشت پذیر است:

فسفر

برهمکنش فلوئور با فسفر منجر به اکسیداسیون فسفر به بالاترین حالت اکسیداسیون (+5) می شود. در این مورد، تشکیل پنتا فلوراید فسفر رخ می دهد:

هنگامی که کلر و برم با فسفر تعامل دارند، می توان هالیدهای فسفر را هم در حالت اکسیداسیون + 3 و هم در حالت اکسیداسیون + 5 به دست آورد، که به نسبت واکنش دهنده ها بستگی دارد:

در این حالت، در مورد فسفر سفید در فضایی از فلوئور، کلر یا برم مایع، واکنش خود به خود شروع می شود.

برهمکنش فسفر با ید می تواند منجر به تشکیل تنها تریودید فسفر شود که دلیل آن توانایی اکسیداسیون بسیار کمتری نسبت به سایر هالوژن ها است:

خاکستری

فلوئور گوگرد را به بالاترین حالت اکسیداسیون +6 اکسید می کند و هگزا فلوراید گوگرد را تشکیل می دهد:

کلر و برم با گوگرد واکنش می دهند و ترکیبات حاوی گوگرد را در حالت های اکسیداسیون بسیار غیرمعمول 1+ و 2+ تشکیل می دهند. این تعاملات بسیار خاص هستند و برای قبولی در امتحاندر شیمی، توانایی نوشتن معادلات این برهمکنش ها ضروری نیست. بنابراین، سه معادله زیر برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است:

برهمکنش هالوژن ها با فلزات

همانطور که در بالا ذکر شد، فلوئور توانایی واکنش با تمام فلزات، حتی فلزات غیرفعال مانند پلاتین و طلا را دارد:

بقیه هالوژن ها با تمام فلزات به جز پلاتین و طلا واکنش می دهند:

واکنش هالوژن ها با مواد پیچیده

واکنش های جایگزینی با هالوژن ها

هالوژن های فعال تر، به عنوان مثال. عناصر شیمیایی که بالاتر در جدول تناوبی قرار دارند می توانند هالوژن های کمتر فعال را از اسیدهای هیدروهالیک و هالیدهای فلزی که تشکیل می دهند جابجا کنند:

به طور مشابه، برم و ید گوگرد را از محلول های سولفید و یا سولفید هیدروژن جابجا می کنند:

کلر عامل اکسید کننده قوی تری است و سولفید هیدروژن را در محلول آبی خود نه به گوگرد، بلکه به اسید سولفوریک اکسید می کند.

برهمکنش هالوژن ها با آب

آب در فلوئور با شعله آبی مطابق با معادله واکنش می سوزد:

برم و کلر با آب متفاوت از فلوئور واکنش می دهند. اگر فلوئور به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل کند، کلر و برم در آب نامتناسب می شوند و مخلوطی از اسیدها را تشکیل می دهند. در این مورد، واکنش ها برگشت پذیر هستند:

برهمکنش ید با آب به حدی ناچیز رخ می دهد که می توان از آن غفلت کرد و فرض کرد که واکنش اصلا ادامه نمی یابد.

برهمکنش هالوژن ها با محلول های قلیایی

فلوئور، هنگام تعامل با محلول آبی قلیایی، دوباره به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند:

توانایی نوشتن این معادله برای قبولی در امتحان الزامی نیست. کافی است واقعیت احتمال وجود چنین برهمکنشی و نقش اکسیداتیو فلوئور در این واکنش را بدانیم.

بر خلاف فلوئور، سایر هالوژن های موجود در محلول های قلیایی نامتناسب هستند، یعنی به طور همزمان حالت اکسیداسیون خود را افزایش و کاهش می دهند. در این حالت در مورد کلر و برم بسته به دما جریان در دو جهت مختلف امکان پذیر است. به طور خاص، در سرما، واکنش ها به شرح زیر است:

و هنگام گرم شدن:

ید با قلیاها منحصراً طبق گزینه دوم واکنش می دهد، یعنی. با تشکیل یدات، زیرا هیپویدیت نه تنها هنگام گرم شدن، بلکه در دمای معمولی و حتی در هوای سرد پایدار نیست.

هیدروژن H فراوان ترین عنصر در کیهان (حدود 75٪ جرم)، در زمین - نهمین عنصر فراوان است. مهمترین ترکیب طبیعی هیدروژن آب است.
هیدروژن در جدول تناوبی رتبه اول را دارد (Z = 1). این ساده ترین ساختار اتمی را دارد: هسته یک اتم - 1 پروتون، احاطه شده توسط یک ابر الکترونی، متشکل از 1 الکترون.
تحت برخی شرایط، هیدروژن خواص فلزی را نشان می دهد (الکترون را رها می کند)، در برخی دیگر - غیر فلزی (الکترون را می پذیرد).
ایزوتوپ های هیدروژن در طبیعت یافت می شوند: 1H - پروتیوم (هسته از یک پروتون تشکیل شده است)، 2H - دوتریوم (D - هسته از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است)، 3H - تریتیوم (T - هسته شامل یک پروتون و دو نوترون).

ماده ساده هیدروژن

یک مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده است که توسط یک پیوند کووالانسی غیر قطبی به هم متصل شده اند.
مشخصات فیزیکی.هیدروژن گازی بی رنگ، بی بو، بی مزه و غیر سمی است. مولکول هیدروژن قطبی نیست. بنابراین نیروهای برهمکنش بین مولکولی در هیدروژن گازی کم است. این خود را در دمای پایینجوش (-252.6 0С) و ذوب (-259.2 0С).
هیدروژن سبکتر از هوا است، D (توسط هوا) = 0.069; کمی در آب حل می شود (100 حجم H2O 2 حجم H2 را حل می کند). بنابراین، وقتی هیدروژن در آزمایشگاه تولید می شود، می توان با روش های جابجایی هوا یا آب جمع آوری کرد.

تولید هیدروژن

در آزمایشگاه:

1-اثر اسیدهای رقیق روی فلزات:
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. برهمکنش قلیایی و فلزات u-zبا آب:
Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3. هیدرولیز هیدریدها: هیدریدهای فلزی به راحتی توسط آب تجزیه می شوند و قلیایی و هیدروژن مربوطه را تشکیل می دهند:
NaH + H 2 O → NaOH + H 2
CaH 2 + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + 2H 2

4. اثر قلیاها بر روی یا آلومینیوم یا سیلیکون:
2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2
Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. الکترولیز آب. برای افزایش رسانایی الکتریکی آب، یک الکترولیت به آن اضافه می شود، به عنوان مثال NaOH، H 2 SO 4 یا Na 2 SO 4. در کاتد، 2 حجم هیدروژن تشکیل می شود، در آند - 1 حجم اکسیژن.
2H 2 O → 2H 2 + O 2

تولید صنعتی هیدروژن

1. تبدیل متان با بخار، Ni 800 درجه سانتیگراد (ارزانترین):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

در مجموع:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. بخار آب از طریق کک قرمز داغ در 1000 о C:
C + H 2 O → CO + H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

مونوکسید کربن (IV) به دست آمده توسط آب جذب می شود و از این طریق 50 درصد هیدروژن صنعتی به دست می آید.

3. حرارت دادن متان تا دمای 350 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیزور آهن یا نیکل:
CH 4 → C + 2H 2

4. با الکترولیز محلول های آبی KCl یا NaCl به عنوان یک محصول جانبی:
2Н 2 О + 2 NaCl → Cl 2 + H 2 + 2 NaOH

خواص شیمیایی هیدروژن

• در ترکیبات، هیدروژن همیشه تک ظرفیتی است. با حالت اکسیداسیون +1 مشخص می شود، اما در هیدریدهای فلزی -1 است.
• مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده است. ظهور پیوند بین آنها با تشکیل یک جفت الکترون تعمیم یافته H: H یا H 2 توضیح داده می شود.
• به دلیل این تعمیم الکترون ها، مولکول H2 از نظر انرژی پایدارتر از اتم های منفرد است. برای شکستن یک مولکول به اتم در 1 مول هیدروژن، باید انرژی 436 کیلوژول خرج شود: Н 2 = 2Н، ∆H ° = 436 کیلوژول / مول.
• این موضوع فعالیت نسبتاً کم هیدروژن مولکولی را در دماهای معمولی توضیح می دهد.
• با بسیاری از غیر فلزات، هیدروژن ترکیبات گازی مانند RH 4، RH 3، RH 2، RH را تشکیل می دهد.

1) هالیدهای هیدروژن را با هالوژن تشکیل می دهد:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
در همان زمان، با فلوئور منفجر می شود، با کلر و برم فقط در صورت روشن شدن یا گرم شدن واکنش می دهد و با ید فقط زمانی که گرم می شود.

2) با اکسیژن:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
با انتشار گرما در دماهای معمولی، واکنش به آرامی، بالای 550 درجه سانتیگراد - با یک انفجار ادامه می یابد. مخلوطی از 2 حجم H 2 و 1 حجم O 2 گاز انفجاری نامیده می شود.

3) هنگامی که گرم می شود، به شدت با گوگرد واکنش نشان می دهد (بسیار دشوارتر با سلنیوم و تلوریم):
H 2 + S → H 2 S (سولفید هیدروژن)،

4) با نیتروژن با تشکیل آمونیاک فقط روی کاتالیزور و در دما و فشار بالا:
ЗН 2 + N 2 → 2NН 3

5) با کربن در دماهای بالا:
2H 2 + C → CH 4 (متان)

6) با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی هیدریدها را تشکیل می دهد (هیدروژن یک عامل اکسید کننده است):
Н 2 + 2Li → 2LiH
در هیدریدهای فلزی، یون هیدروژن دارای بار منفی است (حالت اکسیداسیون -1)، یعنی هیدرید Na + H - مانند کلرید Na + Cl - ساخته شده است.

با مواد پیچیده:

7) با اکسیدهای فلزی (برای احیای فلزات استفاده می شود):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) با مونوکسید کربن (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
سنتز - گاز (مخلوط هیدروژن و مونوکسید کربن) دارای اهمیت است اهمیت عملی، mk، بسته به دما، فشار و کاتالیزور، ترکیبات آلی مختلفی تشکیل می شود، به عنوان مثال HCHO، CH 3 OH و غیره.

9) هیدروکربن های غیر اشباع با هیدروژن واکنش داده و به هیدروکربن های اشباع تبدیل می شوند:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n + 2.

10.1 هیدروژن

نام «هیدروژن» هم به یک عنصر شیمیایی و هم به یک ماده ساده اشاره دارد. عنصر هیدروژناز اتم های هیدروژن تشکیل شده است. ماده ساده هیدروژناز مولکول های هیدروژن تشکیل شده است.

الف) عنصر شیمیایی هیدروژن

در سری طبیعی عناصر، عدد ترتیبی هیدروژن 1 است. در سیستم عناصر، هیدروژن در دوره اول در گروه IA یا VIIA قرار دارد.

هیدروژن یکی از فراوان ترین عناصر روی زمین است. کسر مولی اتم های هیدروژن در جو، هیدروسفر و لیتوسفر زمین (همه اینها را پوسته زمین می نامند) 0.17 است. در آب، بسیاری از مواد معدنی، نفت، گاز طبیعی، گیاهان و حیوانات یافت می شود. بدن انسان به طور متوسط ​​حدود 7 کیلوگرم هیدروژن دارد.

سه ایزوتوپ هیدروژن وجود دارد:
الف) هیدروژن سبک - پروتیوم,
ب) هیدروژن سنگین - دوتریوم(د)
ج) هیدروژن فوق سنگین - تریتیوم(T).

تریتیوم یک ایزوتوپ ناپایدار (رادیواکتیو) است، بنابراین عملاً در طبیعت وجود ندارد. دوتریوم پایدار است، اما مقدار بسیار کمی از آن: w D = 0.015٪ (از جرم تمام هیدروژن زمینی). بنابراین، جرم اتمی هیدروژن با 1 D (1.00794 D) بسیار کمی متفاوت است.

ب) اتم هیدروژن

از جانب فصل های قبلیدرس شیمی، شما قبلاً ویژگی های زیر اتم هیدروژن را می دانید:

قابلیت های ظرفیت اتم هیدروژن با حضور یک الکترون در یک اوربیتال تک ظرفیتی تعیین می شود. انرژی یونیزه شدن بالا باعث می شود اتم هیدروژن مستعد رها کردن الکترون نباشد و انرژی نه چندان زیاد تمایل به الکترون منجر به تمایل خفیف به پذیرش آن می شود. در نتیجه، در سیستم های شیمیایی تشکیل کاتیون H غیرممکن است و ترکیبات با آنیون H بسیار پایدار نیستند. بنابراین، برای اتم هیدروژن، بیشترین مشخصه تشکیل یک پیوند کووالانسی با اتم های دیگر به دلیل یک الکترون جفت نشده آن است. و در صورت تشکیل آنیون و در صورت تشکیل پیوند کووالانسی اتم هیدروژن تک ظرفیتی است.
در یک ماده ساده، حالت اکسیداسیون اتم‌های هیدروژن صفر است، در اکثر ترکیبات، هیدروژن حالت اکسیداسیون + I را نشان می‌دهد و تنها در هیدریدهایی که کمترین عنصر الکترومنفی هیدروژن را دارند، حالت اکسیداسیون -I دارد.
اطلاعات مربوط به قابلیت های ظرفیت اتم هیدروژن در جدول 28 آورده شده است. وضعیت ظرفیت اتم هیدروژن که توسط یک پیوند کووالانسی به هر اتمی متصل شده است در جدول با نماد "H-" نشان داده شده است.

جدول 28.قابلیت های ظرفیت اتم هیدروژن

وضعیت ظرفیت				نمونه هایی از مواد شیمیایی
			من 0 -من	HCl، H2O، H2S، NH3، CH4، C2H6، NH4Cl، H2SO4، NaHCO3، KOH H 2 B 2 H 6، SiH 4، GeH 4
				NaH، KH، CaH 2، BaH 2

ج) مولکول هیدروژن

مولکول هیدروژن دو اتمی H 2 زمانی تشکیل می شود که اتم های هیدروژن با تنها پیوند کووالانسی ممکن برای آنها متصل شوند. پیوند توسط مکانیسم مبادله تشکیل می شود. با توجه به همپوشانی ابرهای الکترونی، این پیوند s است (شکل 10.1 آ). از آنجایی که اتم ها یکسان هستند، پیوند غیر قطبی است.

فاصله بین اتمی (به طور دقیق تر، فاصله بین اتمی تعادل، زیرا اتم ها ارتعاش می کنند) در یک مولکول هیدروژن r(H – H) = 0.74 A (شکل 10.1 v) که بسیار کمتر از مجموع شعاع های مداری (1.06 A) است. در نتیجه، ابرهای الکترونی اتم‌های پیوندی عمیقاً همپوشانی دارند (شکل 10.1). ب) و پیوند در مولکول هیدروژن قوی است. این نیز با مقدار نسبتاً بزرگ انرژی اتصال (454 کیلوژول در مول) مشهود است.
اگر شکل مولکول را با سطح مرزی (مشابه سطح مرزی ابر الکترونی) مشخص کنیم، می‌توان گفت که مولکول هیدروژن شکل یک کره کمی تغییر شکل (کشیده) دارد (شکل 10.1). جی).

د) هیدروژن (ماده)

در شرایط عادی، هیدروژن گازی بی رنگ و بی بو است. در نه مقادیر زیادغیر سمی است هیدروژن جامد در دمای 14 کلوین (259- درجه سانتیگراد) ذوب می شود و هیدروژن مایع در دمای 20 کلوین (253- درجه سانتیگراد) می جوشد. نقطه ذوب و جوش کم، محدوده دمایی بسیار کوچک برای وجود هیدروژن مایع (فقط 6 درجه سانتیگراد)، و همچنین مقادیر کمی گرمای مولی همجوشی (0.117 کیلوژول در مول) و تبخیر (0.903 کیلوژول در مول) نشان می دهد که پیوندهای بین مولکولی در هیدروژن بسیار ضعیف است.
چگالی هیدروژن r (H2) = (2 گرم در مول):( 22.4 لیتر در مول) = 0.0893 گرم در لیتر. برای مقایسه: میانگین چگالی هوا 1.29 گرم در لیتر است. یعنی هیدروژن 14.5 برابر سبکتر از هوا است. عملاً در آب نامحلول است.
در دمای اتاقهیدروژن غیر فعال است، اما هنگامی که گرم می شود با بسیاری از مواد واکنش می دهد. در این واکنش ها، اتم های هیدروژن می توانند هم حالت اکسیداسیون خود را افزایش و هم کاهش دهند: Н 2 + 2 ه- = 2Н -I، Н 2 - 2 ه- = 2H + I.
در حالت اول، هیدروژن یک عامل اکسید کننده است، به عنوان مثال، در واکنش با سدیم یا کلسیم: 2Na + H 2 = 2NaH، ( تی) Ca + H 2 = CaH 2. ( تی)
اما خواص کاهشی هیدروژن مشخص تر است: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O، ( تی)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O. ( تی)
هنگامی که گرم می شود، هیدروژن نه تنها توسط اکسیژن، بلکه توسط برخی از غیر فلزات دیگر، به عنوان مثال، فلوئور، کلر، گوگرد و حتی نیتروژن اکسید می شود.
در آزمایشگاه، هیدروژن در نتیجه واکنش به دست می آید

Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2.

به جای روی می توان از آهن، آلومینیوم و برخی فلزات دیگر و به جای اسید سولفوریک از برخی اسیدهای رقیق دیگر استفاده کرد. هیدروژن حاصل در یک لوله آزمایش با روش جابجایی آب جمع آوری می شود (شکل 10.2 را ببینید). ب) یا به سادگی در یک فلاسک معکوس (شکل 10.2 آ).

در صنعت، هیدروژن به مقدار زیادی از گاز طبیعی (عمدتاً متان) با برهمکنش آن با بخار آب در دمای 800 درجه سانتیگراد در حضور کاتالیزور نیکل به دست می آید:

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ( تی، نی)

یا زغال سنگ در دمای بالا با بخار آب تصفیه می شود:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. ( تی)

هیدروژن خالص با تجزیه آب از آب بدست می آید شوک الکتریکی(در معرض الکترولیز):

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (الکترولیز).

ه) ترکیبات هیدروژنی

هیدریدها (ترکیبات دوتایی حاوی هیدروژن) به دو نوع اصلی تقسیم می شوند:
الف) فرار هیدریدهای (مولکولی)،
ب) هیدریدهای نمک مانند (یونی).
عناصر IVA - VIIA از گروه ها و بور هیدریدهای مولکولی را تشکیل می دهند. از این میان، فقط هیدریدهای عناصری که غیرفلزها را تشکیل می دهند پایدار هستند:

B 2 H 6؛ CH 4; NH 3; H 2 O; HF
SiH 4؛ PH 3؛ H 2 S; HCl
AsH 3; H 2 Se; HBr
H 2 Te; سلام
به استثنای آب، همه این ترکیبات در دمای اتاق، مواد گازی هستند، از این رو نام آنها - "هیدریدهای فرار" است.
برخی از عناصر تشکیل دهنده غیر فلزات نیز در هیدریدهای پیچیده تر یافت می شوند. به عنوان مثال، کربن ترکیباتی با فرمول کلی C را تشکیل می دهد n H 2 n+2، C n H 2 n، سی n H 2 n-2 و دیگران، جایی که nمی تواند بسیار بزرگ باشد (این ترکیبات توسط شیمی آلی مورد مطالعه قرار می گیرند).
هیدریدهای یونی شامل هیدریدهای قلیایی، عناصر قلیایی خاکی و منیزیم هستند. بلورهای این هیدریدها از آنیون های H و کاتیون های فلزی در بالاترین حالت اکسیداسیون Me یا Me 2 (بسته به گروه سیستم عناصر) تشکیل شده است.

LiH
NaH	MgH 2
KH	CaH 2
RbH	SrH 2
CsH	BaH 2

هم هیدریدهای یونی و هم تقریباً همه هیدریدهای مولکولی (به استثنای H2O و HF) عوامل کاهنده هستند، اما هیدریدهای یونی خواص کاهشی بسیار قوی‌تری از هیدریدهای مولکولی نشان می‌دهند.
علاوه بر هیدریدها، هیدروژن بخشی از هیدروکسیدها و برخی نمکها است. در فصل های بعدی با خواص این ترکیبات هیدروژنی پیچیده تر آشنا خواهید شد.
مصرف کنندگان اصلی هیدروژن تولید شده در صنعت کارخانه های آمونیاک و کودهای نیتروژنیکه در آن آمونیاک مستقیماً از نیتروژن و هیدروژن بدست می آید:

N 2 + 3H 2 2NH 3 ( آر, تی، Pt - کاتالیزور).

در مقادیر زیاد، هیدروژن برای به دست آوردن متیل الکل (متانول) با واکنش 2H 2 + CO = CH 3 OH ( تیکاتالیزور ZnO) و همچنین در تولید هیدروژن کلرید که مستقیماً از کلر و هیدروژن به دست می آید:

H 2 + Cl 2 = 2HCl.

گاهی اوقات هیدروژن در متالورژی به عنوان یک عامل کاهنده در تولید فلزات خالص استفاده می شود، به عنوان مثال: Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O.

1. هسته های الف) پروتیوم، ب) دوتریوم، ج) تریتیوم کدامند؟
2. انرژی یونیزاسیون اتم هیدروژن را با انرژی یونیزاسیون اتم های سایر عناصر مقایسه کنید. هیدروژن به کدام عنصر نزدیک به این مشخصه است؟
3. همین کار را برای انرژی میل ترکیبی الکترون انجام دهید
4. جهت قطبش پیوند کووالانسی و حالت اکسیداسیون هیدروژن را در ترکیبات مقایسه کنید: الف) BeH 2، CH 4، NH 3، H 2 O، HF. ب) CH 4، SiH 4، GeH 4.
5. ساده ترین فرمول مولکولی، ساختاری و مکانی هیدروژن را بنویسید. کدام یک بیشتر استفاده می شود؟
6. اغلب گفته می شود: «هیدروژن از هوا سبک تر است». این یعنی چی؟ چه زمانی می توان این عبارت را به معنای واقعی کلمه گرفت و چه زمانی نه؟
7. فرمول های ساختاری هیدریدهای پتاسیم و کلسیم و همچنین آمونیاک، سولفید هیدروژن و هیدروژن برومید را بسازید.
8. با دانستن گرمای مولی همجوشی و تبخیر هیدروژن، مقادیر کمیت های خاص مربوطه را تعیین کنید.
9. برای هر یک از چهار واکنشی که خصوصیات شیمیایی پایه هیدروژن را نشان می دهد، یک تعادل الکترونیکی ایجاد کنید. به عوامل اکسید کننده و کاهنده توجه کنید.
10. جرم روی مورد نیاز برای بدست آوردن 4.48 لیتر هیدروژن را به روش آزمایشگاهی تعیین کنید.
11. جرم و حجم هیدروژنی را که می توان از مخلوط 30 مترمکعبی متان و بخار آب، با نسبت حجمی 1: 2، با بازده 80 درصد بدست آورد، تعیین کنید.
12. معادلات واکنش های رخ داده در برهمکنش هیدروژن a) با فلوئور، ب) با گوگرد را بسازید.
13. طرح های واکنش زیر خواص شیمیایی اصلی هیدریدهای یونی را نشان می دهد:

الف) MH + O 2 MOH ( تی) ب) MH + Cl 2 MCl + HCl ( تی);
ج) MH + H 2 O MOH + H 2; د) MH + HCl (p) MCl + H 2
در اینجا M لیتیوم، سدیم، پتاسیم، روبیدیم یا سزیم است. اگر M سدیم باشد معادلات واکنش های مربوطه را بنویسید. خواص شیمیایی هیدرید کلسیم را با معادلات واکنش نشان دهید.
14. با استفاده از روش تعادل الکترونیکی، معادلات واکنش های زیر را بنویسید تا خواص احیایی برخی از هیدریدهای مولکولی را نشان دهید:
الف) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( تی) ب) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( تی) ج) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( تی).

10.2 اکسیژن

همانطور که در مورد هیدروژن، کلمه "اکسیژن" هم نام یک عنصر شیمیایی و هم یک ماده ساده است. علاوه بر یک ماده ساده " اکسیژن"(دی‌اکسیژن) عنصر شیمیایی اکسیژن، ماده ساده دیگری به نام « ازن"(تری اکسیژن). اینها تغییرات آلوتروپیک اکسیژن هستند. ماده اکسیژن از مولکول های اکسیژن O 2 و ماده ازن از مولکول های ازن O 3 تشکیل شده است.

الف) عنصر شیمیایی اکسیژن

در ردیف طبیعی عناصر، عدد ترتیبی اکسیژن 8 است. در سیستم عناصر، اکسیژن در دوره دوم در گروه VIA قرار دارد.
اکسیژن فراوان ترین عنصر روی زمین است. در پوسته زمین، هر اتم دوم یک اتم اکسیژن است، یعنی کسر مولی اکسیژن در جو، هیدروسفر و لیتوسفر زمین حدود 50 درصد است. اکسیژن (ماده) - جزءهوا کسر حجمی اکسیژن در هوا 21 درصد است. اکسیژن (یک عنصر) بخشی از آب، بسیاری از مواد معدنی و همچنین گیاهان و حیوانات است. بدن انسان به طور متوسط ​​43 کیلوگرم اکسیژن دارد.
اکسیژن طبیعی از سه ایزوتوپ (16 O، 17 O و 18 O) تشکیل شده است که سبک ترین ایزوتوپ 16 O فراوان ترین آنهاست بنابراین جرم اتمی اکسیژن نزدیک به 16 D (15.9994 D) است.

ب) اتم اکسیژن

با ویژگی های زیر اتم اکسیژن آشنا هستید.

جدول 29.ظرفیت اتم اکسیژن

وضعیت ظرفیت				نمونه هایی از مواد شیمیایی
				Al 2 O 3، Fe 2 O 3، Cr 2 O 3 *
			-II -من 0 + من + II	H 2 O ، SO 2 ، SO 3 ، CO 2 ، SiO 2 ، H 2 SO 4 ، HNO 2 ، HClO 4 ، COCl 2 ، H 2 O 2 O 2 ** O 2 F 2 از 2
				NaOH، KOH، Ca (OH) 2، Ba (OH) 2 Na 2 O 2، K 2 O 2، CaO 2، BaO 2
				Li 2 O ، Na 2 O ، MgO ، CaO ، BaO ، FeO ، La 2 O 3

* این اکسیدها را می توان ترکیبات یونی نیز در نظر گرفت.
** اتم های اکسیژن در یک مولکول در یک وضعیت ظرفیت معین نیستند. این فقط یک نمونه از یک ماده با حالت اکسیداسیون اتم های اکسیژن برابر با صفر است
انرژی یونیزاسیون بالا (مانند هیدروژن) تشکیل یک کاتیون ساده از اتم اکسیژن را حذف می کند. انرژی میل ترکیبی الکترون بسیار زیاد است (تقریباً دو برابر هیدروژن)، که تمایل بیشتری را برای اتم اکسیژن برای اتصال الکترون‌ها و توانایی تشکیل آنیون‌های O 2A ایجاد می‌کند. اما انرژی میل ترکیبی الکترون برای اتم اکسیژن هنوز کمتر از اتم های هالوژن و حتی سایر عناصر گروه VIA است. بنابراین، آنیون های اکسیژن ( یون های اکسید) فقط در ترکیبات اکسیژن با عناصری وجود دارد که اتمهای آنها به راحتی الکترون اهدا می کنند.
با اجتماعی کردن دو الکترون جفت نشده، یک اتم اکسیژن می تواند دو پیوند کووالانسی تشکیل دهد. به دلیل عدم امکان تحریک، دو جفت الکترون تنها می توانند وارد برهمکنش دهنده-گیرنده شوند. بنابراین، بدون در نظر گرفتن تعدد پیوند و هیبریداسیون، اتم اکسیژن می تواند در یکی از پنج حالت ظرفیت باشد (جدول 29).
مشخصه ترین اتم اکسیژن حالت ظرفیت با دبلیو k = 2، یعنی تشکیل دو پیوند کووالانسی به دلیل دو الکترون جفت نشده.
الکترونگاتیوی بسیار بالای اتم اکسیژن (بالاتر - فقط برای فلوئور) منجر به این واقعیت می شود که در اکثر ترکیبات آن اکسیژن حالت اکسیداسیون -II دارد. موادی وجود دارند که در آنها اکسیژن مقادیر دیگری از حالت اکسیداسیون را نشان می دهد که برخی از آنها در جدول 29 به عنوان نمونه نشان داده شده است و پایداری مقایسه ای در شکل نشان داده شده است. 10.3.

ج) مولکول اکسیژن

به طور تجربی ثابت شده است که مولکول اکسیژن دو اتمی O 2 حاوی دو الکترون جفت نشده است. با استفاده از روش پیوندهای ظرفیت نمی توان چنین ساختار الکترونیکی این مولکول را توضیح داد. با این وجود، پیوند موجود در مولکول اکسیژن از نظر خواص نزدیک به کووالانسی است. مولکول اکسیژن غیر قطبی است. فاصله بین اتمی ( r o – o = 1.21 A = 121 نانومتر) کمتر از فاصله بین اتم هایی است که توسط یک پیوند ساده به هم متصل شده اند. انرژی اتصال مولی بسیار زیاد است و به 498 کیلوژول در مول می رسد.

د) اکسیژن (ماده)

در شرایط عادی اکسیژن گازی بی رنگ و بی بو است. اکسیژن جامد در دمای 55 کلوین (218- درجه سانتیگراد) ذوب می شود و اکسیژن مایع در دمای 90 کلوین (183- درجه سانتیگراد) می جوشد.
پیوندهای بین مولکولی در اکسیژن جامد و مایع تا حدودی قوی تر از هیدروژن هستند، همانطور که در محدوده دمایی وسیع تر برای وجود اکسیژن مایع (36 درجه سانتیگراد) و بالاتر از هیدروژن، گرمای مولی همجوشی (0.446 کیلوژول در مول) و تبخیر (6، 83 کیلوژول / مول).
اکسیژن کمی در آب محلول است: در دمای 0 درجه سانتیگراد، تنها 5 حجم اکسیژن (گاز!) در 100 حجم آب (مایع!) حل می شود.
تمایل زیاد اتم‌های اکسیژن به اتصال الکترون‌ها و الکترونگاتیوی بالا منجر به این واقعیت می‌شود که اکسیژن فقط خواص اکسید کننده را از خود نشان می‌دهد. این خواص به ویژه در دماهای بالا مشخص می شود.
اکسیژن با بسیاری از فلزات واکنش می دهد: 2Ca + O 2 = 2CaO، 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( تی);
غیر فلزات: C + O 2 = CO 2، P 4 + 5O 2 = P 4 O 10،
و مواد پیچیده: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O، 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2.

اغلب، در نتیجه چنین واکنش هایی، اکسیدهای مختلفی به دست می آید (به فصل II § 5 مراجعه کنید)، اما فلزات قلیایی فعال، به عنوان مثال سدیم، با احتراق به پراکسید تبدیل می شوند:

2Na + O 2 = Na 2 O 2.

فرمول ساختاری پراکسید سدیم حاصله (Na) 2 (O-O).
یک ترکش در حال دود شدن، که در اکسیژن قرار می گیرد، شعله ور می شود. این یک راه راحت و آسان برای تشخیص اکسیژن خالص است.
در صنعت، اکسیژن از هوا با یکسو کردن (تقطیر پیچیده) و در آزمایشگاه با قرار دادن برخی از ترکیبات حاوی اکسیژن در معرض تجزیه حرارتی به دست می‌آید، به عنوان مثال:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 درجه سانتیگراد).
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 درجه سانتیگراد، MnO 2 - کاتالیزور).
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 درجه سانتیگراد)
و علاوه بر این، با تجزیه کاتالیزوری پراکسید هیدروژن در دمای اتاق: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (MnO 2 -کاتالیزور).
از اکسیژن خالص در صنعت برای تشدید فرآیندهایی که در آن اکسیداسیون رخ می دهد و ایجاد شعله با دمای بالا استفاده می شود. در موشک، از اکسیژن مایع به عنوان اکسید کننده استفاده می شود.
اکسیژن برای حفظ حیات گیاهان، حیوانات و انسان ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در شرایط عادی، انسان اکسیژن کافی برای تنفس دارد. اما در شرایطی که هوای کافی وجود ندارد یا اصلاً وجود ندارد (در هواپیما، در حین عملیات غواصی، در سفینه های فضاییو غیره)، ویژه مخلوط های گازیحاوی اکسیژن از اکسیژن در پزشکی برای بیماری هایی که باعث مشکل در تنفس می شوند نیز استفاده می شود.

ه) ازن و مولکول های آن

ازن O 3 دومین تغییر آلوتروپیک اکسیژن است.
مولکول ازن سه اتمی دارای ساختاری زاویه‌دار در وسط دو ساختار است که با فرمول‌های زیر نشان داده می‌شود:

ازن یک گاز آبی تیره با بوی تند است. به دلیل فعالیت اکسیداتیو قوی، سمی است. ازن یک و نیم برابر "سنگین"تر از اکسیژن و کمی بیشتر از اکسیژن است، ما در آب حل خواهیم شد.
ازن در اتمسفر از اکسیژن در طی تخلیه الکتریکی رعد و برق تشکیل می شود:

3O 2 = 2O 3 ().

در دمای معمولی، ازن به آرامی به اکسیژن تبدیل می شود و هنگامی که گرم می شود، این فرآیند با انفجار ادامه می یابد.
ازن در به اصطلاح "لایه اوزون" جو زمین وجود دارد و از تمام زندگی روی زمین در برابر اثرات مضر تابش خورشید محافظت می کند.
در برخی شهرها از ازن به جای کلر برای ضدعفونی (ضد آلودگی) آب آشامیدنی استفاده می شود.

فرمول های ساختاری مواد زیر را رسم کنید: OF 2، H 2 O، H 2 O 2، H 3 PO 4، (H 3 O) 2 SO 4، BaO، BaO 2، Ba (OH) 2. این مواد را نام ببرید. حالات ظرفیت اتم های اکسیژن در این ترکیبات را شرح دهید.
ظرفیت و حالت اکسیداسیون هر یک از اتم های اکسیژن را تعیین کنید.
2. معادلات واکنش های احتراق در اکسیژن لیتیوم، منیزیم، آلومینیوم، سیلیکون، فسفر قرمز و سلنیوم را بسازید (اتم های سلنیوم به حالت اکسیداسیون + IV، اتم های عناصر دیگر - به بالاترین حالت اکسیداسیون اکسید می شوند). محصولات حاصل از این واکنش ها کدام دسته از اکسیدها هستند؟
3. چند لیتر ازن می توان (در شرایط عادی) الف) از 9 لیتر اکسیژن، ب) از 8 گرم اکسیژن به دست آورد؟

آب فراوان ترین ماده در پوسته زمین است. جرم آب زمین 10 18 تن برآورد شده است. آب اساس هیدروسفر سیاره ما است، علاوه بر این، در جو وجود دارد، به شکل یخ، کلاه های قطبی زمین و یخچال های طبیعی آلپ را تشکیل می دهد و همچنین بخشی از سنگ های مختلف است. کسر جرمی آب در بدن انسان حدود 70 درصد است.
آب تنها ماده ای است که در هر سه حالت تجمع نام های خاص خود را دارد.

ساختار الکترونیکی یک مولکول آب (شکل 10.4 آ) ما قبلاً به تفصیل مطالعه کرده ایم (به بند 7.10 مراجعه کنید).
به دلیل قطبیت پیوندهای O-H و شکل زاویه ای، مولکول آب دوقطبی الکتریکی.

برای مشخص کردن قطبیت یک دوقطبی الکتریکی، یک کمیت فیزیکی به نام " ممان الکتریکی یک دوقطبی الکتریکی "یا به سادگی" لحظه دوقطبی ".

در شیمی، گشتاور دوقطبی در Debyes اندازه گیری می شود: 1 D = 3.34. 10 تا 30 کلر. متر

در یک مولکول آب دو پیوند کووالانسی قطبی وجود دارد، یعنی دو دوقطبی الکتریکی که هر یک دارای گشتاور دوقطبی (و) خاص خود هستند. گشتاور دوقطبی کل مولکول برابر است با مجموع برداری این دو گشتاور (شکل 10.5):

(H 2 O) = ,

جایی که q 1 و q 2 - بارهای جزئی (+) روی اتمهای هیدروژن و و - فواصل O - H بین اتمی در مولکول. زیرا q 1 = q 2 = q، یک، سپس

گشتاورهای دوقطبی تعیین شده تجربی مولکول آب و برخی مولکول های دیگر در جدول آورده شده است.

جدول 30.گشتاورهای دوقطبی برخی مولکول های قطبی

مولکول		مولکول		مولکول

با توجه به ماهیت دوقطبی مولکول آب، اغلب به صورت شماتیک به صورت زیر نشان داده می شود:
آب خالص- مایع بی رنگ، بی مزه و بی بو. برخی از مشخصات فیزیکی اصلی آب در جدول آورده شده است.

جدول 31.برخی از خصوصیات فیزیکی آب

مقادیر زیاد گرمای مولی همجوشی و تبخیر (به ترتیبی بزرگتر از هیدروژن و اکسیژن) نشان می‌دهد که مولکول‌های آب، هم در ماده جامد و هم در ماده مایع، کاملاً محکم به هم متصل هستند. به این اتصالات می گویند پیوند های هیدروژنی ".

دوقطبی الکتریکی، ممان دوقطبی، قطبی پیوند، قطبی مولکولی.
چند الکترون ظرفیت یک اتم اکسیژن در تشکیل پیوند در یک مولکول آب شرکت می کند؟
2. هنگام همپوشانی کدام اوربیتالها پیوندهایی بین هیدروژن و اکسیژن در یک مولکول آب ایجاد می شود؟
3. نموداری از تشکیل پیوند در مولکول پراکسید هیدروژن H 2 O 2 تهیه کنید. در مورد ساختار فضایی این مولکول چه می توانید بگویید؟
4. فواصل بین اتمی در مولکول های HF، HCl و HBr به ترتیب 0.92 است. 1.28 و 1.41. با استفاده از جدول گشتاور دوقطبی، بارهای جزئی اتم های هیدروژن در این مولکول ها را محاسبه و مقایسه کنید.
5. فواصل بین اتمی S - H در مولکول سولفید هیدروژن برابر با 1.34 و زاویه بین پیوندها 92 درجه است. مقادیر بارهای جزئی اتم های گوگرد و هیدروژن را تعیین کنید. در مورد هیبریداسیون اوربیتال های ظرفیت اتم گوگرد چه می توانید بگویید؟

10.4. پیوند هیدروژنی

همانطور که می دانید، به دلیل تفاوت قابل توجه الکترونگاتیوی هیدروژن و اکسیژن (2.10 و 3.50)، اتم هیدروژن در مولکول آب دارای بار جزئی مثبت زیادی است. q h = 0.33 هو اتم اکسیژن دارای بار جزئی منفی حتی بیشتر است ( q h = -0.66 ه). همچنین به یاد بیاورید که اتم اکسیژن در هر جفت تنها دو جفت الکترون دارد sp 3-هیبریدی AO. اتم هیدروژن یک مولکول آب به اتم اکسیژن یک مولکول دیگر جذب می شود و علاوه بر این، نیمه خالی 1s-AO اتم هیدروژن تا حدی یک جفت الکترون از اتم اکسیژن را می پذیرد. در نتیجه این فعل و انفعالات بین مولکول ها، نوع خاصپیوندهای بین مولکولی - پیوند هیدروژنی.
در مورد آب، پیوند هیدروژنی را می توان به صورت شماتیک به صورت زیر نشان داد:

در آخرین فرمول ساختاری، سه نقطه (خط نقطه چین، نه الکترون!) پیوند هیدروژنی را نشان می دهد.

پیوند هیدروژنی نه تنها بین مولکول های آب وجود دارد. در صورت رعایت دو شرط تشکیل می شود:
1) در مولکول یک پیوند شدید قطبی N - E وجود دارد (E نماد اتم یک عنصر به اندازه کافی الکترونگاتیو است)
2) یک اتم E در مولکول با بار جزئی منفی بزرگ و یک جفت الکترون تنها وجود دارد.
عنصر E می تواند فلوئور، اکسیژن و نیتروژن باشد. اگر E کلر یا گوگرد باشد پیوندهای هیدروژنی بسیار ضعیف تر هستند.
نمونه هایی از مواد با پیوند هیدروژنی بین مولکول ها: هیدروژن فلوراید، آمونیاک جامد یا مایع، اتیل الکل، و بسیاری دیگر.

در هیدروژن فلوراید مایع، مولکول‌های آن توسط پیوندهای هیدروژنی در زنجیره‌های نسبتاً طولانی به هم متصل می‌شوند و شبکه‌های سه‌بعدی در آمونیاک مایع و جامد تشکیل می‌شوند.
از نظر استحکام، پیوند هیدروژنی حد واسط بین یک پیوند شیمیایی و سایر انواع پیوندهای بین مولکولی است. انرژی مولی یک پیوند هیدروژنی معمولاً بین 5 تا 50 کیلوژول بر مول است.
در آب جامد (یعنی کریستال‌های یخ)، همه اتم‌های هیدروژن به اتم‌های اکسیژن پیوند دارند و هر اتم اکسیژن دو پیوند هیدروژنی را تشکیل می‌دهد (با استفاده از هر دو جفت الکترون). این ساختار باعث می‌شود یخ در مقایسه با آب مایع، جایی که برخی از پیوندهای هیدروژنی شکسته شده است، شل‌تر شود و مولکول‌ها می‌توانند تا حدودی متراکم‌تر «بسته شوند». این ویژگی ساختار یخ توضیح می دهد که چرا، برخلاف اکثر مواد دیگر، آب در حالت جامد چگالی کمتری نسبت به حالت مایع دارد. آب در 4 درجه سانتیگراد به حداکثر چگالی خود می رسد - در این دما پیوندهای هیدروژنی زیادی شکسته می شود و انبساط حرارتی تأثیر چندانی بر چگالی ندارد.
پیوندهای هیدروژنی در زندگی ما بسیار مهم هستند. بیایید برای لحظه ای تصور کنیم که پیوندهای هیدروژنی تشکیل نشده اند. در اینجا به برخی از عواقب آن اشاره می شود:

• آب در دمای اتاق تبدیل به گاز می شود، زیرا نقطه جوش آن به حدود -80 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.
• همه مخازن از پایین منجمد می شوند، زیرا چگالی یخ بیشتر از چگالی آب مایع است.
• مارپیچ دوگانه DNA وجود نخواهد داشت و خیلی چیزهای دیگر.

مثال های ارائه شده کافی است تا بفهمیم در این صورت طبیعت سیاره ما کاملاً متفاوت خواهد شد.

پیوند هیدروژنی، شرایط تشکیل آن.
فرمول اتیل الکل CH 3 – CH 2 – O – H است. بین کدام اتم های مولکول های مختلف این ماده پیوند هیدروژنی تشکیل می شود؟ فرمول های ساختاری را برای نشان دادن شکل گیری آنها ترسیم کنید.
2. پیوندهای هیدروژنی نه تنها در مواد منفرد، بلکه در محلول ها نیز وجود دارد. با کمک فرمول های ساختاری نشان دهید که چگونه پیوندهای هیدروژنی در محلول آبی الف) آمونیاک، ب) فلورید هیدروژن، ج) اتانول (اتیل الکل) تشکیل می شود. = 2H 2 O.
هر دوی این واکنش ها به طور مداوم و با سرعت مساوی در آب رخ می دهند، بنابراین تعادل در آب وجود دارد: 2H 2 O AH 3 O + OH.
این تعادل نامیده می شود تعادل اتوپروتولیزاب.

واکنش مستقیم این فرآیند برگشت پذیر گرماگیر است، بنابراین، هنگام گرم شدن، اتوپروتولیز افزایش می یابد، اما در دمای اتاق تعادل به سمت چپ منتقل می شود، یعنی غلظت یون های H 3 O و OH ناچیز است. با چه چیزی برابرند؟
طبق قانون توده های بازیگر

اما با توجه به اینکه تعداد مولکول های آب واکنش داده شده در مقایسه با تعداد کل مولکول های آب ناچیز است، می توان فرض کرد که غلظت آب در حین اتوپروتولیز عملاً تغییر نمی کند و 2 = const چنین غلظت کم یونهای دارای بار مخالف در آب خالص توضیح می دهد که چرا این مایع، اگرچه ضعیف است، اما همچنان جریان الکتریکی را هدایت می کند.

AUTOPROTOLYSIS OF WATER, CONSTANT OF AUTOPROTOLYSIS (محصول یونی) OF WATER.
محصول یونی آمونیاک مایع (نقطه جوش -33 درجه سانتیگراد) 2 · 10 -28 است. معادله تکثیر خودکار آمونیاک را بسازید. غلظت یون های آمونیوم را در آمونیاک مایع خالص تعیین کنید. کدام یک از مواد دارای بالاترین رسانایی الکتریکی هستند، آب یا آمونیاک مایع؟

1. بدست آوردن هیدروژن و احتراق آن (خاصیت کاهنده).
2. بدست آوردن اکسیژن و احتراق مواد موجود در آن (خواص اکسید کننده).

شناخته شده ترین و بهترین ترکیب اکسیژن مورد مطالعه، اکسید H 2 O - آب آن است. آب خالص یک مایع شفاف بی رنگ، بی بو و بی مزه است. در یک لایه ضخیم رنگ مایل به آبی مایل به سبز دارد.

آب در سه حالت تجمع وجود دارد: جامد - یخ، مایع و گاز - بخار آب.

در بین تمام مواد مایع و جامد، آب بیشترین مقدار را دارد گرمای ویژه... با توجه به این واقعیت، آب یک تجمع کننده گرما در موجودات مختلف است.

در فشار معمولی، نقطه ذوب یخ 0 0 C (273 0 K) و نقطه جوش آب +100 0 C (373 0 K) است. اینها مقادیر غیرعادی بالایی هستند. در T 0 +4 0 C، آب دارای چگالی کم برابر با 1 گرم در میلی لیتر است. بالاتر یا کمتر از این دما، چگالی آب کمتر از 1 گرم در میلی لیتر است. این ویژگی آب را از سایر مواد متمایز می کند که چگالی آن با کاهش t 0 افزایش می یابد. با انتقال آب از حالت مایع به حالت جامد، حجم آن افزایش می یابد: به ازای هر 92 حجم آب مایع، 100 حجم یخ تشکیل می شود. با افزایش حجم، چگالی کاهش می یابد، بنابراین، یخ سبک تر از آب، همیشه به سطح شناور می شود.

مطالعات ساختار آب نشان داده است که مولکول آب مانند یک مثلث ساخته شده است که در بالای آن یک اتم اکسیژن الکترونگاتیو و در گوشه های پایه ها هیدروژن وجود دارد. زاویه پیوند 104، 27 است. مولکول آب قطبی است - چگالی الکترون به اتم اکسیژن منتقل می شود. چنین مولکولی قطبی می‌تواند با مولکول دیگری تعامل کند تا هم از طریق برهمکنش دوقطبی‌ها و هم از طریق تشکیل پیوندهای هیدروژنی، توده‌های پیچیده‌تری را تشکیل دهد. این پدیده را تداعی آب می نامند. ارتباط مولکول های آب عمدتاً با تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین آنها تعیین می شود. وزن مولکولی آب در حالت بخار 18 است و با ساده ترین فرمول آن - H 2 O مطابقت دارد. در موارد دیگر، وزن مولکولی آب مضربی از هجده است (18).

قطبیت و اندازه کوچک مولکول به این واقعیت منجر می شود که دارای خواص آبرسانی قوی است.

ثابت دی الکتریک آب آنقدر زیاد است (81) که اثر یونیزه کننده قوی بر روی مواد محلول در آن دارد و باعث تجزیه اسیدها، نمک ها و بازها می شود.

یک مولکول آب قادر است به یون های مختلف متصل شود و هیدرات تشکیل دهد. این ترکیبات با یک ساختار خاص، شبیه به ترکیبات پیچیده مشخص می شوند.

یکی از مهم ترین محصولات افزودنی یون هیدرونیوم - H 3 O است که در نتیجه افزودن یون H + به جفت تک الکترون های اتم اکسیژن تشکیل می شود.

در نتیجه این افزودن، یون هیدرونیوم حاصل بار 1+ به دست می آورد.

H + + H 2 O H 3 O +

چنین فرآیندی در سیستم های حاوی موادی که یون هیدروژن را جدا می کنند امکان پذیر است.

آب، چه در سرما و چه در هنگام گرم شدن، به طور فعال با بسیاری از فلزات برهمکنش می کند و در صف فعالیت تا هیدروژن قرار می گیرد. در این واکنش ها، اکسیدها یا هیدروکسیدهای مربوطه تشکیل شده و هیدروژن جابجا می شود:

2 Fe + 3 HOH = Fe 2 O 3 + 3 H 2

2 Na + 2 HOH = 2 NaOH + H 2

Ca + 2 HOH = Ca (OH) 2 + H

آب کاملاً فعال به اصلی می پیوندد و اکسیدهای اسیدی، تشکیل هیدروکسیدهای مربوطه:

CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 - باز

P 2 O 5 + 3 H 2 O = 2 H 3 PO 4 - اسید

آبی که در این موارد به آن متصل می‌شود، نامیده می‌شود (برخلاف کریستالیزاسیون در هیدرات‌های کریستالی).

آب با هالوژن ها واکنش می دهد، در این حالت مخلوطی از اسیدها تشکیل می شود:

H 2 + HOH HCl + HClO

مهمترین خاصیت آب، قدرت انحلال آن است.

آب رایج ترین حلال در طبیعت و فناوری است. بیشتر واکنش های شیمیایی در آب انجام می شود. اما شاید مهمترین آنها بیولوژیکی و فرآیندهای بیوشیمیاییدر موجودات گیاهی و حیوانی با مشارکت پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها و سایر مواد موجود در محیط آبیارگانیسم

دومین ترکیب هیدروژن با اکسیژن پراکسید هیدروژن H 2 O 2 است.

فرمول ساختاری H - O - O - H وزن مولکولی - 34.

نام لاتین Hydrogenii peroxydum.

این ماده در سال 1818 توسط دانشمند فرانسوی لوئی ژاک تنار کشف شد که تأثیر اسیدهای معدنی مختلف بر پراکسید باریم (BaO 2) را مطالعه کرد. در طبیعت، پراکسید هیدروژن در طی اکسیداسیون تشکیل می شود. راحت ترین و به روشی مدرنبه دست آوردن H 2 O 2 یک روش الکترولیتی است که در صنعت استفاده می شود. اسید سولفوریک یا سولفات آمونیوم به عنوان مواد اولیه استفاده می شود.

با روش های فیزیکوشیمیایی مدرن ثابت شده است که هر دو اتم اکسیژن موجود در پراکسید هیدروژن مستقیماً توسط یک پیوند کووالانسی غیر قطبی به یکدیگر متصل می شوند. پیوندهای بین اتم های هیدروژن و اکسیژن (به دلیل جابجایی الکترون های رایج به سمت اکسیژن) قطبی هستند. بنابراین، مولکول H 2 O 2 نیز قطبی است. یک پیوند هیدروژنی بین مولکول های H2O2 ایجاد می شود که منجر به ارتباط آنها با انرژی پیوند O - O 210 کیلوژول می شود که به طور قابل توجهی کمتر از انرژی پیوند H - O (470 کیلوژول) است.

محلول پراکسید هیدروژن- مایعی شفاف، بی رنگ، بی بو یا با بوی خاص ضعیف، واکنش کمی اسیدی. در مواجهه با نور، در اثر حرارت، تماس با مواد قلیایی، اکسید کننده و کاهنده به سرعت تجزیه می شود و اکسیژن آزاد می کند. واکنش رخ می دهد: H 2 O 2 = H 2 O + O

پایداری کم مولکول های H 2 O 2 به دلیل شکنندگی پیوند O - O است.

آن را در ظرف شیشه ای تیره و در جای خنک نگهداری کنید. هنگامی که محلول های غلیظ پراکسید هیدروژن روی پوست اثر می گذارد، سوختگی ایجاد می شود و ناحیه سوخته آسیب می بیند.

کاربرد:در پزشکی از محلول 3 درصد پراکسید هیدروژن به عنوان عامل هموستاتیک، ضدعفونی کننده و بوی دهنده برای شستشو و شستشو برای استوماتیت، گلودرد، بیماری های زنان و غیره استفاده می شود.

در تماس با آنزیم کاتالاز (از خون، چرک، بافت)، اکسیژن اتمی در زمان آزاد شدن عمل می کند. عمل H 2 O 2 کوتاه مدت است. ارزش دارو در این واقعیت است که محصولات تجزیه آن برای بافت ها بی ضرر هستند.

HYDROPERIT یک ترکیب پیچیده از پراکسید هیدروژن با اوره است. محتوای پراکسید هیدروژن حدود 35٪ است. درخواست به عنوان ضد عفونی کنندهبه جای پراکسید هیدروژن

یکی از خصوصیات شیمیایی اصلی H 2 O 2 خاصیت ردوکس آن است. حالت اکسیداسیون اکسیژن در H 2 O 2 -1 است، یعنی. مقدار متوسطی بین حالت اکسیداسیون اکسیژن در آب (2-) و در اکسیژن مولکولی (0) دارد. بنابراین، پراکسید هیدروژن دارای خواص یک عامل اکسید کننده و یک عامل کاهنده است، به عنوان مثال. دوگانگی ردوکس را نشان می دهد. لازم به ذکر است که خواص اکسید کننده H 2 O 2 بسیار بارزتر از احیا کننده است و در محیط های اسیدی، قلیایی و خنثی آشکار می شود. مثلا:

2 KI + H 2 SO 4 + H 2 O 2 = I 2 + K 2 SO 4 + 2 H 2 O

2 I - - 2ē → I 2 0 1 - v-l

H 2 O 2 + 2 H + + 2ē → 2 H 2 O 1 - ok-l

2 I - + H 2 O 2 + 2 H + → I 2 + 2 H 2 O

تحت تأثیر اکسیدان های قوی، H 2 O 2 خواص کاهشی از خود نشان می دهد:

2 KMnO 4 + 5 H 2 O 2 + 3 H 2 SO 4 = 2 MnSO 4 + 5 O 2 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O

MnO 4 - + 8H + + 5± → Mn +2 + 4 H 2 O 2 - ok-l

H 2 O 2 - 2ē → O 2 + 2 H + 5 - v-l

2 MnO 4 - + 5 H 2 O 2 + 16 H + → 2 Mn + 2 + 8 H 2 O + 5 O 2 + 10 H +

نتیجه گیری:

1. اکسیژن فراوان ترین عنصر روی زمین است.

در طبیعت، اکسیژن در دو تغییر آلوتروپیک یافت می شود: O 2 - دی اکسیژن یا "اکسیژن معمولی" و O 3 - تری اکسیژن (ازون).

2. آلوتروپی- تشکیل مواد ساده مختلف توسط یک عنصر.

3. تغییرات آلوتروپیک اکسیژن: اکسیژن و ازن.

4. ترکیبات اکسیژن با هیدروژن - آب و پراکسید هیدروژن .

5. آب در سه حالت تجمع وجود دارد: جامد - یخ، مایع و گاز - بخار آب.

6. در T 0 +4 0 C، آب دارای چگالی برابر 1 گرم در میلی لیتر است.

7. مولکول آب به صورت مثلثی ساخته شده است که در راس آن یک اتم اکسیژن الکترونگاتیو و در گوشه های پایه ها هیدروژن قرار دارد.

8. زاویه پیوند 104، 27 است

9. مولکول آب قطبی است - چگالی الکترون به سمت اتم اکسیژن منتقل می شود.

12. گوگرد. مشخصات گوگرد بر اساس موقعیت آن در سیستم تناوبی، از دیدگاه تئوری ساختار اتمی، حالات اکسیداسیون احتمالی، مشخصات فیزیکیتوزیع در طبیعت، نقش بیولوژیکی، روش های تولید، خواص شیمیایی. ... استفاده از گوگرد و ترکیبات آن در پزشکی و اقتصاد ملی.

گوگرد:

الف) بودن در طبیعت

ب) نقش بیولوژیکی

ج) استفاده در پزشکی

گوگرد در طبیعت گسترده است و هم در حالت آزاد (گوگرد بومی) و هم به شکل ترکیبات - FeSe (پیریت)، CuS، Ag 2 S، PbS، CaSO 4 و غیره وجود دارد. اتصالات مختلفموجود در زغال سنگ طبیعی، نفت و گازهای طبیعی.

گوگرد یکی از عناصری است که برای فرآیندهای زندگی مهم است، زیرا بخشی از مواد پروتئینی است. میزان گوگرد در بدن انسان 0.25٪ است. این بخشی از اسیدهای آمینه است: سیستئین، گلوتاتیون، متیونین و غیره.

به خصوص مقدار زیادی گوگرد در پروتئین های مو، شاخ، پشم وجود دارد. علاوه بر این، گوگرد است قسمتی ازمواد فعال بیولوژیکی بدن: ویتامین ها و هورمون ها (به عنوان مثال، انسولین).

گوگرد به شکل ترکیباتی در بافت عصبی، غضروف، استخوان ها و صفرا یافت می شود. او در فرآیندهای ردوکس بدن شرکت می کند.

با کمبود گوگرد در بدن، شکنندگی و شکنندگی استخوان ها، ریزش مو مشاهده می شود.

گوگرد در انگور، انگور، سیب، کلم، پیاز، چاودار، نخود، جو، گندم سیاه و گندم یافت می شود.

رکوردداران: 190 نخود، 244 درصد سویا.

اکسیژن فراوان ترین عنصر روی زمین است. همراه با نیتروژن و مقدار کمی از گازهای دیگر، اکسیژن آزاد جو زمین را تشکیل می دهد. محتوای آن در هوا 20.95 درصد حجمی یا 23.15 درصد وزنی است. در پوسته زمین، 58 درصد اتم ها اتم های اکسیژن متصل هستند (47 درصد جرمی). اکسیژن بخشی از آب است (ذخایر اکسیژن محدود در هیدروسفر بسیار زیاد است)، سنگ ها، بسیاری از مواد معدنی و نمک ها، در چربی ها، پروتئین ها و کربوهیدرات هایی وجود دارد که موجودات زنده را تشکیل می دهند. تقریباً تمام اکسیژن آزاد زمین در نتیجه فرآیند فتوسنتز به وجود آمده و حفظ می شود.

مشخصات فیزیکی.

اکسیژن گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است که کمی سنگین تر از هوا است. ما کمی در آب حل می‌شویم (31 میلی‌لیتر اکسیژن در 1 لیتر آب در دمای 20 درجه حل می‌شود)، اما هنوز بهتر از سایر گازهای جو هستیم، بنابراین، آب با اکسیژن غنی می‌شود. چگالی اکسیژن در شرایط عادی 1.429 گرم در لیتر است. در دمای -183 0 C و فشار 101.325 کیلو پاسکال، اکسیژن به حالت مایع تبدیل می شود. اکسیژن مایع دارای رنگ مایل به آبی است، به میدان مغناطیسی کشیده می شود و در دمای 218.7- درجه سانتیگراد، بلورهای آبی را تشکیل می دهد.

اکسیژن طبیعی دارای سه ایزوتوپ O 16، O 17، O 18 است.

آلوتروپی- توانایی عنصر شیمیاییبه شکل دو یا چند ماده ساده وجود دارد که فقط در تعداد اتم های یک مولکول یا ساختار متفاوت هستند.

ازن O 3 - وجود دارد در لایه های بالاییجو در ارتفاع 20-25 کیلومتری از سطح زمین و به اصطلاح "لایه اوزون" را تشکیل می دهد که از زمین در برابر مخرب محافظت می کند. اشعه ماوراء بنفشخورشید؛ بنفش کم رنگ، گاز سمی در مقادیر زیاد با بوی خاص، تند، اما مطبوع. نقطه ذوب -192.7 0 C، نقطه جوش -111.9 0 C. در آب بهتر از اکسیژن حل می شود.

ازن - عامل اکسید کننده قوی... فعالیت اکسیداتیو آن بر اساس توانایی مولکول برای تجزیه با آزاد شدن اکسیژن اتمی است:

بسیاری از مواد ساده و پیچیده را اکسید می کند. با برخی فلزات، به عنوان مثال ازونید پتاسیم، ازونیدها را تشکیل می دهد:

K + O 3 = KO 3

ازن در دستگاه های مخصوص - اوزون ساز به دست می آید. در آنها، تحت عمل یک تخلیه الکتریکی، اکسیژن مولکولی به ازن تبدیل می شود:

واکنش مشابهی تحت تأثیر تخلیه رعد و برق رخ می دهد.

استفاده از ازن به دلیل خاصیت اکسید کننده قوی آن است: برای سفید کردن پارچه ها، ضد عفونی کردن استفاده می شود. آب آشامیدنی، در پزشکی به عنوان یک ضد عفونی کننده.

استنشاق مقادیر زیاد ازن مضر است: غشاهای مخاطی چشم و اندام های تنفسی را تحریک می کند.

خواص شیمیایی.

در واکنش‌های شیمیایی با اتم‌های عناصر دیگر (به جز فلوئور)، اکسیژن منحصراً خاصیت اکسیدکننده از خود نشان می‌دهد.

مهمترین خاصیت شیمیایی توانایی تشکیل اکسید تقریباً با تمام عناصر است. در عین حال، اکسیژن مستقیماً با بیشتر مواد واکنش می دهد، به ویژه هنگامی که گرم می شود.

در نتیجه این واکنش ها، به عنوان یک قاعده، اکسیدها تشکیل می شوند، کمتر - پراکسیدها:

2Са + О 2 = 2СаО

2Ва + О 2 = 2ВаО

2Na + O 2 = Na 2 O 2

اکسیژن به طور مستقیم با هالوژن، طلا، پلاتین تعامل ندارد، اکسیدهای آنها به طور غیر مستقیم به دست می آید. هنگام گرم شدن، گوگرد، کربن، فسفر در اکسیژن می سوزند.

تعامل اکسیژن با نیتروژن فقط در دمای 1200 درجه سانتیگراد یا در یک تخلیه الکتریکی آغاز می شود:

N 2 + O 2 = 2NO

با هیدروژن، اکسیژن آب را تشکیل می دهد:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

در طی این واکنش مقدار قابل توجهی گرما آزاد می شود.

مخلوطی از دو حجم هیدروژن با یک اکسیژن هنگام مشتعل شدن منفجر می شود. به آن گاز انفجاری می گویند.

بسیاری از فلزات در تماس با اکسیژن اتمسفر در معرض تخریب - خوردگی هستند. برخی از فلزات در شرایط عادی فقط از سطح اکسید می شوند (به عنوان مثال، آلومینیوم، کروم). فیلم اکسید حاصل از تعامل بیشتر جلوگیری می کند.

4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

مواد پیچیده با شرایط خاصهمچنین با اکسیژن تعامل دارد. در این حالت اکسیدها و در برخی موارد اکسیدها و مواد ساده تشکیل می شوند.

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

H 2 S + O 2 = 2SO 2 + 2H 2 O

4NН 3 + ЗО 2 = 2N 2 + 6Н 2 О

4CH 3 NH 2 + 9O 2 = 4CO 2 + 2N 2 + 10H 2 O

هنگام تعامل با مواد پیچیده، اکسیژن به عنوان یک عامل اکسید کننده عمل می کند. فعالیت اکسیداتیو اکسیژن بر اساس ویژگی مهم آن - توانایی حفظ است احتراقمواد

با هیدروژن، اکسیژن همچنین یک ترکیب - پراکسید هیدروژن Н 2 О 2 - یک مایع شفاف بی رنگ با طعم قابض سوزان، به راحتی در آب حل می شود. از نظر شیمیایی، پراکسید هیدروژن یک ترکیب بسیار جالب است. پایداری کم آن مشخص است: هنگام ایستادن، به آرامی به آب و اکسیژن تجزیه می شود:

H 2 O 2 = H 2 O + O 2

نور، گرما، وجود قلیاها، تماس با عوامل اکسید کننده یا عوامل کاهنده فرآیند تجزیه را تسریع می کند. حالت اکسیداسیون اکسیژن در پراکسید هیدروژن = - 1، یعنی. دارای یک مقدار متوسط ​​بین حالت اکسیداسیون اکسیژن در آب (2-) و در اکسیژن مولکولی (0) است؛ بنابراین، پراکسید هیدروژن دوگانگی ردوکس را نشان می دهد. خواص اکسید کننده پراکسید هیدروژن بسیار بارزتر از احیا کننده است و در محیط های اسیدی، قلیایی و خنثی آشکار می شود.

H 2 O 2 + 2KI + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + I 2 + 2H 2 O