हाइड्रोजन के भौतिक गुण। हाइड्रोजन के गुण और अनुप्रयोग

अन्य तत्वों के परमाणुओं की तुलना में हाइड्रोजन परमाणु की संरचना सबसे सरल होती है: इसमें एक प्रोटॉन होता है।

एक परमाणु नाभिक का निर्माण, और एक इलेक्ट्रॉन ls कक्षीय में स्थित है। हाइड्रोजन परमाणु की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि इसका एकमात्र वैलेंस इलेक्ट्रॉन सीधे परमाणु नाभिक की क्रिया के क्षेत्र में होता है, क्योंकि यह अन्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा परिरक्षित नहीं होता है। यह इसे विशिष्ट गुण प्रदान करता है। यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अपने इलेक्ट्रॉन को छोड़ सकता है, जिससे H+ धनायन (परमाणुओं की तरह) बनता है क्षारीय धातु), या एक एच-आयन (हैलोजन परमाणुओं के समान) बनाने के लिए एक साथी से एक इलेक्ट्रॉन संलग्न करने के लिए। इसलिए, आवधिक प्रणाली में हाइड्रोजन को अक्सर समूह IA में रखा जाता है, कभी-कभी समूह VIIA में, लेकिन तालिकाओं के भिन्न रूप होते हैं जहां हाइड्रोजन आवर्त सारणी के किसी भी समूह से संबंधित नहीं होता है।

हाइड्रोजन अणु डायटोमिक है - H2। हाइड्रोजन सभी गैसों में सबसे हल्की है। H2 अणु की गैर-ध्रुवीयता और उच्च शक्ति के कारण (EST\u003d 436 kJ / mol) सामान्य परिस्थितियों में, हाइड्रोजन सक्रिय रूप से केवल फ्लोरीन के साथ और जब रोशन होता है, तो क्लोरीन और ब्रोमीन के साथ भी संपर्क करता है। गर्म होने पर, यह कई गैर-धातुओं, क्लोरीन, ब्रोमीन, ऑक्सीजन, सल्फर के साथ प्रतिक्रिया करता है, गुणों को कम करता है, और क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ बातचीत करता है, यह एक ऑक्सीकरण एजेंट है और इन धातुओं के हाइड्राइड बनाता है:

सभी ऑर्गेनोजेन्स में, हाइड्रोजन में सबसे कम सापेक्ष इलेक्ट्रोनगेटिविटी (0E0 = 2.1) होती है, इसलिए, प्राकृतिक यौगिकों में, हाइड्रोजन हमेशा +1 की ऑक्सीकरण स्थिति प्रदर्शित करता है। रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी के दृष्टिकोण से, पानी युक्त जीवित प्रणालियों में हाइड्रोजन या तो आणविक हाइड्रोजन (Н 2) या हाइड्राइड आयन (Н~) नहीं बना सकता है। आणविक हाइड्रोजन सामान्य परिस्थितियों में रासायनिक रूप से निष्क्रिय और एक ही समय में अत्यधिक अस्थिर है, यही कारण है कि यह शरीर द्वारा बनाए नहीं रखा जा सकता है और चयापचय में भाग ले सकता है। हाइड्राइड आयन रासायनिक रूप से अत्यधिक सक्रिय है और आणविक हाइड्रोजन बनाने के लिए बहुत कम मात्रा में पानी के साथ भी तुरंत संपर्क करता है। इसलिए, शरीर में हाइड्रोजन या तो अन्य जीवों के साथ यौगिकों के रूप में होता है, या एच + केशन के रूप में होता है।

कार्बनिक तत्वों के साथ हाइड्रोजन केवल सहसंयोजक बंधन बनाता है। ध्रुवीयता की डिग्री के अनुसार, इन बांडों को निम्नलिखित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है:

प्राकृतिक यौगिकों के रसायन विज्ञान के लिए यह श्रृंखला बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इन बांडों की ध्रुवीयता और उनकी ध्रुवीकरण क्षमता यौगिकों के अम्लीय गुणों को पूर्व निर्धारित करती है, अर्थात, एक प्रोटॉन के गठन के साथ पृथक्करण।

एसिड गुण।तत्व बनाने की प्रकृति पर निर्भर करता है एक्स-एन कनेक्शन, अम्ल 4 प्रकार के होते हैं:

ओएच-एसिड (कार्बोक्जिलिक एसिड, फिनोल, अल्कोहल);

एसएच-एसिड (थिओल्स);

एनएच-एसिड (एमाइड्स, इमाइड्स, एमाइन);

सीएच-एसिड (हाइड्रोकार्बन और उनके डेरिवेटिव)।

S-H बांड की उच्च ध्रुवीकरण क्षमता को ध्यान में रखते हुए, अम्लों की निम्नलिखित श्रृंखला को अलग करने की उनकी क्षमता के अनुसार संकलित किया जा सकता है:

जलीय वातावरण में हाइड्रोजन केशनों की सांद्रता इसकी अम्लता को निर्धारित करती है, जिसे pH मान pH = -lg (धारा 7.5) का उपयोग करके व्यक्त किया जाता है। शरीर के अधिकांश शारीरिक वातावरण में तटस्थ (pH = 5.0-7.5) के करीब प्रतिक्रिया होती है, केवल गैस्ट्रिक जूस में pH = 1.0-2.0 होता है। यह, एक ओर, एक रोगाणुरोधी प्रभाव प्रदान करता है, भोजन के साथ पेट में लाए गए कई सूक्ष्मजीवों को मारता है; दूसरी ओर, एक अम्लीय वातावरण में प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड और अन्य बायोसबस्ट्रेट्स के हाइड्रोलिसिस में उत्प्रेरक प्रभाव होता है, जो आवश्यक मेटाबोलाइट्स के उत्पादन में योगदान देता है।

रेडॉक्स गुण।उच्च सकारात्मक चार्ज घनत्व के कारण, एसिड और पानी के साथ बातचीत करते समय हाइड्रोजन धनायन एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट (f° = 0 V) ​​है, जो सक्रिय और मध्यम गतिविधि धातुओं को ऑक्सीकरण करता है:

जीवित प्रणालियों में इस तरह के मजबूत कम करने वाले एजेंट नहीं होते हैं, और एक तटस्थ माध्यम (पीएच = 7) में हाइड्रोजन केशन की ऑक्सीकरण शक्ति काफी कम हो जाती है (एफ ° = -0.42 वी)। इसलिए, शरीर में, हाइड्रोजन कटियन ऑक्सीकरण गुणों को प्रदर्शित नहीं करता है, लेकिन रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में सक्रिय रूप से भाग लेता है, प्रारंभिक पदार्थों को प्रतिक्रिया उत्पादों में बदलने में योगदान देता है:

दिए गए सभी उदाहरणों में, हाइड्रोजन परमाणुओं ने अपनी ऑक्सीकरण अवस्था +1 को नहीं बदला।

कम करने वाले गुण आणविक और विशेष रूप से परमाणु हाइड्रोजन की विशेषता हैं, अर्थात प्रतिक्रिया माध्यम में सीधे हाइड्रोजन के साथ-साथ हाइड्राइड आयन के लिए हाइड्रोजन:

हालांकि, जीवित प्रणालियों में ऐसे कोई कम करने वाले एजेंट (H2 या H-) नहीं होते हैं, और इसलिए ऐसी कोई प्रतिक्रिया नहीं होती है। पाठ्यपुस्तकों सहित साहित्य में पाया गया मत, कि हाइड्रोजन कार्बनिक यौगिकों के कम करने वाले गुणों का वाहक है, वास्तविकता के अनुरूप नहीं है; इस प्रकार, जीवित प्रणालियों में, डिहाइड्रोजनेज कोएंजाइम का कम रूप, जिसमें कार्बन परमाणु, हाइड्रोजन परमाणुओं के बजाय, बायोसबस्ट्रेट्स (सेक। 9.3.3) के रेड्यूसर के रूप में कार्य करते हैं।

जटिल गुण।हाइड्रोजन धनायन में एक मुक्त परमाणु कक्षीय उपस्थिति और स्वयं H + धनायन के उच्च ध्रुवीकरण प्रभाव के कारण, यह एक सक्रिय जटिल आयन है। तो, एक जलीय माध्यम में, एक हाइड्रोजन धनायन एक हाइड्रोनियम आयन H3O + बनाता है, और अमोनिया की उपस्थिति में, एक अमोनियम आयन NH4:

सहयोगी बनाने की प्रवृत्ति।अत्यधिक ध्रुवीय हाइड्रोजन परमाणु ओ-एच कनेक्शनऔर N-H हाइड्रोजन बंध बनाते हैं (भाग 3.1)। हाइड्रोजन बॉन्ड की ताकत (10 से 100 kJ/mol तक) स्थानीय आवेशों के परिमाण और हाइड्रोजन बॉन्ड की लंबाई पर निर्भर करती है, यानी इसके गठन में शामिल इलेक्ट्रोनगेटिव तत्वों के परमाणुओं के बीच की दूरी पर। अमीनो एसिड, कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड निम्नलिखित हाइड्रोजन बांड लंबाई, दोपहर की विशेषता है:

हाइड्रोजन बांड के कारण, प्राकृतिक पॉलिमर में अलग-अलग समूहों के बीच, सब्सट्रेट और एंजाइम के बीच प्रतिवर्ती इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन उत्पन्न होते हैं, जो उनकी माध्यमिक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं (धारा 21.4, 23.4) को निर्धारित करते हैं। हाइड्रोजन बांड एक विलायक और अभिकर्मक के रूप में पानी के गुणों में अग्रणी भूमिका निभाता है।

पानी और उसके गुण।जल हाइड्रोजन का सबसे महत्वपूर्ण यौगिक है। सभी रासायनिक प्रतिक्रिएंशरीर में केवल जलीय वातावरण में होता है, जल के बिना जीवन असंभव है। धारा में पानी को विलायक के रूप में माना गया था। 6.1।

एसिड-बेस गुण। एसिड-बेस गुणों के दृष्टिकोण से एक अभिकर्मक के रूप में पानी एक सच्चा एम्फोलाइट है (धारा 8.1)। यह खुद को नमक के हाइड्रोलिसिस (धारा 8.3.1) और एक जलीय माध्यम (धारा 8.3.2) में अम्ल और क्षार के पृथक्करण में प्रकट करता है।

जलीय मीडिया की अम्लता की एक मात्रात्मक विशेषता पीएच मान है।

एसिड-बेस अभिकर्मक के रूप में पानी बायोसब्रेट्स की हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है। उदाहरण के लिए, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट का हाइड्रोलिसिस शरीर के लिए संग्रहीत ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करता है, अनावश्यक प्रोटीनों का एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस अमीनो एसिड प्राप्त करने के लिए कार्य करता है, जो आवश्यक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री हैं। उसी समय, H+ धनायन या OH– ऋणायन जैव-सब्सट्रेट जल-अपघटन अभिक्रियाओं के लिए अम्ल-क्षार उत्प्रेरक होते हैं (खंड 21.4, 23.4)।

रेडॉक्स गुण। पानी के अणु में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन दोनों स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं। इसलिए, पानी स्पष्ट रेडॉक्स गुण प्रदर्शित नहीं करता है। रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं तब संभव होती हैं जब पानी केवल बहुत सक्रिय कम करने वाले एजेंटों या बहुत सक्रिय ऑक्सीकरण एजेंटों के साथ या अभिकर्मकों के मजबूत सक्रियण की शर्तों के तहत संपर्क करता है।

क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं या उनके हाइड्राइड्स जैसे मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करते समय पानी हाइड्रोजन के कारण ऑक्सीकरण एजेंट हो सकता है:

उच्च तापमान पर, कम सक्रिय कम करने वाले एजेंटों के साथ पानी की परस्पर क्रिया संभव है:

जीवित प्रणालियों में, उनका जल घटक कभी भी ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में कार्य नहीं करता है, क्योंकि इससे जीवों से आणविक हाइड्रोजन के गठन और अपरिवर्तनीय हटाने के कारण इन प्रणालियों का विनाश हो सकता है।

पानी ऑक्सीजन परमाणुओं के कारण कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है, उदाहरण के लिए, फ्लोरीन जैसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट के साथ बातचीत करते समय:

प्रकाश के प्रभाव में और क्लोरोफिल की भागीदारी के साथ, पौधों में प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया पानी से O2 के निर्माण के साथ आगे बढ़ती है (धारा 9.3.6):

रेडॉक्स परिवर्तनों में प्रत्यक्ष भागीदारी के अलावा, पानी और इसके पृथक्करण उत्पाद एच + और ओएच- एक माध्यम के रूप में भाग लेते हैं जो इसकी उच्च ध्रुवीयता (= 79) और इसके द्वारा गठित आयनों की भागीदारी के कारण कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की घटना में योगदान देता है। प्रारंभिक पदार्थों के अंतिम में परिवर्तन में (धारा 9.1)।

जटिल गुण। ऑक्सीजन परमाणु में दो एकाकी इलेक्ट्रॉन जोड़े की उपस्थिति के कारण, पानी का अणु एक काफी सक्रिय मोनोडेंटेट लिगैंड है, जो हाइड्रोजन केशन के साथ एक जटिल ऑक्सोनियम आयन H 3 0 + बनाता है, और जलीय घोल में धातु के पिंजरों के साथ काफी स्थिर एक्वा कॉम्प्लेक्स होता है। , उदाहरण के लिए [Ca (H 2 0) 6 ] 2+ , [ Fe(H 2 0) 6 ] 3+ , 2+ । इन जटिल आयनों में, नोड अणु सहसंयोजक रूप से जटिल एजेंटों के बजाय दृढ़ता से बंधे होते हैं। क्षार धातु धनायन एक्वा कॉम्प्लेक्स नहीं बनाते हैं, लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण हाइड्रेटेड धनायन बनाते हैं। इन पिंजरों के जलयोजन गोले में पानी के अणुओं का निवास समय 0.1 एस से अधिक नहीं होता है, और पानी के अणुओं की संख्या के संदर्भ में उनकी संरचना आसानी से बदल सकती है।

सहयोगी बनाने की प्रवृत्ति। उच्च ध्रुवता के कारण, जो इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन और हाइड्रोजन बांड के गठन को बढ़ावा देता है, शुद्ध पानी में भी पानी के अणु (धारा 6.1) इंटरमॉलिक्युलर सहयोगी बनाते हैं जो संरचना में भिन्न होते हैं, अणुओं की संख्या और सहयोगियों में उनके स्थिर जीवन का समय , साथ ही स्वयं सहयोगियों का जीवनकाल। इस प्रकार, शुद्ध पानीएक खुला परिसर है गतिशील प्रणाली. बाहरी कारकों के प्रभाव में: रेडियोधर्मी, पराबैंगनी और लेजर विकिरण, लोचदार तरंगें, तापमान, दबाव, विद्युत, चुंबकीय और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रकृत्रिम और प्राकृतिक स्रोतों (अंतरिक्ष, सूर्य, पृथ्वी, जीवित वस्तुओं) से - पानी अपने संरचनात्मक और सूचनात्मक गुणों को बदलता है, और इसके परिणामस्वरूप, इसके जैविक और शारीरिक कार्य बदलते हैं।

स्व-संघ के अलावा, पानी के अणु आयनों, ध्रुवीय अणुओं और मैक्रोमोलेक्यूल्स को हाइड्रेट करते हैं, उनके चारों ओर हाइड्रेशन शेल बनाते हैं, जिससे उन्हें समाधान में स्थिर किया जाता है और उनके विघटन को बढ़ावा मिलता है (धारा 6.1)। पदार्थ जिनके अणु गैर-ध्रुवीय होते हैं और अपेक्षाकृत छोटे होते हैं, वे पानी में थोड़ा ही घुल सकते हैं, एक निश्चित संरचना के साथ अपने सहयोगियों के रिक्त स्थान को भरते हैं। इस मामले में, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप, गैर-ध्रुवीय अणु अपने आस-पास के हाइड्रेशन शेल की संरचना करते हैं, इसे एक संरचित सहयोगी में बदल देते हैं, आमतौर पर एक बर्फ जैसी संरचना के साथ, जिसके अंदर यह गैर-ध्रुवीय अणु स्थित होता है।

जीवित जीवों में, पानी की दो श्रेणियों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है - "बाध्य" और "मुक्त", उत्तरार्द्ध, जाहिरा तौर पर, केवल अंतरकोशिकीय द्रव (धारा 6.1) में है। बंधे हुए पानी, बदले में, "संरचित" (दृढ़ता से बंधे हुए) और "विनाशकारी" (कमजोर रूप से बंधे या ढीले) पानी में विभाजित होते हैं। संभवतः, उपरोक्त सभी बाहरी कारक शरीर में पानी की स्थिति को प्रभावित करते हैं, अनुपात बदलते हैं: "संरचित" / "विनाशकारी" और "बाध्य" / "मुक्त" पानी, साथ ही साथ इसके संरचनात्मक और गतिशील पैरामीटर। यह शरीर की शारीरिक स्थिति में परिवर्तन में प्रकट होता है। यह संभव है कि अंतःकोशिकीय जल लगातार विनियमित होता रहे, मुख्य रूप से प्रोटीन द्वारा, एक "संरचित" से "विनाशकारी" स्थिति में स्पंदित संक्रमण। ये संक्रमण कोशिका से खर्च किए गए मेटाबोलाइट्स (स्लैग) के निष्कासन और आवश्यक पदार्थों के अवशोषण से जुड़े हुए हैं। आधुनिक दृष्टिकोण से, पानी एकल इंट्रासेल्युलर संरचना के निर्माण में शामिल है, जिसके कारण जीवन प्रक्रियाओं की व्यवस्था प्राप्त होती है। इसलिए, A. Szent-Gyorgyi की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार, शरीर में पानी "जीवन का मैट्रिक्स" है।

प्रकृति में पानी। पानी पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण और व्यापक पदार्थ है। ग्लोब की सतह 75% पानी से ढकी हुई है। विश्व महासागर का आयतन 1.4 बिलियन किमी 3 है। उतनी ही मात्रा में जल क्रिस्टलीकरण के जल के रूप में खनिजों में भी पाया जाता है। वायुमंडल में 13 हजार किमी 3 पानी है। इसी समय, पीने और घरेलू जरूरतों के लिए उपयुक्त ताजे पानी का भंडार काफी सीमित है (सभी मीठे पानी के जलाशयों की मात्रा 200 हजार किमी 3 है)। ताजा पानी, रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग किया जाता है, इसमें 0.05 से 1 ग्राम / एल तक की विभिन्न अशुद्धियाँ होती हैं, अक्सर ये लवण होते हैं: बाइकार्बोनेट, क्लोराइड, सल्फेट्स, घुलनशील कैल्शियम और मैग्नीशियम लवण सहित, जिसकी उपस्थिति पानी को कठोर बनाती है (धारा 14.3)। फिलहाल सुरक्षा जल संसाधनऔर सफाई अपशिष्टसबसे अधिक दबाव वाले पर्यावरणीय मुद्दे हैं।

साधारण जल में लगभग 0.02% भारी जल D2O (D - ड्यूटेरियम) होता है। यह साधारण पानी के वाष्पीकरण या इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान जमा होता है। भारी पानी विषैला होता है। सजीवों में जल की गति का अध्ययन करने के लिए भारी जल का उपयोग किया जाता है। इसकी मदद से, यह स्थापित किया गया था कि कुछ पौधों के ऊतकों में पानी की गति की गति 14 मीटर / घंटा तक पहुँच जाती है, और एक व्यक्ति द्वारा पिया गया पानी 2 घंटे में उसके अंगों और ऊतकों पर पूरी तरह से वितरित हो जाता है और शरीर से पूरी तरह से हटा दिया जाता है। केवल दो सप्ताह के बाद। जीवित जीवों में 50 से 93% पानी होता है, जो सभी जीवन प्रक्रियाओं में एक अनिवार्य भागीदार है। जल के बिना जीव का जीवित रहना असम्भव है। 70 साल की जीवन प्रत्याशा के साथ, एक व्यक्ति खाने-पीने के साथ लगभग 70 टन पानी की खपत करता है।

व्यापक रूप से वैज्ञानिक और चिकित्सा पद्धति में उपयोग किया जाता है आसुत जल- रंगहीन पारदर्शी तरल, बिना गंध और बेस्वाद, पीएच = 5.2-6.8। यह कई खुराक रूपों की तैयारी के लिए एक फार्माकोपियल तैयारी है।

इंजेक्शन के लिए पानी(पायरोजेनिक पानी) - एक फार्माकोपियोअल तैयारी भी। इस पानी में ज्वरकारक पदार्थ नहीं होते हैं। Pyrogens जीवाणु मूल के पदार्थ हैं - बैक्टीरिया के मेटाबोलाइट्स या अपशिष्ट उत्पाद, जो शरीर में प्रवेश करते समय ठंड लगना, बुखार, सिरदर्द और बिगड़ा हुआ हृदय गतिविधि का कारण बनते हैं। एप्रोजेनिक पानी सड़न रोकने वाली स्थितियों के तहत नोड (बिडिस्टीलेट) के दोहरे आसवन द्वारा तैयार किया जाता है और 24 घंटे के भीतर उपयोग किया जाता है।

अनुभाग को समाप्त करना, बायोजेनिक तत्व के रूप में हाइड्रोजन की विशेषताओं पर जोर देना आवश्यक है। जीवित प्रणालियों में, हाइड्रोजन हमेशा +1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है और एक ध्रुवीय में पाया जाता है या उससे बंधा होता है सहसंयोजक बंधनअन्य बायोजेनिक तत्वों के साथ, या एच + केशन के रूप में। हाइड्रोजन कटियन अम्लीय गुणों का वाहक है और एक सक्रिय कॉम्प्लेक्सिंग एजेंट है जो अन्य जीवों के परमाणुओं के मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़े के साथ संपर्क करता है। रेडॉक्स गुणों के दृष्टिकोण से, शरीर की शर्तों के तहत बाध्य हाइड्रोजन ऑक्सीकरण एजेंट या कम करने वाले एजेंट के गुणों को नहीं दिखाता है, हालांकि, हाइड्रोजन केशन सक्रिय रूप से कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है, इसके ऑक्सीकरण राज्य को बदलने के बिना, लेकिन योगदान देता है प्रतिक्रिया उत्पादों में बायोसबस्ट्रेट्स के रूपांतरण के लिए। इलेक्ट्रोनगेटिव तत्वों से बंधे हाइड्रोजन हाइड्रोजन बॉन्ड बनाते हैं।

भौतिकी और रसायन विज्ञान के क्षेत्र में अंग्रेजी वैज्ञानिक जी कैवेंडिश द्वारा 18 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में हाइड्रोजन की खोज की गई थी। वह किसी पदार्थ को शुद्ध अवस्था में अलग करने में कामयाब रहा, उसका अध्ययन करना शुरू किया और उसके गुणों का वर्णन किया।

ऐसा हाइड्रोजन की खोज का इतिहास है। प्रयोगों के दौरान, शोधकर्ता ने निर्धारित किया कि यह दहनशील गैसजिसे वायु में जलाने पर जल प्राप्त होता है। इससे पानी की गुणात्मक संरचना का निर्धारण हुआ।

हाइड्रोजन क्या है

हाइड्रोजन, एक सरल पदार्थ के रूप में, पहली बार 1784 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ ए। लेवोज़ियर द्वारा घोषित किया गया था, क्योंकि उन्होंने निर्धारित किया था कि इसके अणु में एक ही प्रकार के परमाणु होते हैं।

लैटिन में रासायनिक तत्व का नाम हाइड्रोजनियम ("हाइड्रोजेनियम" पढ़ें) जैसा लगता है, जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना।" नाम दहन प्रतिक्रिया को संदर्भित करता है जो पानी का उत्पादन करता है।

हाइड्रोजन की विशेषता

हाइड्रोजन एन। मेंडेलीव के पदनाम ने इस रासायनिक तत्व को पहला सीरियल नंबर सौंपा, इसे पहले समूह के मुख्य उपसमूह में रखा और पहली अवधि और सातवें समूह के मुख्य उपसमूह में सशर्त रूप से रखा।

हाइड्रोजन का परमाणु भार (परमाणु द्रव्यमान) 1.00797 है। H 2 का आणविक भार 2 a है। ई. दाढ़ द्रव्यमान संख्यात्मक रूप से इसके बराबर है।

यह एक विशेष नाम के साथ तीन समस्थानिकों द्वारा दर्शाया गया है: सबसे आम प्रोटियम (एच), भारी ड्यूटेरियम (डी), और रेडियोधर्मी ट्रिटियम (टी)।

यह पहला तत्व है जिसे समस्थानिकों में पूरी तरह से अलग किया जा सकता है। सरल तरीके से. यह समस्थानिकों के उच्च द्रव्यमान अंतर पर आधारित है। प्रक्रिया पहली बार 1933 में की गई थी। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि केवल 1932 में 2 के द्रव्यमान वाला एक आइसोटोप खोजा गया था।

भौतिक गुण

में सामान्य स्थितिडायटोमिक अणुओं के रूप में सरल पदार्थ हाइड्रोजन एक गैस है, बिना रंग का, जिसका कोई स्वाद और गंध नहीं है। पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में थोड़ा घुलनशील।

क्रिस्टलीकरण तापमान - 259.2 o C, क्वथनांक - 252.8 o C।हाइड्रोजन के अणुओं का व्यास इतना छोटा होता है कि उनमें कई पदार्थों (रबर, कांच, धातु) में धीरे-धीरे विसरित होने की क्षमता होती है। इस संपत्ति का उपयोग तब किया जाता है जब गैसीय अशुद्धियों से हाइड्रोजन को शुद्ध करने की आवश्यकता होती है। एन पर। वाई हाइड्रोजन का घनत्व 0.09 किग्रा/एम3 है।

क्या पहले समूह में स्थित तत्वों के अनुरूप हाइड्रोजन को धातु में परिवर्तित करना संभव है? वैज्ञानिकों ने पाया है कि हाइड्रोजन, उन परिस्थितियों में जब दबाव 2 मिलियन वायुमंडल तक पहुंचता है, अवरक्त किरणों को अवशोषित करना शुरू कर देता है, जो पदार्थ के अणुओं के ध्रुवीकरण को इंगित करता है। शायद इससे भी अधिक दबाव पर हाइड्रोजन धातु बन जाएगी।

यह दिलचस्प है:एक धारणा है कि विशाल ग्रहों, बृहस्पति और शनि पर हाइड्रोजन एक धातु के रूप में है। यह माना जाता है कि पृथ्वी के मेंटल द्वारा बनाए गए अति-उच्च दबाव के कारण धातु ठोस हाइड्रोजन भी पृथ्वी के कोर की संरचना में मौजूद है।

रासायनिक गुण

सरल और जटिल दोनों पदार्थ हाइड्रोजन के साथ रासायनिक क्रिया में प्रवेश करते हैं। लेकिन हाइड्रोजन की कम गतिविधि को उपयुक्त परिस्थितियों का निर्माण करके बढ़ाया जाना चाहिए - तापमान बढ़ाना, उत्प्रेरक का उपयोग करना आदि।

गर्म होने पर, साधारण पदार्थ जैसे ऑक्सीजन (O2), क्लोरीन (Cl2), नाइट्रोजन (N2), सल्फर (S) हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

यदि आप हवा में गैस ट्यूब के अंत में शुद्ध हाइड्रोजन में आग लगाते हैं, तो यह समान रूप से जलेगा, लेकिन बमुश्किल ध्यान देने योग्य होगा। यदि, हालांकि, गैस आउटलेट ट्यूब को शुद्ध ऑक्सीजन के वातावरण में रखा जाता है, तो प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पोत की दीवारों पर पानी की बूंदों के गठन के साथ दहन जारी रहेगा:

पानी के दहन के साथ बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। यह एक एक्ज़ोथिर्मिक यौगिक प्रतिक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन को ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत करके ऑक्साइड H2O बनाया जाता है। यह एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया भी है जिसमें हाइड्रोजन का ऑक्सीकरण होता है और ऑक्सीजन कम हो जाती है।

इसी प्रकार, सीएल 2 के साथ प्रतिक्रिया हाइड्रोजन क्लोराइड के गठन के साथ होती है।

हाइड्रोजन के साथ नाइट्रोजन की परस्पर क्रिया के लिए उच्च तापमान और उच्च दबाव के साथ-साथ एक उत्प्रेरक की उपस्थिति की आवश्यकता होती है। नतीजा अमोनिया है।

सल्फर के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, हाइड्रोजन सल्फाइड बनता है, जिसकी पहचान से सड़े हुए अंडे की विशिष्ट गंध की सुविधा होती है।

इन अभिक्रियाओं में हाइड्रोजन की ऑक्सीकरण अवस्था +1 है, और नीचे वर्णित हाइड्राइड्स में, यह 1 है।

कुछ धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करने पर हाइड्राइड बनते हैं, उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्राइड - NaH। इनमें से कुछ जटिल यौगिकों का उपयोग रॉकेट के लिए ईंधन के साथ-साथ संलयन शक्ति में भी किया जाता है।

हाइड्रोजन जटिल श्रेणी के पदार्थों के साथ भी प्रतिक्रिया करता है। उदाहरण के लिए, कॉपर (II) ऑक्साइड के साथ, सूत्र CuO. प्रतिक्रिया करने के लिए, कॉपर हाइड्रोजन को गर्म पाउडर कॉपर (II) ऑक्साइड के ऊपर से गुजारा जाता है। बातचीत के दौरान, अभिकर्मक अपना रंग बदलता है और लाल-भूरा हो जाता है, और पानी की बूंदें परखनली की ठंडी दीवारों पर जम जाती हैं।

प्रतिक्रिया के दौरान, हाइड्रोजन को पानी बनाने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है, और कॉपर ऑक्साइड से एक साधारण पदार्थ (Cu) में कम हो जाता है।

उपयोग के क्षेत्र

हाइड्रोजन है बडा महत्वमनुष्यों के लिए और विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पाता है:

1. रासायनिक उद्योग में यह कच्चा माल है, अन्य उद्योगों में यह ईंधन है। हाइड्रोजन और पेट्रोकेमिस्ट्री और तेल शोधन के उद्यमों के बिना मत करो।
2. विद्युत शक्ति उद्योग में, यह सरल पदार्थ शीतलन एजेंट के रूप में कार्य करता है।
3. लौह और अलौह धातु विज्ञान में, हाइड्रोजन एक कम करने वाले एजेंट की भूमिका निभाता है।
4. इसकी मदद से उत्पादों की पैकेजिंग करते समय एक निष्क्रिय वातावरण बनाया जाता है।
5. दवा उद्योग हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उत्पादन में हाइड्रोजन का उपयोग अभिकर्मक के रूप में करता है।
6. इस प्रकाश गैस से मौसम संबंधी जांच भरी जाती है।
7. इस तत्व को रॉकेट इंजनों के लिए ईंधन कम करने वाले एजेंट के रूप में भी जाना जाता है।

वैज्ञानिक सर्वसम्मति से भविष्यवाणी करते हैं कि हाइड्रोजन ईंधन ऊर्जा क्षेत्र में अग्रणी होगा।

उद्योग में प्राप्ति

उद्योग में, हाइड्रोजन का उत्पादन इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा किया जाता है, जो पानी में घुलने वाली क्षार धातुओं के क्लोराइड या हाइड्रॉक्साइड के अधीन होता है। इस तरह सीधे पानी से हाइड्रोजन प्राप्त करना भी संभव है।

इस प्रयोजन के लिए, भाप के साथ कोक या मीथेन के रूपांतरण का उपयोग किया जाता है। ऊंचे तापमान पर मीथेन का अपघटन भी हाइड्रोजन पैदा करता है। आंशिक विधि द्वारा कोक ओवन गैस के द्रवीकरण का उपयोग हाइड्रोजन के औद्योगिक उत्पादन के लिए भी किया जाता है।

प्रयोगशाला में प्राप्त करना

प्रयोगशाला में, हाइड्रोजन का उत्पादन करने के लिए किप उपकरण का उपयोग किया जाता है।

हाइड्रोक्लोरिक या सल्फ्यूरिक एसिड और जिंक अभिकर्मकों के रूप में कार्य करते हैं। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन बनता है।

प्रकृति में हाइड्रोजन ढूँढना

ब्रह्मांड में हाइड्रोजन सबसे आम तत्व है। सूर्य और अन्य सहित अधिकांश तारे अंतरिक्ष निकायोंहाइड्रोजन बनाता है।

में भूपर्पटीयह केवल 0.15% है। यह कई खनिजों में, सभी में मौजूद है कार्बनिक पदार्थ, साथ ही साथ हमारे ग्रह की सतह के 3/4 हिस्से को कवर करने वाले पानी में।

ऊपरी वायुमंडल में शुद्ध हाइड्रोजन के निशान पाए जा सकते हैं। यह कई दहनशील प्राकृतिक गैसों में भी पाया जाता है।

गैसीय हाइड्रोजन सबसे पतला है, और तरल हाइड्रोजन हमारे ग्रह पर सबसे घना पदार्थ है। हाइड्रोजन की मदद से, आप आवाज के समय को बदल सकते हैं, यदि आप इसे श्वास लेते हैं, और जैसे ही आप साँस छोड़ते हैं, बोल सकते हैं।

सबसे शक्तिशाली की कार्रवाई के केंद्र में उदजन बमसबसे हल्के परमाणु का विभाजन होता है।

आइए देखें कि हाइड्रोजन क्या है। रासायनिक गुणऔर इस गैर-धातु के उत्पादन का अध्ययन स्कूल में अकार्बनिक रसायन विज्ञान के दौरान किया जाता है। यह वह तत्व है जो मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली का प्रमुख है, और इसलिए एक विस्तृत विवरण के योग्य है।

किसी तत्व को खोलने के बारे में संक्षिप्त जानकारी

हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले आइए जानें कि यह महत्वपूर्ण तत्व कैसे पाया गया।

सोलहवीं और सत्रहवीं शताब्दियों में काम करने वाले रसायनज्ञों ने अपने लेखन में बार-बार ज्वलनशील गैस का उल्लेख किया है जो एसिड को सक्रिय धातुओं के संपर्क में लाने पर निकलती है। अठारहवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में, जी कैवेंडिश ने इस गैस को इकट्ठा करने और उसका विश्लेषण करने में कामयाबी हासिल की, इसे "दहनशील गैस" नाम दिया।

उस समय हाइड्रोजन के भौतिक और रासायनिक गुणों का अध्ययन नहीं किया गया था। केवल अठारहवीं शताब्दी के अंत में, ए। लेवोज़ियर विश्लेषण द्वारा स्थापित करने में कामयाब रहे कि यह गैस पानी का विश्लेषण करके प्राप्त की जा सकती है। थोड़ी देर बाद, उन्होंने नए तत्व को हाइड्रोजन कहना शुरू किया, जिसका अर्थ है "पानी को जन्म देना।" हाइड्रोजन का आधुनिक रूसी नाम एमएफ सोलोविओव के नाम पर रखा गया है।

प्रकृति में होना

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों का विश्लेषण प्रकृति में इसकी प्रचुरता के आधार पर ही किया जा सकता है। यह तत्व हाइड्रो- और लिथोस्फीयर में मौजूद है, और खनिजों का भी हिस्सा है: प्राकृतिक और संबंधित गैस, पीट, तेल, कोयला, तेल शेल। एक वयस्क की कल्पना करना मुश्किल है जो यह नहीं जानता होगा कि हाइड्रोजन पानी का एक अभिन्न अंग है।

इसके अलावा, यह अधातु न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और वसा के रूप में जानवरों के जीवों में पाया जाता है। हमारे ग्रह पर, यह तत्व मुक्त रूप में बहुत कम पाया जाता है, शायद केवल प्राकृतिक और ज्वालामुखीय गैसों में।

प्लाज्मा के रूप में, हाइड्रोजन तारों और सूर्य के द्रव्यमान का लगभग आधा बनाता है, और यह इंटरस्टेलर गैस का भी हिस्सा है। उदाहरण के लिए, मुक्त रूप में, साथ ही मीथेन, अमोनिया के रूप में, यह अधातु धूमकेतु और कुछ ग्रहों में भी मौजूद है।

भौतिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करने से पहले, हम ध्यान दें कि सामान्य परिस्थितियों में यह है गैसीय पदार्थहवा से हल्का, जिसमें कई समस्थानिक रूप होते हैं। यह पानी में लगभग अघुलनशील है और इसमें उच्च तापीय चालकता है। प्रोटियम, जिसकी द्रव्यमान संख्या 1 है, को इसका सबसे हल्का रूप माना जाता है। ट्रिटियम, जिसमें रेडियोधर्मी गुण होते हैं, प्रकृति में वायुमंडलीय नाइट्रोजन से बनता है जब न्यूरॉन्स इसे यूवी किरणों के संपर्क में लाते हैं।

अणु की संरचना की विशेषताएं

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करने के लिए, इसकी प्रतिक्रियाएँ, आइए हम इसकी संरचना की विशेषताओं पर ध्यान दें। इस डायटोमिक अणु में एक सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय रासायनिक बंधन है। परमाणु हाइड्रोजन का निर्माण तब संभव है जब सक्रिय धातुएं अम्लीय विलयनों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। लेकिन इस रूप में, यह गैर-धातु केवल एक नगण्य समय अवधि के लिए ही अस्तित्व में है, लगभग तुरंत ही यह एक आणविक रूप में पुनर्संयोजित हो जाता है।

रासायनिक गुण

हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों पर विचार करें। अधिकांश यौगिकों में जो यह रासायनिक तत्व बनाता है, यह +1 की ऑक्सीकरण स्थिति प्रदर्शित करता है, जो इसे सक्रिय (क्षार) धातुओं के समान बनाता है। हाइड्रोजन के मुख्य रासायनिक गुण, इसे धातु के रूप में दर्शाते हैं:

• पानी बनाने के लिए ऑक्सीजन के साथ बातचीत;
• हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया, हाइड्रोजन हलाइड के गठन के साथ;
• सल्फर के साथ संयुक्त होने पर हाइड्रोजन सल्फाइड का उत्पादन।

नीचे प्रतिक्रिया समीकरण है जो हाइड्रोजन के रासायनिक गुणों की विशेषता है। हम इस तथ्य पर ध्यान आकर्षित करते हैं कि एक गैर-धातु (-1 के ऑक्सीकरण राज्य के साथ) के रूप में, यह केवल सक्रिय धातुओं के साथ प्रतिक्रिया में कार्य करता है, उनके साथ संबंधित हाइड्राइड्स बनाता है।

साधारण तापमान पर हाइड्रोजन अन्य पदार्थों के साथ सक्रिय रूप से संपर्क नहीं करता है, इसलिए अधिकांश अभिक्रियाएं पहले से गरम करने के बाद ही की जाती हैं।

आइए हम उस तत्व की कुछ रासायनिक अंतःक्रियाओं पर अधिक विस्तार से ध्यान दें जो आवर्त सारणी का प्रमुख है रासायनिक तत्वमेंडेलीव।

जल निर्माण की प्रतिक्रिया 285.937 kJ ऊर्जा की रिहाई के साथ है। ऊंचे तापमान (550 डिग्री सेल्सियस से अधिक) पर, यह प्रक्रिया एक मजबूत विस्फोट के साथ होती है।

गैसीय हाइड्रोजन के उन रासायनिक गुणों में से जो उद्योग में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाए गए हैं, धातु आक्साइड के साथ इसकी बातचीत रुचि का है। यह आधुनिक उद्योग में उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण द्वारा होता है कि धातु के आक्साइड को संसाधित किया जाता है, उदाहरण के लिए, शुद्ध धातु को लोहे के पैमाने (मिश्रित लोहे के आक्साइड) से अलग किया जाता है। यह विधि स्क्रैप धातु के कुशल प्रसंस्करण की अनुमति देती है।

अमोनिया का संश्लेषण, जिसमें वायुमंडलीय नाइट्रोजन के साथ हाइड्रोजन की परस्पर क्रिया शामिल है, आधुनिक में भी मांग में है रसायन उद्योग. इस रासायनिक बातचीत की घटना के लिए शर्तों में, हम दबाव और तापमान पर ध्यान देते हैं।

निष्कर्ष

यह हाइड्रोजन है जो निष्क्रिय है रासायनिकसामान्य परिस्थितियों में। जैसे ही तापमान बढ़ता है, इसकी गतिविधि काफी बढ़ जाती है। यह पदार्थ कार्बनिक संश्लेषण में मांग में है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, कीटोन्स को द्वितीयक अल्कोहल में कम किया जा सकता है, और एल्डिहाइड को प्राथमिक अल्कोहल में परिवर्तित किया जा सकता है। इसके अलावा, हाइड्रोजनीकरण द्वारा, एथिलीन और एसिटिलीन वर्गों के असंतृप्त हाइड्रोकार्बन को मीथेन श्रृंखला के संतृप्त यौगिकों में परिवर्तित किया जा सकता है। आधुनिक रासायनिक उत्पादन में मांग में हाइड्रोजन को एक साधारण पदार्थ माना जाता है।

आवर्त प्रणाली में, इसकी अपनी विशिष्ट स्थिति होती है, जो इसके द्वारा प्रदर्शित गुणों को दर्शाती है और इसकी इलेक्ट्रॉनिक संरचना की बात करती है। हालाँकि, इन सबके बीच एक विशेष परमाणु है जो एक साथ दो कोशिकाओं पर कब्जा कर लेता है। यह तत्वों के दो समूहों में स्थित है जो उनके प्रकट गुणों में पूरी तरह विपरीत हैं। यह हाइड्रोजन है। ये खूबियां इसे खास बनाती हैं।

हाइड्रोजन केवल एक तत्व ही नहीं है, बल्कि एक साधारण पदार्थ भी है, और भी अवयवकई जटिल यौगिक, बायोजेनिक और ऑर्गनोजेनिक तत्व। इसलिए, हम इसकी विशेषताओं और गुणों पर अधिक विस्तार से विचार करते हैं।

रासायनिक तत्व के रूप में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन मुख्य उपसमूह के पहले समूह का एक तत्व है, साथ ही पहली छोटी अवधि में मुख्य उपसमूह का सातवां समूह है। इस अवधि में केवल दो परमाणु होते हैं: हीलियम और जिस तत्व पर हम विचार कर रहे हैं। आइए, आवर्त निकाय में हाइड्रोजन की स्थिति की मुख्य विशेषताओं का वर्णन करें।

1. हाइड्रोजन की क्रम संख्या 1 है, इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है, क्रमशः प्रोटॉन की संख्या समान है। परमाणु द्रव्यमान 1.00795 है। द्रव्यमान संख्या 1, 2, 3 के साथ इस तत्व के तीन समस्थानिक हैं। हालाँकि, उनमें से प्रत्येक के गुण बहुत भिन्न हैं, क्योंकि हाइड्रोजन के द्रव्यमान में एक की वृद्धि तुरंत दोगुनी हो जाती है।
2. तथ्य यह है कि इसमें बाहरी पर केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, यह ऑक्सीकरण और गुणों को कम करने दोनों को सफलतापूर्वक प्रदर्शित करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, एक इलेक्ट्रॉन के दान के बाद, यह एक मुक्त कक्षीय रहता है, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग लेता है।
3. हाइड्रोजन एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है। इसलिए, मुख्य उपसमूह का पहला समूह इसका मुख्य स्थान माना जाता है, जहां यह सबसे सक्रिय धातुओं - क्षार का नेतृत्व करता है।
4. हालांकि, मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ बातचीत करते समय, उदाहरण के लिए, धातु, यह एक ऑक्सीकरण एजेंट भी हो सकता है, जो एक इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है। इन यौगिकों को हाइड्राइड्स कहा जाता है। इस आधार पर, यह हलोजन के उपसमूह का नेतृत्व करता है, जिसके साथ यह समान है।
5. अपने बहुत कम परमाणु द्रव्यमान के कारण हाइड्रोजन को सबसे हल्का तत्व माना जाता है। इसके अलावा, इसका घनत्व भी बहुत कम है, इसलिए यह हल्केपन का भी मानक है।

इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि हाइड्रोजन परमाणु अन्य सभी तत्वों के विपरीत पूरी तरह से अद्वितीय है। नतीजतन, इसके गुण भी विशेष हैं, और बनने वाले सरल और जटिल पदार्थ बहुत महत्वपूर्ण हैं। आइए उन पर आगे विचार करें।

सरल पदार्थ

यदि हम इस तत्व के अणु के रूप में बात करें, तो हमें यह कहना होगा कि यह द्विपरमाणुक है। अर्थात हाइड्रोजन (एक साधारण पदार्थ) एक गैस है। इसका अनुभवजन्य सूत्र एच 2 के रूप में लिखा जाएगा, और ग्राफिकल - एकल सिग्मा बांड एच-एच के माध्यम से। परमाणुओं के बीच बंधन गठन का तंत्र सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय है।

1. मीथेन का भाप सुधार।
2. कोयला गैसीकरण - इस प्रक्रिया में कोयले को 1000 0C तक गर्म करना शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन और उच्च कार्बन कोयले का निर्माण होता है।
3. इलेक्ट्रोलिसिस। यह विधिकेवल विभिन्न लवणों के जलीय घोल के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, क्योंकि पिघलने से कैथोड पर पानी का निर्वहन नहीं होता है।

हाइड्रोजन के उत्पादन के लिए प्रयोगशाला के तरीके:

1. धातु हाइड्राइड्स का हाइड्रोलिसिस।
2. सक्रिय धातुओं और मध्यम गतिविधि पर तनु अम्लों की क्रिया।
3. क्षारीय और की बातचीत क्षारीय पृथ्वी धातुपानी के साथ।

परिणामी हाइड्रोजन को इकट्ठा करने के लिए, परखनली को उल्टा करके रखना आवश्यक है। आखिरकार, इस गैस को उसी तरह से एकत्र नहीं किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड। यह हाइड्रोजन है, यह हवा से बहुत हल्का है। जल्दी से मिटता है, और बड़ी मात्राहवा में मिलाने पर फट जाता है। इसलिए, ट्यूब उलटा होना चाहिए। इसे भरने के बाद इसे रबर डाट से बंद कर देना चाहिए।

एकत्रित हाइड्रोजन की शुद्धता की जांच करने के लिए आपको गले में एक जली हुई माचिस लानी चाहिए। यदि कपास बहरा और शांत है, तो गैस स्वच्छ है, न्यूनतम वायु अशुद्धियों के साथ। यदि यह जोर से और सीटी बजाता है, तो यह गंदा है, जिसमें विदेशी घटकों का एक बड़ा हिस्सा है।

उपयोग के क्षेत्र

जब हाइड्रोजन को जलाया जाता है तो इतनी बड़ी मात्रा में ऊर्जा (ऊष्मा) निकलती है कि इस गैस को सबसे लाभदायक ईंधन माना जाता है। इसके अलावा, यह पर्यावरण के अनुकूल है। हालाँकि, इस क्षेत्र में इसका उपयोग वर्तमान में सीमित है। यह शुद्ध हाइड्रोजन को संश्लेषित करने की गलत और अनसुलझी समस्याओं के कारण है, जो रिएक्टरों, इंजनों और पोर्टेबल उपकरणों के साथ-साथ आवासीय हीटिंग बॉयलरों में ईंधन के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त होगा।

आखिरकार, इस गैस को प्राप्त करने के तरीके काफी महंगे हैं, इसलिए पहले संश्लेषण की एक विशेष विधि विकसित करना आवश्यक है। एक जो आपको उत्पाद को बड़ी मात्रा में और न्यूनतम लागत पर प्राप्त करने की अनुमति देगा।

ऐसे कई मुख्य क्षेत्र हैं जिनमें हम जिस गैस पर विचार कर रहे हैं उसका उपयोग किया जाता है।

1. रासायनिक संश्लेषण। हाइड्रोजनीकरण के आधार पर साबुन, मार्जरीन और प्लास्टिक प्राप्त होते हैं। हाइड्रोजन, मेथनॉल और अमोनिया की भागीदारी के साथ-साथ अन्य यौगिकों को संश्लेषित किया जाता है।
2. में खाद्य उद्योग- एक योजक E949 के रूप में।
3. विमानन उद्योग (रॉकेट निर्माण, विमान निर्माण)।
4. बिजली उद्योग।
5. मौसम विज्ञान।
6. पर्यावरण के अनुकूल प्रकार का ईंधन।

जाहिर है, हाइड्रोजन उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि यह प्रकृति में प्रचुर मात्रा में है। इससे भी बड़ी भूमिका इसके द्वारा गठित विभिन्न यौगिकों द्वारा निभाई जाती है।

हाइड्रोजन यौगिक

ये जटिल पदार्थ हैं जिनमें हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। ऐसे पदार्थों के कई मुख्य प्रकार हैं।

1. हाइड्रोजन हालिड्स। सामान्य सूत्र HHal है। इनमें हाइड्रोजन क्लोराइड का विशेष महत्व है। यह एक गैस है जो पानी में घुलकर घोल बनाती है हाइड्रोक्लोरिक एसिड की. यह एसिड लगभग सभी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है रासायनिक संश्लेषण. और कार्बनिक और अकार्बनिक दोनों। हाइड्रोजन क्लोराइड एक यौगिक है जिसका अनुभवजन्य सूत्र HCL है और यह हमारे देश में वार्षिक उत्पादन के मामले में सबसे बड़ा है। हाइड्रोजन हलाइड्स में हाइड्रोजन आयोडाइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड और हाइड्रोजन ब्रोमाइड भी शामिल हैं। ये सभी संबंधित अम्ल बनाते हैं।
2. उनमें से लगभग सभी काफी अस्थिर हैं विषैली गैसें. उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन सल्फाइड, मीथेन, सिलेन, फॉस्फीन और अन्य। हालांकि, वे बहुत ज्वलनशील हैं।
3. हाइड्राइड धातुओं के साथ यौगिक होते हैं। ये लवण वर्ग से संबंधित हैं।
4. हाइड्रॉक्साइड्स: क्षार, अम्ल और उभयधर्मी यौगिक। उनकी संरचना में आवश्यक रूप से एक या अधिक हाइड्रोजन परमाणु शामिल हैं। उदाहरण: NaOH, K2 , H2SO4 और अन्य।
5. हाइड्रोजन हाइड्रोक्साइड। इस यौगिक को जल के नाम से जाना जाता है। हाइड्रोजन ऑक्साइड का दूसरा नाम। अनुभवजन्य सूत्र इस तरह दिखता है - एच 2 ओ।
6. हाइड्रोजन पेरोक्साइड। यह सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, जिसका सूत्र H2O2 है।
7. कई कार्बनिक यौगिक: हाइड्रोकार्बन, प्रोटीन, वसा, लिपिड, विटामिन, हार्मोन, ईथर के तेलऔर दूसरे।

जाहिर है, हम जिस तत्व पर विचार कर रहे हैं, उसके यौगिकों की विविधता बहुत बड़ी है। यह एक बार फिर प्रकृति और मनुष्य के साथ-साथ सभी जीवित प्राणियों के लिए इसके उच्च महत्व की पुष्टि करता है।

सर्वोत्तम विलायक है

जैसा कि ऊपर बताया गया है, इस पदार्थ का सामान्य नाम पानी है। सहसंयोजक द्वारा एक साथ जुड़े दो हाइड्रोजन और एक ऑक्सीजन परमाणुओं से मिलकर बनता है ध्रुवीय बंधन. पानी का अणु एक द्विध्रुव है, जो इसके कई गुणों की व्याख्या करता है। विशेष रूप से, तथ्य यह है कि यह एक सार्वभौमिक विलायक है।

यह जलीय पर्यावरण में है कि लगभग सभी रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। हाइड्रोजन ऑक्साइड की मदद से जीवित जीवों में प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय की आंतरिक प्रतिक्रियाएं भी की जाती हैं।

पानी को ग्रह पर सबसे महत्वपूर्ण पदार्थ माना जाता है। यह ज्ञात है कि कोई भी जीव इसके बिना जीवित नहीं रह सकता है। पृथ्वी पर, यह एकत्रीकरण की तीन अवस्थाओं में मौजूद है:

• तरल;
• गैस (भाप);
• ठोस (बर्फ)।

हाइड्रोजन के समस्थानिक के आधार पर जो अणु का हिस्सा है, पानी तीन प्रकार के होते हैं।

1. प्रकाश या प्रोटियम। 1 की द्रव्यमान संख्या वाला एक समस्थानिक। सूत्र H 2 O है। यह सामान्य रूप है जिसका उपयोग सभी जीव करते हैं।
2. ड्यूटेरियम या भारी, इसका सूत्र D 2 O है। इसमें आइसोटोप 2 H होता है।
3. सुपर भारी या ट्रिटियम। सूत्र T3O जैसा दिखता है, आइसोटोप 3 H है।

ग्रह पर ताजा प्रोटियम पानी के भंडार बहुत महत्वपूर्ण हैं। कई देशों में इसकी कमी पहले से ही है। पेयजल प्राप्त करने के लिए खारे पानी के उपचार के तरीके विकसित किए जा रहे हैं।

हाइड्रोजन पेरोक्साइड एक सार्वभौमिक उपाय है

यह यौगिक, जैसा कि ऊपर बताया गया है, एक उत्कृष्ट ऑक्सीकरण एजेंट है। हालांकि, मजबूत प्रतिनिधियों के साथ यह रिड्यूसर के रूप में भी व्यवहार कर सकता है। इसके अलावा, इसका एक स्पष्ट जीवाणुनाशक प्रभाव है।

इस यौगिक का दूसरा नाम पेरोक्साइड है। यह इस रूप में है कि इसका उपयोग दवा में किया जाता है। विचाराधीन यौगिक के क्रिस्टलीय हाइड्रेट का 3% समाधान एक चिकित्सा दवा है जिसका उपयोग छोटे घावों को कीटाणुरहित करने के लिए किया जाता है। हालांकि, यह साबित हो चुका है कि इस मामले में घाव भरने की प्रक्रिया समय के साथ बढ़ती जाती है।

उपयुक्त सामग्री (फोम, उदाहरण के लिए) के उत्पादन के लिए फोमिंग एजेंट के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग रॉकेट ईंधन में, उद्योग में कीटाणुशोधन और विरंजन के लिए भी किया जाता है। इसके अलावा, पेरोक्साइड एक्वैरियम को साफ करने, बालों को ब्लीच करने और दांतों को सफेद करने में मदद करता है। हालांकि, एक ही समय में यह ऊतकों को नुकसान पहुँचाता है, इसलिए इस उद्देश्य के लिए विशेषज्ञों द्वारा इसकी अनुशंसा नहीं की जाती है।

हाइड्रोजन एक विशेष तत्व है जो मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली में एक बार में दो कोशिकाओं पर कब्जा कर लेता है। यह विपरीत गुणों वाले तत्वों के दो समूहों में स्थित है, और यह विशेषता इसे अद्वितीय बनाती है। हाइड्रोजन एक सरल पदार्थ है और कई जटिल यौगिकों का एक अभिन्न अंग है, यह एक जैविक और जैविक तत्व है। इसकी मुख्य विशेषताओं और गुणों के साथ विस्तार से परिचित होना उचित है।

मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन की मुख्य विशेषताओं में संकेत दिया गया है:

• तत्व की क्रम संख्या 1 है (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की संख्या समान है);
• परमाणु भार 1.00795 है;
• हाइड्रोजन के तीन समस्थानिक होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में विशेष गुण होते हैं;
• केवल एक इलेक्ट्रॉन की सामग्री के कारण, हाइड्रोजन कम करने और प्रदर्शित करने में सक्षम है ऑक्सीकरण गुण, और एक इलेक्ट्रॉन दान करने के बाद, हाइड्रोजन में एक मुक्त कक्षीय होता है, जो दाता-स्वीकर्ता तंत्र के अनुसार रासायनिक बंधों के निर्माण में भाग लेता है;
• हाइड्रोजन कम घनत्व वाला एक हल्का तत्व है;
• हाइड्रोजन एक मजबूत कम करने वाला एजेंट है, यह मुख्य उपसमूह के पहले समूह में क्षार धातु समूह को खोलता है;
• जब हाइड्रोजन धातुओं और अन्य मजबूत कम करने वाले एजेंटों के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह उनके इलेक्ट्रॉन को स्वीकार करता है और ऑक्सीकरण एजेंट बन जाता है। ऐसे यौगिकों को हाइड्राइड कहते हैं। संकेतित विशेषता के अनुसार, हाइड्रोजन सशर्त रूप से हैलोजेन के समूह से संबंधित है (तालिका में इसे कोष्ठक में फ्लोरीन के ऊपर दिया गया है), जिसके साथ इसकी समानता है।

एक साधारण पदार्थ के रूप में हाइड्रोजन

हाइड्रोजन एक गैस है जिसके अणु में दो होते हैं। इस पदार्थ की खोज 1766 में ब्रिटिश वैज्ञानिक हेनरी कैवेंडिश ने की थी। उन्होंने सिद्ध किया कि हाइड्रोजन एक गैस है जो ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर फट जाती है। हाइड्रोजन का अध्ययन करने के बाद, रसायनज्ञों ने पाया कि यह पदार्थ मनुष्य को ज्ञात सभी पदार्थों में सबसे हल्का है।

एक अन्य वैज्ञानिक, लावोइसियर ने तत्व को "हाइड्रोजेनियम" नाम दिया, जिसका लैटिन में अर्थ है "पानी को जन्म देना।" 1781 में, हेनरी कैवेंडिश ने साबित किया कि पानी ऑक्सीजन और हाइड्रोजन का संयोजन है। दूसरे शब्दों में, पानी ऑक्सीजन के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया का उत्पाद है। हाइड्रोजन के ज्वलनशील गुणों को प्राचीन वैज्ञानिकों के लिए भी जाना जाता था: संबंधित रिकॉर्ड पैरासेल्सस द्वारा छोड़े गए थे, जो 16 वीं शताब्दी में रहते थे।

आणविक हाइड्रोजन परिणामी है सहज रूप मेंप्रकृति में सामान्य गैसीय यौगिक, जिसमें दो परमाणु होते हैं और जब एक जलती हुई छींटे को ऊपर लाया जाता है। एक हाइड्रोजन अणु परमाणुओं में क्षय हो सकता है जो हीलियम नाभिक में बदल जाता है, क्योंकि वे परमाणु प्रतिक्रियाओं में भाग लेने में सक्षम होते हैं। ऐसी प्रक्रियाएँ नियमित रूप से अंतरिक्ष और सूर्य पर होती रहती हैं।

हाइड्रोजन और उसके भौतिक गुण

हाइड्रोजन के निम्नलिखित भौतिक पैरामीटर हैं:

• -252.76 डिग्री सेल्सियस पर फोड़े;
• -259.14 डिग्री सेल्सियस पर पिघला देता है; *संकेत तापमान सीमाओं के भीतर, हाइड्रोजन एक गंधहीन, रंगहीन तरल है;
• हाइड्रोजन पानी में थोड़ा घुलनशील है;
• हाइड्रोजन प्रदान किए जाने पर सैद्धांतिक रूप से धात्विक अवस्था में जा सकता है विशेष स्थिति(कम तापमान और उच्च दबाव);
• शुद्ध हाइड्रोजन एक विस्फोटक और ज्वलनशील पदार्थ है;
• हाइड्रोजन धातुओं की मोटाई के माध्यम से फैलाने में सक्षम है, इसलिए यह उनमें अच्छी तरह से घुल जाता है;
• हाइड्रोजन हवा से 14.5 गुना हल्की है;
• उच्च दाब पर ठोस हाइड्रोजन के हिम जैसे क्रिस्टल प्राप्त किए जा सकते हैं।

हाइड्रोजन के रासायनिक गुण

प्रयोगशाला के तरीके:

• सक्रिय धातुओं और मध्यम गतिविधि की धातुओं के साथ पतला एसिड की बातचीत;
• धातु हाइड्राइड्स की हाइड्रोलिसिस;
• क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के पानी के साथ प्रतिक्रिया।

हाइड्रोजन यौगिक:

हाइड्रोजन हालिड्स; गैर-धातुओं के वाष्पशील हाइड्रोजन यौगिक; हाइड्राइड्स; हाइड्रॉक्साइड्स; हाइड्रोजन हाइड्रोक्साइड (पानी); हाइड्रोजन पेरोक्साइड; कार्बनिक यौगिक (प्रोटीन, वसा, हाइड्रोकार्बन, विटामिन, लिपिड, आवश्यक तेल, हार्मोन)। प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के गुणों के अध्ययन पर सुरक्षित प्रयोग देखने के लिए क्लिक करें।

परिणामी हाइड्रोजन को इकट्ठा करने के लिए, आपको परखनली को उल्टा करके रखना होगा। हाइड्रोजन को कार्बन डाइऑक्साइड की तरह एकत्र नहीं किया जा सकता, क्योंकि यह हवा से बहुत हल्की होती है। हाइड्रोजन जल्दी से वाष्पित हो जाता है, और जब हवा के साथ मिलाया जाता है (या एक बड़े संचय में) यह फट जाता है। इसलिए, ट्यूब को उलटा करना जरूरी है। भरने के तुरंत बाद ट्यूब को रबर डाट से बंद कर दिया जाता है।

हाइड्रोजन की शुद्धता की जांच करने के लिए आपको परखनली की गर्दन पर जली हुई माचिस लानी होगी। यदि एक बहरा और शांत पॉप होता है, तो गैस साफ होती है, और वायु की अशुद्धियाँ न्यूनतम होती हैं। यदि पॉप जोर से और सीटी बजती है, तो परखनली में गैस गंदी है, इसमें विदेशी घटकों का एक बड़ा हिस्सा होता है।

ध्यान! इन प्रयोगों को स्वयं दोहराने का प्रयास न करें!