บทที่ 4 สารที่ง่ายและซับซ้อน ไฮโดรเจนและออกซิเจน เคมีอินทรีย์ ออกซิเจนรองรับการเผาไหม้

เคมีทั่วไปและอนินทรีย์

การบรรยายครั้งที่ 6. ไฮโดรเจนและออกซิเจน น้ำ. ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์.

ไฮโดรเจน

อะตอมไฮโดรเจนเป็นวัตถุทางเคมีที่ง่ายที่สุด พูดอย่างเคร่งครัด ไอออนของโปรตอนนั้นง่ายกว่าด้วยซ้ำ อธิบายครั้งแรกในปี ค.ศ. 1766 โดยคาเวนดิช ชื่อจากภาษากรีก “ยีนไฮโดร” – กำเนิดน้ำ

รัศมีของอะตอมไฮโดรเจนอยู่ที่ประมาณ 0.5 * 10-10 ม. และไอออน (โปรตอน) คือ 1.2 * 10-15 ม. หรือตั้งแต่ 17.00 น. ถึง 13.2 * 22.00-15.00 น. หรือตั้งแต่ 50 เมตร (แนวทแยงของ SCA ) สูงถึง 1 มม.

องค์ประกอบ 1 วินาทีถัดไป ลิเธียม เปลี่ยนแปลงเฉพาะเวลา 155 น. ถึง 180 น. สำหรับ Li+ ความแตกต่างในขนาดของอะตอมและแคตไอออน (ขนาด 5 ลำดับความสำคัญ) นั้นไม่เหมือนใคร

เนื่องจากโปรตอนมีขนาดเล็กจึงเกิดการแลกเปลี่ยนกัน พันธะไฮโดรเจนโดยหลักๆ จะอยู่ระหว่างอะตอมของออกซิเจน ไนโตรเจน และฟลูออรีน ความแข็งแรงของพันธะไฮโดรเจนอยู่ที่ 10-40 กิโลจูล/โมล ซึ่งน้อยกว่าพลังงานแตกหักของพันธะธรรมดาส่วนใหญ่อย่างมาก (100-150 กิโลจูล/โมลในโมเลกุลอินทรีย์) แต่มากกว่าพลังงานจลน์เฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 370 C (4 กิโลจูล/โมล) เป็นผลให้ในสิ่งมีชีวิต พันธะไฮโดรเจนจะถูกทำลายแบบย้อนกลับได้ เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการสำคัญจะไหลเวียนไป

ไฮโดรเจนละลายที่ 14 K เดือดที่ 20.3 K (ความดัน 1 atm) ความหนาแน่นของไฮโดรเจนเหลวเพียง 71 g/l (เบากว่าน้ำ 14 เท่า)

อะตอมไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นซึ่งมีการเปลี่ยนผ่านสูงถึง n 733 → 732 ที่มีความยาวคลื่น 18 ม. ถูกค้นพบในสื่อระหว่างดวงดาวที่ทำให้บริสุทธิ์ซึ่งสอดคล้องกับรัศมี Bohr (r = n2 * 0.5 * 10-10 ม.) ของลำดับ 0.1 มม. ( !).

องค์ประกอบที่พบมากที่สุดในอวกาศ (88.6% ของอะตอม, 11.3% ของอะตอมเป็นฮีเลียม และเพียง 0.1% เท่านั้นที่เป็นอะตอมขององค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด)

4 H → 4 He + 26.7 MeV 1 eV = 96.48 กิโลจูล/โมล

เนื่องจากโปรตอนหมุนตัว 1/2 โมเลกุลไฮโดรเจนจึงมีสามรูปแบบ:

ออร์โธไฮโดรเจน o-H2 ที่มีการหมุนของนิวเคลียร์แบบขนาน, พาราไฮโดรเจน p-H2 ด้วย ตรงกันข้ามสปินและ n-H2 ปกติ - ส่วนผสมของออร์โธไฮโดรเจน 75% และพาราไฮโดรเจน 25% ในระหว่างการเปลี่ยนรูป o-H2 → p-H2, 1418 J/mol ถูกปล่อยออกมา

คุณสมบัติของออร์โธ-และพาราไฮโดรเจน

เนื่องจากมวลอะตอมของไฮโดรเจนมีค่าน้อยที่สุด ไอโซโทปของมัน - ดิวทีเรียม D (2 H) และทริเทียม T (3 H) จึงแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากโปรเทียม 1 H ในคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี ตัวอย่างเช่น การแทนที่ไฮโดรเจนตัวใดตัวหนึ่งในสารประกอบอินทรีย์ด้วยดิวทีเรียมมีผลที่เห็นได้ชัดเจนต่อสเปกตรัมการสั่น (อินฟราเรด) ของมัน ซึ่งทำให้สามารถกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลเชิงซ้อนได้ การแทนที่ที่คล้ายกัน (“วิธีอะตอมที่มีป้ายกำกับ”) ยังใช้เพื่อสร้างกลไกของความซับซ้อนอีกด้วย

กระบวนการทางเคมีและชีวเคมี วิธีอะตอมที่ติดแท็กนั้นมีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษเมื่อใช้ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีแทนโปรเทียม (การสลายตัวของ β ครึ่งชีวิต 12.5 ปี)

คุณสมบัติของโปรเทียมและดิวทีเรียม

รวม: C + 2 H2 O = CO2 + 2 H2

แหล่งไฮโดรเจนอื่นๆ

ก๊าซเตาอบโค้ก: ไฮโดรเจนประมาณ 55%, มีเทน 25%, ไฮโดรคาร์บอนหนักมากถึง 2%, CO 4-6%, CO2 2%, ไนโตรเจน 10-12%

ไฮโดรเจนเป็นผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้:

Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2 SiO3 + CaO + 2 H2

ปล่อยไฮโดรเจนออกมามากถึง 370 ลิตรต่อส่วนผสมพลุไฟ 1 กิโลกรัม

ไฮโดรเจนในรูปแบบของสารง่าย ๆ ใช้สำหรับการผลิตแอมโมเนียและไฮโดรจิเนชัน (การแข็งตัว) ของไขมันพืชเพื่อลดออกไซด์ของโลหะบางชนิด (โมลิบดีนัม, ทังสเตน) เพื่อการผลิตไฮไดรด์ (LiH, CaH2,

LiAlH4 ).

เอนทัลปีของปฏิกิริยา: H. + H. = H2 คือ -436 kJ/mol ดังนั้นอะตอมไฮโดรเจนจึงถูกใช้เพื่อสร้าง "เปลวไฟ" ("หัวเผาแลงมัวร์") ที่ลดอุณหภูมิสูง เจ็ตของไฮโดรเจนในส่วนโค้งไฟฟ้าจะถูกทำให้เป็นอะตอมที่ 35,000 C 30% จากนั้นเมื่ออะตอมรวมตัวกันใหม่ก็เป็นไปได้ที่จะมีอุณหภูมิถึง 50,000 C

ไฮโดรเจนเหลวถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในจรวด (ดูออกซิเจน) เชื้อเพลิงที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสำหรับการขนส่งภาคพื้นดิน การทดลองกำลังดำเนินการเกี่ยวกับการใช้แบตเตอรี่ไฮโดรเจนเมทัลไฮไดรด์ ตัวอย่างเช่น โลหะผสม LaNi5 สามารถดูดซับไฮโดรเจนได้มากกว่า 1.5-2 เท่าเมื่อเทียบกับที่มีอยู่ในปริมาตรเดียวกัน (เท่ากับปริมาตรของโลหะผสม) ของไฮโดรเจนเหลว

ออกซิเจน

ตามข้อมูลที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปในปัจจุบัน ออกซิเจนถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2317 โดยเจ. พรีสต์ลีย์ และเป็นอิสระโดยเค. ชีเลอ ประวัติความเป็นมาของการค้นพบออกซิเจนเป็นตัวอย่างที่ดีของอิทธิพลของกระบวนทัศน์ที่มีต่อการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ (ดูภาคผนวก 1)

เห็นได้ชัดว่ามีการค้นพบออกซิเจนเร็วกว่าวันที่เป็นทางการมาก ในปี 1620 ใครๆ ก็สามารถนั่งเรือดำน้ำในแม่น้ำเทมส์ (ในแม่น้ำเทมส์) ซึ่งออกแบบโดย Cornelius van Drebbel เรือเคลื่อนตัวใต้น้ำได้ด้วยความพยายามของฝีพายหลายสิบคน ตามที่ผู้เห็นเหตุการณ์หลายคนระบุว่าผู้ประดิษฐ์เรือดำน้ำประสบความสำเร็จในการแก้ปัญหาการหายใจด้วยการ "ทำให้อากาศสดชื่น" ในทางเคมี Robert Boyle เขียนในปี 1661: “... นอกจากโครงสร้างทางกลของเรือแล้ว นักประดิษฐ์ยังมีสารละลายเคมี (สุรา) ซึ่งเขา

ถือว่าเป็นความลับหลักของการดำน้ำ และครั้นรู้อยู่บ้างว่าอากาศส่วนหนึ่งที่เหมาะกับการหายใจได้หมดลงแล้ว และทำให้คนในเรือหายใจลำบากขึ้น พระองค์ก็ทรงสามารถเปิดจุกภาชนะที่เต็มไปด้วยสารละลายนี้ขึ้นมาเติมใหม่ได้อย่างรวดเร็ว อากาศที่มีส่วนสำคัญมากจนสามารถหายใจได้เป็นเวลานานพอสมควรอีกครั้ง”

คนที่มีสุขภาพดีในสภาวะสงบจะสูบอากาศเข้าปอดประมาณ 7,200 ลิตรต่อวัน โดยรับออกซิเจน 720 ลิตรที่ไม่สามารถเพิกถอนได้ ในห้องปิดที่มีปริมาตร 6 ลบ.ม. บุคคลสามารถอยู่รอดได้โดยไม่มีการระบายอากาศนานถึง 12 ชั่วโมง และเมื่อต้องออกกำลังกายเป็นเวลา 3-4 ชั่วโมง สาเหตุหลักของการหายใจลำบากไม่ใช่การขาดออกซิเจนแต่เป็น การสะสมคาร์บอนไดออกไซด์จาก 0.3 ถึง 2.5%

เป็นเวลานานแล้วที่วิธีหลักในการผลิตออกซิเจนคือวัฏจักร "แบเรียม" (การผลิตออกซิเจนโดยใช้วิธีบรีน):

BaSO4 -t- → เบ้า + SO3;

5,000 องศาเซลเซียส ->

บาโอ + 0.5 O2 ====== บาโอ2<- 7000 C

วิธีแก้ปัญหาลับของ Drebbel อาจเป็นสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: BaO2 + H2 SO4 = BaSO4 ↓ + H2 O2

การรับออกซิเจนโดยการเผาไหม้ส่วนผสมไพโรไลซิส: NaClO3 = NaCl + 1.5 O2 + 50.5 kJ

ส่วนผสมประกอบด้วย NaClO3 สูงถึง 80%, ผงเหล็กสูงถึง 10%, แบเรียมเปอร์ออกไซด์ 4% และใยแก้ว

โมเลกุลของออกซิเจนเป็นแบบพาราแมกเนติก (ในทางปฏิบัติเป็นแบบไบราดิคัล) ดังนั้นกิจกรรมของมันจึงสูง สารอินทรีย์ในอากาศจะถูกออกซิไดซ์ผ่านขั้นตอนการเกิดเปอร์ออกไซด์

ออกซิเจนละลายที่ 54.8 K และเดือดที่ 90.2 K

การปรับเปลี่ยนองค์ประกอบออกซิเจนแบบ allotropic คือสารโอโซน O3 การปกป้องโอโซนทางชีวภาพของโลกมีความสำคัญอย่างยิ่ง ที่ระดับความสูง 20-25 กม. จะเกิดความสมดุล:

ในปี 1974 พบว่าอะตอมคลอรีนซึ่งก่อตัวจากฟรีออนที่ระดับความสูงมากกว่า 25 กม. เร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของโอโซน ราวกับเข้ามาแทนที่รังสีอัลตราไวโอเลต "โอโซน" รังสียูวีนี้สามารถทำให้เกิดมะเร็งผิวหนังได้ (มากถึง 600,000 รายต่อปีในสหรัฐอเมริกา) การห้ามใช้ฟรีออนในกระป๋องสเปรย์มีผลบังคับใช้ในสหรัฐอเมริกามาตั้งแต่ปี 1978

ตั้งแต่ปี 1990 รายการสารต้องห้าม (ใน 92 ประเทศ) ได้รวม CH3 CCl3, CCl4 และไฮโดรคาร์บอนคลอโรโบรมิเนต - การผลิตจะยุติลงภายในปี 2000

การเผาไหม้ของไฮโดรเจนในออกซิเจน

ปฏิกิริยานี้ซับซ้อนมาก (แผนการในการบรรยายที่ 3) ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเป็นเวลานานก่อนที่จะนำไปใช้จริง

เมื่อวันที่ 21 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 เอ็น. อาร์มสตรอง มนุษย์โลกคนแรกได้เดินบนดวงจันทร์ เครื่องยิงจรวด Saturn 5 (ออกแบบโดย Wernher von Braun) ประกอบด้วยสามขั้นตอน อันแรกประกอบด้วยน้ำมันก๊าดและออกซิเจน ส่วนอันที่สองและสามประกอบด้วยไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจน ปริมาณ O2 และ H2 เหลวรวม 468 ตัน มีการเปิดตัวที่ประสบความสำเร็จ 13 ครั้ง

ตั้งแต่เดือนเมษายน พ.ศ. 2524 กระสวยอวกาศได้บินในสหรัฐอเมริกา: O2 และ H2 เหลว 713 ตัน รวมถึงเครื่องเร่งเชื้อเพลิงแข็งสองตัว ตัวละ 590 ตัน (มวลรวมของเชื้อเพลิงแข็ง 987 ตัน) การปีน 40 กม. แรกสู่ TTU จาก 40 ถึง 113 กม. เครื่องยนต์ทำงานโดยใช้ไฮโดรเจนและออกซิเจน

15 พฤษภาคม พ.ศ. 2530 การเปิดตัว "Energia" ครั้งแรก 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2531 เที่ยวบินแรกและครั้งเดียวของ "Buran" น้ำหนักเปิดตัว 2,400 ตัน น้ำหนักเชื้อเพลิง (น้ำมันก๊าดใน

ช่องข้างถัง O2 และ H2 ของเหลว) 2,000 ตัน กำลังเครื่องยนต์ 125,000 MW น้ำหนักบรรทุก 105 ตัน

การเผาไหม้ไม่ได้ถูกควบคุมและประสบความสำเร็จเสมอไป

ในปี พ.ศ. 2479 เรือเหาะไฮโดรเจนที่ใหญ่ที่สุดในโลก LZ-129 Hindenburg ได้ถูกสร้างขึ้น ปริมาตร 200,000 ลบ.ม. ยาวประมาณ 250 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 41.2 ม. ความเร็ว 135 กม./ชม. ด้วยเครื่องยนต์ 4 ตัว 1100 แรงม้า น้ำหนักบรรทุก 88 ตัน เรือเหาะทำการบิน 37 เที่ยวข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกและบรรทุกผู้โดยสารมากกว่า 3,000 คน

เมื่อวันที่ 6 พฤษภาคม พ.ศ. 2480 ขณะเทียบท่าที่สหรัฐอเมริกา เรือเหาะเกิดระเบิดและไหม้ สาเหตุหนึ่งที่เป็นไปได้คือการก่อวินาศกรรม

เมื่อวันที่ 28 มกราคม พ.ศ. 2529 ในวินาทีที่ 74 ของการบิน ผู้ท้าชิงได้ระเบิดพร้อมกับนักบินอวกาศ 7 คน ซึ่งเป็นการบินครั้งที่ 25 ของระบบกระสวยอวกาศ เหตุผลก็คือข้อบกพร่องในตัวเร่งเชื้อเพลิงแข็ง

สาธิต:

การระเบิดของก๊าซระเบิด (ส่วนผสมของไฮโดรเจนและออกซิเจน)

เซลล์เชื้อเพลิง

ความแตกต่างทางเทคนิคที่สำคัญของปฏิกิริยาการเผาไหม้นี้คือการแบ่งกระบวนการออกเป็นสองส่วน:

อิเล็กโทรออกซิเดชันของไฮโดรเจน (แอโนด): 2 H2 + 4 OH– - 4 e– = 4 H2 O

การลดออกซิเจนด้วยไฟฟ้า (แคโทด): O2 + 2 H2 O + 4 e– = 4 OH–

ระบบที่ “การเผาไหม้” ดังกล่าวเกิดขึ้นก็คือ เซลล์เชื้อเพลิง. ประสิทธิภาพนั้นสูงกว่าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนมากเนื่องจากไม่มี

ขั้นตอนพิเศษของการสร้างความร้อน ประสิทธิภาพสูงสุด = ∆ G/∆ H; สำหรับการเผาไหม้ของไฮโดรเจนจะเท่ากับ 94%

ผลกระทบนี้เป็นที่รู้จักมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2382 แต่มีการใช้เซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 ในอวกาศ ("ราศีเมถุน", "อพอลโล", "รถรับส่ง" - สหรัฐอเมริกา, "บูราน" - สหภาพโซเวียต)

อนาคตสำหรับเซลล์เชื้อเพลิง (17)

ตัวแทนของ Ballard Power Systems กล่าวในการประชุมทางวิทยาศาสตร์ในกรุงวอชิงตัน เน้นย้ำว่าเครื่องยนต์เซลล์เชื้อเพลิงจะสามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์เมื่อมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์หลัก 4 ประการ ได้แก่ การลดต้นทุนของพลังงานที่สร้างขึ้น เพิ่มความทนทาน ลดขนาดของการติดตั้ง และ ความสามารถในการออกสตาร์ทอย่างรวดเร็วในสภาพอากาศหนาวเย็น . ต้นทุนพลังงานหนึ่งกิโลวัตต์ที่เกิดจากการติดตั้งเซลล์เชื้อเพลิงควรลดลงเหลือ 30 ดอลลาร์ เพื่อการเปรียบเทียบ ในปี 2547 ตัวเลขเดียวกันคือ 103 ดอลลาร์ และในปี 2548 คาดว่าจะสูงถึง 80 ดอลลาร์ เพื่อให้บรรลุราคานี้จำเป็นต้องผลิตเครื่องยนต์อย่างน้อย 500,000 เครื่องยนต์ต่อปี นักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรประมัดระวังในการคาดการณ์มากขึ้นและเชื่อว่าการใช้เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในเชิงพาณิชย์ในอุตสาหกรรมยานยนต์จะเริ่มไม่ช้ากว่าปี 2020

ออกซิเจน- หนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในโลก มันมีน้ำหนักประมาณครึ่งหนึ่งของเปลือกโลกซึ่งเป็นเปลือกนอกของดาวเคราะห์ เมื่อรวมกับไฮโดรเจนจะเกิดเป็นน้ำ ซึ่งปกคลุมพื้นที่มากกว่าสองในสามของพื้นผิวโลก

เราไม่สามารถมองเห็นออกซิเจน และไม่สามารถลิ้มรสหรือดมกลิ่นได้ อย่างไรก็ตาม มันประกอบไปด้วยหนึ่งในห้าของอากาศและจำเป็นต่อชีวิต ในการมีชีวิตอยู่ เราก็เหมือนกับสัตว์และพืช ที่ต้องหายใจ

ออกซิเจนเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ขนาดเล็กของสิ่งมีชีวิต ซึ่งเป็นผลมาจากการที่สารอาหารถูกทำลายและพลังงานที่จำเป็นสำหรับชีวิตถูกปล่อยออกมา นี่คือเหตุผลว่าทำไมออกซิเจนจึงจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด (ยกเว้นจุลินทรีย์บางชนิด)

เมื่อเผาไหม้สารจะรวมตัวกับออกซิเจนและปล่อยพลังงานออกมาในรูปของความร้อนและแสง

ไฮโดรเจน

องค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาลคือ ไฮโดรเจน. คิดเป็นจำนวนดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ บนโลก ไฮโดรเจนส่วนใหญ่ (สัญลักษณ์ทางเคมี H) รวมตัวกับออกซิเจน (O) ทำให้เกิดน้ำ (H20) ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ง่ายที่สุดและเบาที่สุด เนื่องจากแต่ละอะตอมประกอบด้วยโปรตอนและอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวเท่านั้น

ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 เรือบินและเครื่องบินขนาดใหญ่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนเป็นสารไวไฟมาก หลังจากเกิดภัยพิบัติหลายครั้งจากเหตุเพลิงไหม้ ไฮโดรเจนไม่ได้ถูกใช้ในเรือเหาะอีกต่อไป ปัจจุบันมีการใช้ก๊าซเบาอีกชนิดหนึ่งในการบิน - ฮีเลียมที่ไม่ติดไฟ

ไฮโดรเจนรวมตัวกับคาร์บอนเกิดเป็นสารที่เรียกว่าไฮโดรคาร์บอน ซึ่งรวมถึงผลิตภัณฑ์ที่ได้จากก๊าซธรรมชาติและน้ำมันดิบ เช่น ก๊าซโพรเพนและบิวเทน หรือน้ำมันเบนซินเหลว ไฮโดรเจนยังรวมตัวกับคาร์บอนและออกซิเจนเพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรต แป้งในมันฝรั่งและข้าว น้ำตาลในหัวบีทเป็นคาร์โบไฮเดรต

ดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ที่ใจกลางดาวฤกษ์ อุณหภูมิและแรงกดดันมหาศาลทำให้อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมกันและกลายเป็นก๊าซฮีเลียมอีกชนิดหนึ่ง สิ่งนี้จะปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาในรูปของความร้อนและแสงสว่าง

10.1.ไฮโดรเจน

ชื่อ "ไฮโดรเจน" หมายถึงทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา องค์ประกอบ ไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมไฮโดรเจน สารง่ายๆ ไฮโดรเจนประกอบด้วยโมเลกุลไฮโดรเจน

ก) องค์ประกอบทางเคมี ไฮโดรเจน

ในชุดธาตุตามธรรมชาติ หมายเลขลำดับของไฮโดรเจนคือ 1 ในระบบของธาตุ ไฮโดรเจนอยู่ในคาบแรกในกลุ่ม IA หรือ VIIA

ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในโลก สัดส่วนโมลของอะตอมไฮโดรเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และเปลือกโลก (เรียกรวมกันว่าเปลือกโลก) มีค่าเท่ากับ 0.17 พบได้ในน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ พืช และสัตว์ โดยเฉลี่ยร่างกายมนุษย์มีไฮโดรเจนประมาณ 7 กิโลกรัม

ไฮโดรเจนมีสามไอโซโทป:
ก) ไฮโดรเจนเบา – โปรเทียม,
b) ไฮโดรเจนหนัก – ดิวเทอเรียม(ง)
c) ไฮโดรเจนยวดยิ่ง – ไอโซโทป(ท).

ทริเทียมเป็นไอโซโทปที่ไม่เสถียร (กัมมันตภาพรังสี) ดังนั้นจึงแทบไม่พบในธรรมชาติเลย ดิวทีเรียมมีความเสถียร แต่มีน้อยมาก: ว D = 0.015% (ของมวลของไฮโดรเจนบนพื้นดินทั้งหมด) ดังนั้นมวลอะตอมของไฮโดรเจนจึงแตกต่างจาก 1 Dn (1.00794 Dn) เพียงเล็กน้อย

b) อะตอมไฮโดรเจน

จากภาคที่แล้วของหลักสูตรเคมี คุณได้ทราบคุณลักษณะต่อไปนี้ของอะตอมไฮโดรเจนแล้ว:

ความสามารถของวาเลนซ์อะตอมไฮโดรเจนถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในวงโคจรวาเลนซ์เดียว พลังงานไอออไนเซชันที่สูงทำให้อะตอมไฮโดรเจนไม่มีแนวโน้มที่จะยอมแพ้อิเล็กตรอน และพลังงานอัฟฟินิตี้ของอิเล็กตรอนที่ไม่สูงเกินไปทำให้เกิดแนวโน้มเล็กน้อยที่จะยอมรับอิเล็กตรอน ด้วยเหตุนี้ ในระบบเคมี การก่อตัวของ H ไอออนบวกจึงเป็นไปไม่ได้ และสารประกอบที่มีไอออน H จึงไม่เสถียรมากนัก ดังนั้นอะตอมไฮโดรเจนจึงมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมอื่นได้มากที่สุดเนื่องจากมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่เพียงตัวเดียว ทั้งในกรณีของการก่อตัวของไอออนและในกรณีของการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ อะตอมของไฮโดรเจนจะเป็นโมโนวาเลนต์
ในสารธรรมดา สถานะออกซิเดชันของอะตอมไฮโดรเจนจะเป็นศูนย์ ในสารประกอบส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนมีสถานะออกซิเดชันเป็น +I และเฉพาะในไฮไดรด์ของธาตุที่มีอิเลคโตรเนกาติวีตน้อยที่สุดเท่านั้นที่ไฮโดรเจนจะมีสถานะออกซิเดชันเป็น –I
ข้อมูลเกี่ยวกับความสามารถของความจุของอะตอมไฮโดรเจนแสดงไว้ในตารางที่ 28 สถานะความจุของอะตอมไฮโดรเจนที่ถูกพันธะด้วยพันธะโควาเลนต์หนึ่งพันธะกับอะตอมใดๆ จะแสดงไว้ในตารางด้วยสัญลักษณ์ "H-"

ตารางที่ 28.ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมไฮโดรเจน

ค) โมเลกุลไฮโดรเจน

โมเลกุลไฮโดรเจนไดอะตอมมิก H2 เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกสร้างพันธะด้วยพันธะโควาเลนต์เพียงพันธะเดียวที่เป็นไปได้สำหรับพวกมัน การเชื่อมต่อเกิดขึ้นจากกลไกการแลกเปลี่ยน ตามลักษณะที่เมฆอิเล็กตรอนทับซ้อนกัน นี่คือพันธะ s (รูปที่ 10.1 ก). เนื่องจากอะตอมเท่ากัน พันธะจึงไม่มีขั้ว

ระยะห่างระหว่างอะตอม (แม่นยำยิ่งขึ้น ระยะห่างระหว่างอะตอมที่สมดุล เนื่องจากอะตอมสั่นสะเทือน) ในโมเลกุลไฮโดรเจน ร(H–H) = 0.74 A (รูปที่ 10.1 วี) ซึ่งน้อยกว่าผลรวมของรัศมีวงโคจร (1.06 A) อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นเมฆอิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกพันธะจึงทับซ้อนกันอย่างล้ำลึก (รูปที่ 10.1 ข) และพันธะในโมเลกุลไฮโดรเจนมีความแข็งแรง นอกจากนี้ยังระบุด้วยค่าพลังงานยึดเหนี่ยวที่ค่อนข้างสูง (454 กิโลจูล/โมล)
หากเรากำหนดลักษณะรูปร่างของโมเลกุลตามพื้นผิวขอบเขต (คล้ายกับพื้นผิวขอบเขตของเมฆอิเล็กตรอน) เราสามารถพูดได้ว่าโมเลกุลไฮโดรเจนมีรูปร่างของลูกบอลที่มีรูปร่างผิดปกติเล็กน้อย (ยาว) (รูปที่ 10.1 ช).

d) ไฮโดรเจน (สาร)

ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนจะเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ในปริมาณน้อยก็ไม่เป็นพิษ ไฮโดรเจนแข็งละลายที่ 14 K (–259 °C) และไฮโดรเจนเหลวเดือดที่ 20 K (–253 °C) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ ช่วงอุณหภูมิที่น้อยมากสำหรับการมีอยู่ของไฮโดรเจนเหลว (เพียง 6 °C) รวมถึงค่าความร้อนของโมลาร์ฟิวชันที่น้อย (0.117 kJ/mol) และการกลายเป็นไอ (0.903 kJ/mol) ) แสดงว่าพันธะระหว่างโมเลกุลในไฮโดรเจนอ่อนมาก
ความหนาแน่นของไฮโดรเจน r(H 2) = (2 กรัม/โมล): (22.4 ลิตร/โมล) = 0.0893 กรัม/ลิตร เพื่อการเปรียบเทียบ: ความหนาแน่นของอากาศโดยเฉลี่ยคือ 1.29 กรัม/ลิตร นั่นคือไฮโดรเจนนั้น "เบากว่า" อากาศถึง 14.5 เท่า มันไม่ละลายในน้ำในทางปฏิบัติ
ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรเจนจะไม่ใช้งาน แต่เมื่อถูกความร้อนไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับสารหลายชนิด ในปฏิกิริยาเหล่านี้ อะตอมไฮโดรเจนสามารถเพิ่มหรือลดสถานะออกซิเดชันได้: H 2 + 2 จ– = 2Н –ฉัน, Н 2 – 2 จ– = 2Н +I.
ในกรณีแรก ไฮโดรเจนเป็นตัวออกซิไดซ์ เช่น เมื่อทำปฏิกิริยากับโซเดียมหรือแคลเซียม: 2Na + H 2 = 2NaH, ( ที) Ca + H 2 = CaH 2 . ( ที)
แต่คุณสมบัติรีดิวซ์ของไฮโดรเจนนั้นมีลักษณะเฉพาะมากกว่า: O 2 + 2H 2 = 2H 2 O, ( ที)
CuO + H 2 = Cu + H 2 O ( ที)
เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะถูกออกซิไดซ์ไม่เพียงแต่โดยออกซิเจนเท่านั้น แต่ยังเกิดจากอโลหะอื่นๆ ด้วย เช่น ฟลูออรีน คลอรีน ซัลเฟอร์ และแม้แต่ไนโตรเจน
ในห้องปฏิบัติการ ไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา

สังกะสี + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2

แทนที่จะใช้สังกะสี คุณสามารถใช้เหล็ก อลูมิเนียม และโลหะอื่นๆ แทนสังกะสี คุณสามารถใช้กรดเจือจางอื่นๆ แทนได้ ไฮโดรเจนที่ได้จะถูกรวบรวมไว้ในหลอดทดลองโดยการแทนที่น้ำ (ดูรูปที่ 10.2 ข) หรือใส่ลงในขวดคว่ำ (รูปที่ 10.2 ก).

ในอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นในปริมาณมากจากก๊าซธรรมชาติ (ส่วนใหญ่เป็นมีเทน) โดยทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่อุณหภูมิ 800 °C โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล:

CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 +CO 2 ( ที, นิ)

หรือบำบัดถ่านหินที่อุณหภูมิสูงด้วยไอน้ำ:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2 ( ที)

ไฮโดรเจนบริสุทธิ์ได้มาจากน้ำโดยการย่อยสลายด้วยกระแสไฟฟ้า (ขึ้นอยู่กับอิเล็กโทรไลซิส):

2H 2 O = 2H 2 + O 2 (กระแสไฟฟ้า)

จ) สารประกอบไฮโดรเจน

ไฮไดรด์ (สารประกอบไบนารี่ที่มีไฮโดรเจน) แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก:
ก) ผันผวน (โมเลกุล) ไฮไดรด์
b) ไฮไดรด์ที่มีลักษณะคล้ายเกลือ (ไอออนิก)
องค์ประกอบของกลุ่ม IVA - VIIA และโบรอนก่อให้เกิดโมเลกุลไฮไดรด์ ในจำนวนนี้มีเพียงไฮไดรด์ขององค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นอโลหะเท่านั้นที่มีความเสถียร:

ข 2 ชม 6 ; CH 4 ; NH3; น้ำ2O; เอชเอฟ
SiH 4 ;PH 3 ; H2S; เอชซีแอล
AsH3; H2Se; ฮบ
H2Te; สวัสดี
สารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดเป็นสารก๊าซที่อุณหภูมิห้อง ยกเว้นน้ำ จึงมีชื่อเรียกว่า "ไฮไดรด์ระเหย"
องค์ประกอบบางส่วนที่ก่อให้เกิดอโลหะยังพบได้ในไฮไดรด์ที่ซับซ้อนกว่าด้วย ตัวอย่างเช่น คาร์บอนก่อตัวเป็นสารประกอบด้วยสูตรทั่วไป C nเอช 2 n+2 , ซี nเอช 2 n, ค nเอช 2 n–2 และอื่น ๆ ที่ไหน nอาจมีขนาดใหญ่มาก (สารประกอบเหล่านี้ศึกษาในเคมีอินทรีย์)
ไอออนิกไฮไดรด์ประกอบด้วยไฮไดรด์ของธาตุอัลคาไล ธาตุอัลคาไลน์เอิร์ธ และแมกนีเซียม ผลึกของไฮไดรด์เหล่านี้ประกอบด้วยแอนไอออน H และไอออนบวกของโลหะในสถานะออกซิเดชันสูงสุด Me หรือ Me 2 (ขึ้นอยู่กับกลุ่มของระบบองค์ประกอบ)

ทั้งไอออนิกและโมเลกุลไฮไดรด์เกือบทั้งหมด (ยกเว้น H 2 O และ HF) เป็นตัวรีดิวซ์ แต่ไอออนิกไฮไดรด์แสดงคุณสมบัติการลดแรงกว่าโมเลกุลมาก
นอกจากไฮไดรด์แล้ว ไฮโดรเจนยังเป็นส่วนหนึ่งของไฮดรอกไซด์และเกลือบางชนิดอีกด้วย คุณจะคุ้นเคยกับคุณสมบัติของสารประกอบไฮโดรเจนที่ซับซ้อนมากขึ้นเหล่านี้ในบทต่อไปนี้
ผู้บริโภคหลักของไฮโดรเจนที่ผลิตในอุตสาหกรรมคือพืชสำหรับผลิตแอมโมเนียและปุ๋ยไนโตรเจน โดยที่แอมโมเนียได้โดยตรงจากไนโตรเจนและไฮโดรเจน:

ไม่มี 2 +3H 2 2NH 3 ( ร, ที, Pt – ตัวเร่งปฏิกิริยา)

ไฮโดรเจนถูกใช้ในปริมาณมากเพื่อผลิตเมทิลแอลกอฮอล์ (เมทานอล) โดยปฏิกิริยา 2H 2 + CO = CH 3 OH ( ที, ZnO – ตัวเร่งปฏิกิริยา) เช่นเดียวกับในการผลิตไฮโดรเจนคลอไรด์ซึ่งได้โดยตรงจากคลอรีนและไฮโดรเจน:

H 2 + Cl 2 = 2HCl

บางครั้งไฮโดรเจนถูกใช้ในโลหะวิทยาเป็นตัวรีดิวซ์ในการผลิตโลหะบริสุทธิ์เช่น Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

1. นิวเคลียสของ a) โปรเทียม, ข) ดิวทีเรียม, ค) ไอโซโทปประกอบด้วยอนุภาคอะไรบ้าง?
2.เปรียบเทียบพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมไฮโดรเจนกับพลังงานไอออไนเซชันของอะตอมขององค์ประกอบอื่นๆ ธาตุใดมีไฮโดรเจนใกล้เคียงที่สุดในแง่ของคุณลักษณะนี้
3. ทำเช่นเดียวกันกับพลังงานสัมพรรคภาพของอิเล็กตรอน
4. เปรียบเทียบทิศทางของโพลาไรเซชันของพันธะโควาเลนต์และระดับของการเกิดออกซิเดชันของไฮโดรเจนในสารประกอบ: ก) BeH 2, CH 4, NH 3, H 2 O, HF; ข) CH 4, SiH 4, GeH 4
5. เขียนสูตรไฮโดรเจนเชิงโมเลกุล โครงสร้าง และเชิงพื้นที่ที่ง่ายที่สุด อันไหนที่ใช้บ่อยที่สุด?
6. พวกเขามักพูดว่า: “ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ” สิ่งนี้หมายความว่า? ในกรณีใดบ้างที่นิพจน์นี้สามารถนำไปใช้ตามตัวอักษรได้ และในกรณีใดที่ไม่สามารถใช้นิพจน์นี้ได้
7. สร้างสูตรโครงสร้างของโพแทสเซียมและแคลเซียมไฮไดรด์ รวมถึงแอมโมเนีย ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และไฮโดรเจนโบรไมด์
8. ทราบความร้อนของโมลของการหลอมและการระเหยของไฮโดรเจนให้กำหนดค่าของปริมาณเฉพาะที่สอดคล้องกัน
9.สำหรับปฏิกิริยาทั้งสี่ปฏิกิริยาที่แสดงคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของไฮโดรเจน ให้สร้างเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ ติดฉลากสารออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์
10. หามวลของสังกะสีที่จำเป็นในการผลิตไฮโดรเจน 4.48 ลิตรโดยวิธีห้องปฏิบัติการ
11. กำหนดมวลและปริมาตรของไฮโดรเจนที่สามารถหาได้จากส่วนผสมของมีเทนและไอน้ำ 30 ลบ.ม. ในอัตราส่วนปริมาตร 1:2 โดยมีอัตราผลตอบแทน 80%
12. สร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของไฮโดรเจน a) กับฟลูออรีน b) กับกำมะถัน
13. แผนภาพปฏิกิริยาด้านล่างแสดงคุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานของไอออนิกไฮไดรด์:

ก) MH + O 2 MOH ( ที); b) MH + Cl 2 MCl + HCl ( ที);
ค) MH + H 2 O MOH + H 2 ; ง) MH + HCl(p) MCl + H 2
โดยที่ M คือลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม รูบิเดียม หรือซีเซียม เขียนสมการของปฏิกิริยาที่สอดคล้องกันถ้า M คือโซเดียม แสดงคุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียมไฮไดรด์โดยใช้สมการปฏิกิริยา
14. ใช้วิธีสมดุลอิเล็กตรอน สร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาต่อไปนี้ซึ่งแสดงคุณสมบัติรีดิวซ์ของโมเลกุลไฮไดรด์บางชนิด:
ก) HI + Cl 2 HCl + I 2 ( ที); ข) NH 3 + O 2 H 2 O + N 2 ( ที); ค) CH 4 + O 2 H 2 O + CO 2 ( ที).

เช่นเดียวกับไฮโดรเจน คำว่า "ออกซิเจน" เป็นชื่อของทั้งองค์ประกอบทางเคมีและสารธรรมดา นอกจากเรื่องง่ายๆ" ออกซิเจน"(ไดออกซิเจน) องค์ประกอบทางเคมี ออกซิเจน เกิดเป็นสารธรรมดาอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า " โอโซน"(ไตรออกซิเจน) สิ่งเหล่านี้เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic สารออกซิเจนประกอบด้วยโมเลกุลออกซิเจน O 2 และสารโอโซนประกอบด้วยโมเลกุลโอโซน O 3

ก) ออกซิเจนองค์ประกอบทางเคมี

ในชุดธาตุตามธรรมชาติ หมายเลขซีเรียลของออกซิเจนคือ 8 ในระบบองค์ประกอบ ออกซิเจนอยู่ในคาบที่ 2 ในกลุ่ม VIA
ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก ในเปลือกโลก ทุกวินาทีอะตอมคืออะตอมออกซิเจน กล่าวคือ เศษส่วนโมลของออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรสเฟียร์ และเปลือกโลกมีประมาณ 50% ออกซิเจน (สาร) เป็นส่วนประกอบของอากาศ สัดส่วนปริมาตรของออกซิเจนในอากาศคือ 21% ออกซิเจน (ธาตุ) พบได้ในน้ำ แร่ธาตุหลายชนิด พืชและสัตว์ ร่างกายมนุษย์มีออกซิเจนโดยเฉลี่ย 43 กิโลกรัม
ออกซิเจนธรรมชาติประกอบด้วยไอโซโทป 3 ชนิด (16 O, 17 O และ 18 O) โดยไอโซโทปที่เบาที่สุด 16 O เป็นไอโซโทปที่พบบ่อยที่สุด ดังนั้น มวลอะตอมของออกซิเจนจึงใกล้เคียงกับ 16 Dn (15.9994 Dn)

b) อะตอมออกซิเจน

คุณรู้คุณลักษณะต่อไปนี้ของอะตอมออกซิเจน

ตารางที่ 29.ความเป็นไปได้ของเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจน

* ออกไซด์เหล่านี้ถือได้ว่าเป็นสารประกอบไอออนิกด้วย
** อะตอมออกซิเจนในโมเลกุลไม่อยู่ในสถานะเวเลนซ์นี้ นี่เป็นเพียงตัวอย่างของสารที่มีสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนเท่ากับศูนย์
พลังงานไอออไนเซชันสูง (เช่นเดียวกับไฮโดรเจน) จะป้องกันการก่อตัวของไอออนบวกอย่างง่ายจากอะตอมออกซิเจน พลังงานอัฟฟินิตี้ของอิเล็กตรอนค่อนข้างสูง (เกือบสองเท่าของไฮโดรเจน) ซึ่งมีแนวโน้มที่อะตอมออกซิเจนจะได้รับอิเล็กตรอนมากขึ้นและมีความสามารถในการสร้างแอนไอออนของ O 2A แต่พลังงานสัมพรรคภาพของอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนยังคงต่ำกว่าพลังงานของอะตอมฮาโลเจนและแม้แต่องค์ประกอบอื่นๆ ของกลุ่ม VIA ดังนั้น ออกซิเจนแอนไอออน ( ไอออนออกไซด์) มีอยู่เฉพาะในสารประกอบของออกซิเจนกับธาตุที่อะตอมให้อิเล็กตรอนได้ง่ายมาก
อะตอมออกซิเจนจะสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ได้ 2 พันธะโดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนที่ไม่ได้รับการจับคู่ 2 ตัว อิเล็กตรอนคู่เดียวสองคู่เนื่องจากไม่สามารถกระตุ้นได้จึงสามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างผู้บริจาคกับผู้รับเท่านั้น ดังนั้น โดยไม่คำนึงถึงความหลากหลายของพันธะและไฮบริไดเซชัน อะตอมของออกซิเจนสามารถอยู่ในสถานะวาเลนซ์หนึ่งในห้าสถานะ (ตารางที่ 29)
สถานะเวเลนซ์โดยทั่วไปสำหรับอะตอมออกซิเจนคือ ว k = 2 นั่นคือการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์สองตัวเนื่องจากอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีการจับคู่
อิเล็กโตรเนกาติวีตี้ที่สูงมากของอะตอมออกซิเจน (สูงกว่าสำหรับฟลูออรีนเท่านั้น) นำไปสู่ความจริงที่ว่าออกซิเจนในสารประกอบส่วนใหญ่มีสถานะออกซิเดชันเป็น –II มีสารที่ออกซิเจนแสดงสถานะออกซิเดชันอื่นๆ บางส่วนแสดงไว้ในตารางที่ 29 เป็นตัวอย่าง และความเสถียรเชิงเปรียบเทียบแสดงไว้ในรูปที่ 1 10.3.

c) โมเลกุลออกซิเจน

ได้รับการยืนยันจากการทดลองแล้วว่าโมเลกุลออกซิเจนไดอะตอมมิก O 2 มีอิเล็กตรอนสองตัวที่ไม่มีการจับคู่ เมื่อใช้วิธีการพันธะวาเลนซ์ โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลนี้ไม่สามารถอธิบายได้ อย่างไรก็ตามพันธะในโมเลกุลออกซิเจนนั้นมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับโควาเลนต์ โมเลกุลออกซิเจนไม่มีขั้ว ระยะห่างระหว่างอะตอม ( ร o–o = 1.21 A = 121 nm) น้อยกว่าระยะห่างระหว่างอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยว พลังงานยึดเหนี่ยวของฟันกรามค่อนข้างสูงและมีค่าเท่ากับ 498 kJ/mol

d) ออกซิเจน (สาร)

ภายใต้สภาวะปกติ ออกซิเจนจะเป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ออกซิเจนแข็งละลายที่ 55 K (–218 °C) และออกซิเจนเหลวเดือดที่ 90 K (–183 °C)
พันธะระหว่างโมเลกุลในออกซิเจนที่เป็นของแข็งและของเหลวค่อนข้างจะแรงกว่าไฮโดรเจน ดังที่เห็นได้จากช่วงอุณหภูมิที่มากกว่าของการดำรงอยู่ของออกซิเจนเหลว (36 °C) และความร้อนของโมลาร์ฟิวชันที่มากกว่า (0.446 กิโลจูล/โมล) และการกลายเป็นไอ (6.83 กิโลจูล) /โมล)
ออกซิเจนละลายได้ในน้ำเล็กน้อย: ที่ 0 °C ออกซิเจน (แก๊ส!) เพียง 5 ปริมาตรจะละลายในน้ำ (ของเหลว!) 100 ปริมาตร
อะตอมออกซิเจนมีแนวโน้มสูงที่จะรับอิเล็กตรอนและอิเล็กโตรเนกาติวีตี้สูงนำไปสู่ความจริงที่ว่าออกซิเจนแสดงเฉพาะคุณสมบัติออกซิไดซ์เท่านั้น คุณสมบัติเหล่านี้เด่นชัดเป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูง
ออกซิเจนทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิด: 2Ca + O 2 = 2CaO, 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 ( ที);
อโลหะ: C + O 2 = CO 2, P 4 + 5O 2 = P 4 O 10,
และสารเชิงซ้อน: CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O, 2H 2 S + 3O 2 = 2H 2 O + 2SO 2

บ่อยครั้งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาดังกล่าวทำให้ได้รับออกไซด์ต่างๆ (ดูบทที่ II § 5) แต่โลหะอัลคาไลที่ใช้งานอยู่เช่นโซเดียมเมื่อถูกเผาจะกลายเป็นเปอร์ออกไซด์:

2นา + โอ 2 = นา 2 โอ 2

สูตรโครงสร้างของโซเดียมเปอร์ออกไซด์ที่ได้คือ (Na) 2 (O-O)
เสี้ยนที่คุกรุ่นอยู่ในออกซิเจนจะลุกเป็นไฟ นี่เป็นวิธีที่สะดวกและง่ายดายในการตรวจจับออกซิเจนบริสุทธิ์
ในอุตสาหกรรม ออกซิเจนได้มาจากอากาศโดยการแก้ไข (การกลั่นแบบซับซ้อน) และในห้องปฏิบัติการ - โดยการทำให้สารประกอบที่มีออกซิเจนบางชนิดสลายตัวด้วยความร้อน ตัวอย่างเช่น:
2KMnO 4 = K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 (200 °C);
2KClO 3 = 2KCl + 3O 2 (150 °C, MnO 2 – ตัวเร่งปฏิกิริยา);
2KNO 3 = 2KNO 2 + 3O 2 (400 °C)
และนอกจากนี้โดยการสลายตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่อุณหภูมิห้อง: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (ตัวเร่งปฏิกิริยา MnO 2)
ออกซิเจนบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มความเข้มข้นของกระบวนการที่เกิดออกซิเดชันและเพื่อสร้างเปลวไฟที่มีอุณหภูมิสูง ในเทคโนโลยีจรวด ออกซิเจนเหลวจะถูกใช้เป็นตัวออกซิไดเซอร์
ออกซิเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการดำรงชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์ ภายใต้สภาวะปกติ บุคคลจะมีออกซิเจนในอากาศเพียงพอสำหรับการหายใจ แต่ในสภาวะที่มีอากาศไม่เพียงพอหรือไม่มีอากาศเลย (ในเครื่องบิน ระหว่างทำงานดำน้ำ ในยานอวกาศ ฯลฯ) จะมีการเตรียมก๊าซผสมพิเศษที่มีออกซิเจนสำหรับการหายใจ ออกซิเจนยังใช้ในการรักษาโรคที่ทำให้หายใจลำบากอีกด้วย

จ) โอโซนและโมเลกุลของมัน

โอโซน O 3 เป็นการดัดแปลงออกซิเจนแบบ allotropic ครั้งที่สอง
โมเลกุลโอโซนแบบไตรอะตอมมีโครงสร้างมุมที่อยู่ตรงกลางระหว่างโครงสร้างทั้งสองที่แสดงโดยสูตรต่อไปนี้:

โอโซนเป็นก๊าซสีน้ำเงินเข้มที่มีกลิ่นฉุน เนื่องจากมีฤทธิ์ออกซิไดซ์อย่างแรงจึงเป็นพิษ โอโซนนั้น "หนัก" มากกว่าออกซิเจนถึงหนึ่งเท่าครึ่งและละลายในน้ำได้ดีกว่าออกซิเจนเล็กน้อย
โอโซนเกิดขึ้นในบรรยากาศจากออกซิเจนระหว่างการปล่อยกระแสไฟฟ้าฟ้าผ่า:

3O 2 = 2O 3 ()

ที่อุณหภูมิปกติ โอโซนจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นออกซิเจน และเมื่อได้รับความร้อน กระบวนการนี้จะเกิดการระเบิด
โอโซนบรรจุอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลกที่เรียกว่า "ชั้นโอโซน" ซึ่งช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลกจากอันตรายจากรังสีดวงอาทิตย์
ในบางเมือง มีการใช้โอโซนแทนคลอรีนเพื่อฆ่าเชื้อ (ฆ่าเชื้อ) น้ำดื่ม

วาดสูตรโครงสร้างของสารต่อไปนี้: 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 ตั้งชื่อสารเหล่านี้ อธิบายสถานะเวเลนซ์ของอะตอมออกซิเจนในสารประกอบเหล่านี้
กำหนดวาเลนซ์และสถานะออกซิเดชันของอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอม
2. สร้างสมการสำหรับปฏิกิริยาการเผาไหม้ของลิเธียม แมกนีเซียม อลูมิเนียม ซิลิคอน ฟอสฟอรัสแดง และซีลีเนียมในออกซิเจน (อะตอมของซีลีเนียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นสถานะออกซิเดชัน +IV อะตอมขององค์ประกอบอื่น ๆ จะถูกออกซิไดซ์จนมีสถานะออกซิเดชันสูงสุด) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเหล่านี้จัดอยู่ในประเภทออกไซด์ใด?
3. สามารถรับโอโซนได้กี่ลิตร (ภายใต้สภาวะปกติ) ก) จากออกซิเจน 9 ลิตร b) จากออกซิเจน 8 กรัม

น้ำเป็นสสารที่มีมากที่สุดในเปลือกโลก มวลน้ำของโลกอยู่ที่ประมาณ 10 18 ตัน น้ำเป็นพื้นฐานของไฮโดรสเฟียร์ของโลกของเรา นอกจากนี้ยังมีอยู่ในชั้นบรรยากาศ ในรูปของน้ำแข็ง ก่อตัวเป็นแผ่นขั้วโลกและธารน้ำแข็งบนภูเขาสูง และยังเป็นส่วนหนึ่งของหินต่างๆ ด้วย สัดส่วนมวลของน้ำในร่างกายมนุษย์มีประมาณ 70%
น้ำเป็นสารชนิดเดียวที่มีชื่อพิเศษเป็นของตัวเองในสถานะการรวมตัวทั้งสามสถานะ

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลน้ำ (รูปที่ 10.4 ก) เราศึกษารายละเอียดก่อนหน้านี้ (ดูมาตรา 7.10)
เนื่องจากขั้วของพันธะ O–H และรูปร่างเชิงมุม โมเลกุลของน้ำจึงเป็นเช่นนี้ ไดโพลไฟฟ้า.

เพื่อระบุลักษณะขั้วของไดโพลไฟฟ้า ปริมาณทางกายภาพที่เรียกว่า " โมเมนต์ไฟฟ้าของไดโพลไฟฟ้า"หรือเพียงแค่ " โมเมนต์ไดโพล".

ในทางเคมี โมเมนต์ไดโพลมีหน่วยเป็นเดบาย: 1 D = 3.34 ชั้น 10 – 30 ม

ในโมเลกุลของน้ำจะมีพันธะโควาเลนต์มีขั้วอยู่ 2 พันธะ กล่าวคือ ไดโพลไฟฟ้า 2 ไดโพล ซึ่งแต่ละพันธะมีโมเมนต์ไดโพลของตัวเอง ( และ ) โมเมนต์ไดโพลรวมของโมเลกุลเท่ากับผลรวมเวกเตอร์ของสองโมเมนต์นี้ (รูปที่ 10.5):

(เอช 2 โอ) = ,

ที่ไหน ถาม 1 และ ถาม 2 – ประจุบางส่วน (+) บนอะตอมไฮโดรเจน และ – ระยะห่างระหว่างอะตอม O – H ในโมเลกุล เพราะ ถาม 1 = ถาม 2 = ถามและจากนั้น

โมเมนต์ไดโพลที่กำหนดโดยการทดลองของโมเลกุลน้ำและโมเลกุลอื่นๆ แสดงไว้ในตาราง

ตารางที่ 30.โมเมนต์ไดโพลของโมเลกุลขั้วโลกบางชนิด

เมื่อพิจารณาถึงลักษณะไดโพลของโมเลกุลของน้ำ ก็มักจะแสดงแผนผังได้ดังนี้
น้ำบริสุทธิ์เป็นของเหลวไม่มีสีไม่มีรสหรือกลิ่น ตารางแสดงลักษณะทางกายภาพพื้นฐานบางประการของน้ำ

ตารางที่ 31.ลักษณะทางกายภาพบางประการของน้ำ

ค่าขนาดใหญ่ของความร้อนโมลาร์ของการหลอมและการกลายเป็นไอ (ลำดับความสำคัญที่มากกว่าของไฮโดรเจนและออกซิเจน) บ่งชี้ว่าโมเลกุลของน้ำทั้งในของแข็งและของเหลวนั้นค่อนข้างจะผูกพันกันอย่างแน่นหนา การเชื่อมต่อเหล่านี้เรียกว่า " พันธะไฮโดรเจน".

ไดโพลไฟฟ้า, โมเมนต์ไดโพล, ขั้วพันธะ, ขั้วโมเลกุล
อะตอมออกซิเจนมีเวเลนซ์อิเล็กตรอนกี่ตัวที่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของพันธะในโมเลกุลของน้ำ?
2. เมื่อวงโคจรใดทับซ้อนกัน พันธะจะเกิดขึ้นระหว่างไฮโดรเจนและออกซิเจนในโมเลกุลของน้ำ
3.สร้างแผนภาพแสดงการเกิดพันธะในโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลนี้ได้บ้าง?
4. ระยะห่างระหว่างอะตอมในโมเลกุล HF, HCl และ HBr เท่ากับ 0.92 ตามลำดับ 1.28 และ 1.41 ใช้ตารางโมเมนต์ไดโพลในการคำนวณและเปรียบเทียบประจุบางส่วนของอะตอมไฮโดรเจนในโมเลกุลเหล่านี้
5. ระยะห่างระหว่างอะตอม S - H ในโมเลกุลไฮโดรเจนซัลไฟด์คือ 1.34 และมุมระหว่างพันธะคือ 92° กำหนดค่าของประจุบางส่วนของอะตอมกำมะถันและไฮโดรเจน คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับการผสมพันธุ์ของเวเลนซ์ออร์บิทัลของอะตอมกำมะถัน?

ดังที่คุณทราบอยู่แล้วเนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของไฮโดรเจนและออกซิเจน (2.10 และ 3.50) อะตอมไฮโดรเจนในโมเลกุลของน้ำจึงได้รับประจุบางส่วนที่เป็นบวกจำนวนมาก ( ถามชั่วโมง = 0.33 จ) และอะตอมของออกซิเจนมีประจุบางส่วนเป็นลบมากกว่า ( ถามชั่วโมง = –0.66 จ). โปรดจำไว้ว่าอะตอมออกซิเจนมีอิเล็กตรอนคู่เดียวสองคู่ต่อ เอสพี 3-ไฮบริด AO อะตอมไฮโดรเจนของโมเลกุลน้ำหนึ่งถูกดึงดูดเข้ากับอะตอมออกซิเจนของอีกโมเลกุลหนึ่ง และนอกจากนี้ 1s-AO ที่ว่างเปล่าครึ่งหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจนยังรับอิเล็กตรอนคู่หนึ่งจากอะตอมออกซิเจนบางส่วนอีกด้วย จากปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ พันธะระหว่างโมเลกุลชนิดพิเศษจึงเกิดขึ้น - พันธะไฮโดรเจน
ในกรณีของน้ำ การสร้างพันธะไฮโดรเจนสามารถแสดงได้เป็นแผนผังดังนี้

ในสูตรโครงสร้างสุดท้าย จุดสามจุด (เส้นประ ไม่ใช่อิเล็กตรอน!) บ่งบอกถึงพันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงเกิดขึ้นระหว่างโมเลกุลของน้ำเท่านั้น มันถูกสร้างขึ้นหากตรงตามเงื่อนไขสองประการ:
1) โมเลกุลมีพันธะ H–E ที่มีขั้วสูง (E เป็นสัญลักษณ์ของอะตอมขององค์ประกอบที่มีอิเล็กโทรเนกาติตีค่อนข้างมาก)
2) โมเลกุลประกอบด้วยอะตอม E ที่มีประจุลบบางส่วนขนาดใหญ่และมีอิเล็กตรอนคู่เดียว
ธาตุ E อาจเป็นฟลูออรีน ออกซิเจน และไนโตรเจน พันธะไฮโดรเจนจะอ่อนลงอย่างมากหาก E คือคลอรีนหรือซัลเฟอร์
ตัวอย่างของสารที่มีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล: ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ แอมโมเนียที่เป็นของแข็งหรือของเหลว เอทิลแอลกอฮอล์ และอื่นๆ อีกมากมาย

ในไฮโดรเจนฟลูออไรด์เหลว โมเลกุลของมันถูกเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไฮโดรเจนให้เป็นสายโซ่ยาวพอสมควร และเกิดเครือข่ายสามมิติในแอมโมเนียของเหลวและของแข็ง
ในแง่ของความแข็งแรง พันธะไฮโดรเจนจะอยู่ตรงกลางระหว่างพันธะเคมีกับพันธะระหว่างโมเลกุลประเภทอื่นๆ พลังงานโมลของพันธะไฮโดรเจนมักจะอยู่ในช่วง 5 ถึง 50 กิโลจูล/โมล
ในน้ำที่เป็นของแข็ง (เช่น ผลึกน้ำแข็ง) อะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดจะถูกพันธะไฮโดรเจนกับอะตอมของออกซิเจน โดยอะตอมของออกซิเจนแต่ละอะตอมจะสร้างพันธะไฮโดรเจน 2 พันธะ (โดยใช้อิเล็กตรอนคู่เดียวทั้งสองคู่) โครงสร้างนี้ทำให้น้ำแข็ง "หลวม" มากขึ้นเมื่อเทียบกับน้ำของเหลว ซึ่งพันธะไฮโดรเจนบางส่วนถูกทำลาย และโมเลกุลสามารถ "อัดแน่น" แน่นขึ้นเล็กน้อย คุณลักษณะของโครงสร้างของน้ำแข็งนี้อธิบายว่าทำไมน้ำในสถานะของแข็งจึงมีความหนาแน่นต่ำกว่าในสถานะของเหลว ซึ่งต่างจากสสารอื่นๆ ส่วนใหญ่ น้ำมีความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 °C ที่อุณหภูมินี้พันธะไฮโดรเจนค่อนข้างมากจะถูกทำลาย และการขยายตัวทางความร้อนยังไม่ส่งผลกระทบที่รุนแรงต่อความหนาแน่นมากนัก
พันธะไฮโดรเจนมีความสำคัญมากในชีวิตของเรา ลองจินตนาการสักครู่ว่าพันธะไฮโดรเจนหยุดสร้างแล้ว นี่คือผลที่ตามมาบางประการ:

• น้ำที่อุณหภูมิห้องจะกลายเป็นก๊าซเนื่องจากจุดเดือดจะลดลงเหลือประมาณ -80 °C;
• แหล่งน้ำทั้งหมดจะเริ่มแข็งตัวจากด้านล่าง เนื่องจากความหนาแน่นของน้ำแข็งจะมากกว่าความหนาแน่นของน้ำของเหลว
• เกลียวคู่ของ DNA และอีกมากมายจะยุติลง

ตัวอย่างที่ให้มาก็เพียงพอที่จะเข้าใจว่าในกรณีนี้ธรรมชาติบนโลกของเราจะแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

พันธะไฮโดรเจน สภาวะของการก่อตัว
สูตรเอทิลแอลกอฮอล์คือ CH 3 – CH 2 – O – H พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างอะตอมของโมเลกุลต่างๆ ของสารนี้ เขียนสูตรโครงสร้างที่แสดงถึงการก่อตัว
2. พันธะไฮโดรเจนไม่เพียงมีอยู่ในสารแต่ละชนิดเท่านั้น แต่ยังอยู่ในสารละลายด้วย แสดงโดยใช้สูตรโครงสร้างว่าพันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นในสารละลายในน้ำของ a) แอมโมเนีย b) ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ c) เอทานอล (เอทิลแอลกอฮอล์) ได้อย่างไร = 2H 2 โอ
ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นในน้ำอย่างต่อเนื่องและด้วยความเร็วเท่ากัน ดังนั้นจึงมีความสมดุลในน้ำ: 2H 2 O AN 3 O + OH
ความสมดุลนี้เรียกว่า ความสมดุลของกระบวนการอัตโนมัติน้ำ.

ปฏิกิริยาโดยตรงของกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้นี้คือการดูดความร้อนดังนั้นเมื่อถูกความร้อน autoprotolysis จะเพิ่มขึ้น แต่ที่อุณหภูมิห้องสมดุลจะถูกเลื่อนไปทางซ้ายนั่นคือความเข้มข้นของไอออน H 3 O และ OH นั้นเล็กน้อย พวกมันเท่ากับอะไร?
ตามกฎแห่งการกระทำมวลชน

แต่เนื่องจากจำนวนโมเลกุลของน้ำที่ทำปฏิกิริยานั้นไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับจำนวนโมเลกุลของน้ำทั้งหมด เราจึงสามารถสรุปได้ว่าความเข้มข้นของน้ำในระหว่างการสลายโปรตีนอัตโนมัติจะไม่เปลี่ยนแปลง และ 2 = const ความเข้มข้นที่ต่ำของไอออนที่มีประจุตรงข้ามในน้ำบริสุทธิ์อธิบายว่าทำไมของเหลวนี้ถึงแม้จะไม่ดีแต่ยังคงนำกระแสไฟฟ้าได้

การแยกสลายอัตโนมัติของน้ำ ค่าคงที่ของการแยกสลายอัตโนมัติของน้ำ (ผลิตภัณฑ์ไอออนิก)
ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของแอมโมเนียเหลว (จุดเดือด –33 °C) คือ 2·10 –28 เขียนสมการการแยกสลายอัตโนมัติของแอมโมเนีย กำหนดความเข้มข้นของแอมโมเนียมไอออนในแอมโมเนียเหลวบริสุทธิ์ สารใดมีค่าการนำไฟฟ้ามากกว่า แอมโมเนียในน้ำหรือของเหลว

1. การผลิตไฮโดรเจนและการเผาไหม้ (ลดคุณสมบัติ)
2. การได้รับออกซิเจนและสารเผาไหม้ในนั้น (คุณสมบัติการออกซิไดซ์)

วิธีการทางอุตสาหกรรมในการผลิตสารอย่างง่ายนั้นขึ้นอยู่กับรูปแบบที่พบองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องในธรรมชาติ นั่นคือสิ่งที่สามารถเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตได้ ดังนั้นออกซิเจนที่มีอยู่ในสถานะอิสระจึงได้มาทางกายภาพโดยการแยกออกจากอากาศของเหลว ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดอยู่ในรูปของสารประกอบ ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อให้ได้มา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถใช้ปฏิกิริยาการสลายตัวได้ วิธีหนึ่งในการผลิตไฮโดรเจนคือการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า

วิธีทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาระหว่างมีเทนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซธรรมชาติกับน้ำ ดำเนินการที่อุณหภูมิสูง (ตรวจสอบได้ง่ายว่าเมื่อส่งมีเธนแม้ผ่านน้ำเดือดจะไม่เกิดปฏิกิริยาใด ๆ ):

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 กิโลจูล

ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้ได้สารอย่างง่าย พวกเขาไม่จำเป็นต้องใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ แต่เลือกวัสดุเริ่มต้นที่สามารถแยกสารที่ต้องการได้ง่ายกว่า ตัวอย่างเช่น ในห้องปฏิบัติการ ไม่ได้รับออกซิเจนจากอากาศ เช่นเดียวกับการผลิตไฮโดรเจน วิธีหนึ่งในห้องปฏิบัติการในการผลิตไฮโดรเจนซึ่งบางครั้งใช้ในอุตสาหกรรมคือการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า

โดยปกติแล้ว ไฮโดรเจนจะผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการโดยทำปฏิกิริยาสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก

ในอุตสาหกรรม

1.กระแสไฟฟ้าของสารละลายเกลือในน้ำ:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.พ่นไอน้ำไปบนโค้กร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000°C:

เอช 2 โอ + ซี ⇄ เอช 2 + CO

3.จากก๊าซธรรมชาติ

การแปลงไอน้ำ: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C) ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยออกซิเจน: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. การแตกร้าวและการปฏิรูปไฮโดรคาร์บอนในระหว่างการกลั่นน้ำมัน

ในห้องปฏิบัติการ

1.ผลของกรดเจือจางต่อโลหะในการทำปฏิกิริยานี้มักใช้สังกะสีและกรดไฮโดรคลอริก:

สังกะสี + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.ปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมกับน้ำ:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.การไฮโดรไลซิสของไฮไดรด์:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.ผลกระทบของด่างต่อสังกะสีหรืออลูมิเนียม:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.การใช้กระแสไฟฟ้าในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของอัลคาลิสหรือกรด ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด ตัวอย่างเช่น:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

• เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสำหรับการผลิตไฮโดรเจน

คุณสมบัติทางกายภาพ

ก๊าซไฮโดรเจนสามารถมีอยู่ได้สองรูปแบบ (การดัดแปลง) - ในรูปแบบของออร์โธ - และพาราไฮโดรเจน

ในโมเลกุลของออร์โธไฮโดรเจน (mp. −259.10 °C, bp −252.56 °C) การหมุนของนิวเคลียสมีทิศทางเหมือนกัน (ขนาน) และในพาราไฮโดรเจน (mp. −259.32 °C, bp. จุดเดือด -252.89 °C) - ตรงข้ามกัน (ตรงกันข้าม)

ไฮโดรเจนในรูปแบบ Allotropic สามารถแยกออกได้โดยการดูดซับคาร์บอนกัมมันต์ที่อุณหภูมิไนโตรเจนเหลว ที่อุณหภูมิต่ำมาก ความสมดุลระหว่างออร์โธไฮโดรเจนและพาราไฮโดรเจนจะเปลี่ยนไปทางอย่างหลังเกือบทั้งหมด ที่ 80 K อัตราส่วนของแบบฟอร์มจะอยู่ที่ประมาณ 1:1 เมื่อถูกความร้อน พาราไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับจะถูกแปลงเป็นออร์โธไฮโดรเจนจนกระทั่งส่วนผสมก่อตัวขึ้นซึ่งมีความสมดุลที่อุณหภูมิห้อง (ออร์โธ-พารา: 75:25) หากไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ซึ่งทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติของรูปแบบ allotropic แต่ละรายการได้ โมเลกุลไฮโดรเจนเป็นแบบไดอะตอมมิก - H₂ ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่เบาที่สุด โดยมีความหนาแน่นน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศหลายเท่า แน่นอนว่า ยิ่งมวลของโมเลกุลมีขนาดเล็กลง ความเร็วของพวกมันก็จะยิ่งสูงขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน เนื่องจากเป็นโมเลกุลที่เบาที่สุด โมเลกุลของไฮโดรเจนจึงเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโมเลกุลของก๊าซอื่น ๆ จึงสามารถถ่ายเทความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้เร็วกว่า ตามมาว่าไฮโดรเจนมีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดในบรรดาสารที่เป็นก๊าซ ค่าการนำความร้อนสูงกว่าค่าการนำความร้อนของอากาศประมาณเจ็ดเท่า

คุณสมบัติทางเคมี

โมเลกุลไฮโดรเจนH₂ค่อนข้างแรง และเพื่อให้ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาได้ ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก: H 2 = 2H - 432 kJ ดังนั้นที่อุณหภูมิปกติ ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์มากเท่านั้น เช่น แคลเซียม ทำให้เกิดแคลเซียม ไฮไดรด์: Ca + H 2 = CaH 2 และมีฟลูออรีนที่ไม่ใช่โลหะเพียงชนิดเดียวทำให้เกิดไฮโดรเจนฟลูออไรด์: F 2 + H 2 = 2HF สำหรับโลหะและอโลหะส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้อิทธิพลอื่น ๆ เช่น ,แสงสว่าง. สามารถ "ดึง" ออกซิเจนออกจากออกไซด์บางชนิดได้ เช่น CuO + H 2 = Cu + H 2 0 สมการที่เขียนสะท้อนถึงปฏิกิริยาการรีดักชัน ปฏิกิริยารีดักชันเป็นกระบวนการที่ออกซิเจนถูกกำจัดออกจากสารประกอบ สารที่นำออกซิเจนออกไปเรียกว่าสารรีดิวซ์ (ตัวออกซิไดซ์เอง) นอกจากนี้ จะมีการให้คำจำกัดความของแนวคิด "ออกซิเดชัน" และ "การรีดิวซ์" อีกประการหนึ่ง และคำจำกัดความนี้ ซึ่งในอดีตถือเป็นคำจำกัดความแรก ยังคงมีความสำคัญมาจนถึงทุกวันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาเคมีอินทรีย์ ปฏิกิริยารีดักชันจะตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นพร้อมกันเป็นกระบวนการเดียวเสมอ: เมื่อสารตัวหนึ่งถูกออกซิไดซ์ (ลดลง) การรีดักชัน (ออกซิเดชัน) ของอีกสารหนึ่งย่อมเกิดขึ้นพร้อมกัน

ยังไม่มีข้อความ 2 + 3H 2 → 2 NH 3

แบบฟอร์มที่มีฮาโลเจน ไฮโดรเจนเฮไลด์:

F 2 + H 2 → 2 HF ปฏิกิริยาเกิดระเบิดในที่มืดและที่อุณหภูมิใด ๆ Cl 2 + H 2 → 2 HCl ปฏิกิริยาเกิดระเบิดเฉพาะในที่มีแสงเท่านั้น

มันทำปฏิกิริยากับเขม่าภายใต้ความร้อนสูง:

C + 2H 2 → CH 4

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ

ไฮโดรเจนก่อตัวขึ้นพร้อมกับโลหะแอคทีฟ ไฮไดรด์:

นา + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 มก. + H 2 → MgH 2

ไฮไดรด์- สารคล้ายเกลือ แข็ง ไฮโดรไลซ์ได้ง่าย:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

ปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ (โดยปกติจะเป็นองค์ประกอบ d)

ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นโลหะ:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O เฟ 2 O 3 + 3H 2 → 2 เฟ + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

การเติมไฮโดรเจนของสารประกอบอินทรีย์

เมื่อไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและที่อุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยาขึ้น การเติมไฮโดรเจน:

CH 2 =CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

ไฮโดรเจนลดอัลดีไฮด์เป็นแอลกอฮอล์:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 โอ้

ธรณีเคมีของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนเป็นวัสดุก่อสร้างหลักของจักรวาล มันเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดและองค์ประกอบทั้งหมดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์และนิวเคลียร์

ไฮโดรเจน H2 อิสระนั้นค่อนข้างหาได้ยากในก๊าซภาคพื้นดิน แต่ในรูปของน้ำ ไฮโดรเจน H2 อิสระเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการธรณีเคมี

ไฮโดรเจนสามารถมีอยู่ในแร่ธาตุในรูปของแอมโมเนียมไอออน ไฮดรอกซิลไอออน และน้ำผลึก

ในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรเจนถูกผลิตอย่างต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ มันอพยพไปสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบนและหลบหนีไปในอวกาศ

แอปพลิเคชัน

• พลังงานไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนอะตอมใช้สำหรับการเชื่อมไฮโดรเจนอะตอม

ในอุตสาหกรรมอาหาร ไฮโดรเจนได้รับการจดทะเบียนเป็นวัตถุเจือปนอาหาร E949เช่นบรรจุก๊าซ

คุณสมบัติของการรักษา

เมื่อไฮโดรเจนผสมกับอากาศจะก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ซึ่งเรียกว่าก๊าซระเบิด ก๊าซนี้จะระเบิดได้มากที่สุดเมื่ออัตราส่วนปริมาตรของไฮโดรเจนและออกซิเจนคือ 2:1 หรือไฮโดรเจนกับอากาศอยู่ที่ประมาณ 2:5 เนื่องจากอากาศมีออกซิเจนประมาณ 21% ไฮโดรเจนก็เป็นอันตรายจากไฟไหม้เช่นกัน ไฮโดรเจนเหลวอาจทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองอย่างรุนแรงหากสัมผัสกับผิวหนัง

ความเข้มข้นของไฮโดรเจนและออกซิเจนในการระเบิดเกิดขึ้นตั้งแต่ 4% ถึง 96% โดยปริมาตร เมื่อผสมกับอากาศตั้งแต่ 4% ถึง 75(74)% โดยปริมาตร

การใช้ไฮโดรเจน

ในอุตสาหกรรมเคมี ไฮโดรเจนถูกใช้ในการผลิตแอมโมเนีย สบู่ และพลาสติก ในอุตสาหกรรมอาหาร มาการีนทำจากน้ำมันพืชเหลวโดยใช้ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนมีน้ำหนักเบามากและลอยอยู่ในอากาศเสมอ กาลครั้งหนึ่ง เรือบิน และลูกโป่งเต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่ในยุค 30 ศตวรรษที่ XX ภัยพิบัติร้ายแรงหลายครั้งเกิดขึ้นเมื่อเรือบินระเบิดและเผา ปัจจุบันเรือบินเต็มไปด้วยก๊าซฮีเลียม ไฮโดรเจนยังใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวดอีกด้วย สักวันหนึ่งไฮโดรเจนอาจถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์และรถบรรทุก เครื่องยนต์ไฮโดรเจนไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและปล่อยเพียงไอน้ำเท่านั้น (แม้ว่าการผลิตไฮโดรเจนเองจะทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมบ้างก็ตาม) ดวงอาทิตย์ของเราส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ความร้อนและแสงจากแสงอาทิตย์เป็นผลมาจากการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์จากการหลอมรวมของนิวเคลียสของไฮโดรเจน

การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง (คุ้มค่า)

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของสารที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงคือความร้อนจากการเผาไหม้ จากวิชาเคมีทั่วไปเป็นที่รู้กันว่าปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน หากเราใช้ 1 โมล H 2 (2 กรัม) และ 0.5 โมล O 2 (16 กรัม) ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานและกระตุ้นปฏิกิริยาจากนั้นตามสมการ

H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O

หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยา จะเกิด H 2 O 1 โมล (18 กรัม) โดยมีการปล่อยพลังงาน 285.8 กิโลจูล/โมล (สำหรับการเปรียบเทียบ: ความร้อนจากการเผาไหม้ของอะเซทิลีนคือ 1300 กิโลจูล/โมล โพรเพน - 2200 กิโลจูล/โมล) . ไฮโดรเจน 1 m³ หนัก 89.8 กรัม (44.9 โมล) ดังนั้น เพื่อผลิตไฮโดรเจน 1 ลูกบาศก์เมตร จะต้องใช้พลังงาน 12832.4 กิโลจูล เมื่อคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า 1 kWh = 3600 kJ เราได้ไฟฟ้า 3.56 kWh เมื่อทราบอัตราค่าไฟฟ้า 1 kWh และค่าก๊าซ 1 m³เราสามารถสรุปได้ว่าแนะนำให้เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ตัวอย่างเช่น รถรุ่นทดลอง Honda FCX รุ่นที่ 3 ที่มีถังไฮโดรเจนขนาด 156 ลิตร (บรรจุไฮโดรเจน 3.12 กก. ภายใต้แรงดัน 25 MPa) เดินทางได้ 355 กม. ดังนั้นจาก 3.12 กก. H2 จะได้ 123.8 kWh ต่อ 100 กม. จะใช้พลังงาน 36.97 กิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อทราบค่าไฟฟ้าค่าก๊าซหรือน้ำมันเบนซินและปริมาณการใช้รถยนต์ต่อ 100 กม. การคำนวณผลกระทบทางเศรษฐกิจเชิงลบของการเปลี่ยนรถยนต์ไปใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจึงเป็นเรื่องง่าย สมมติว่า (รัสเซีย 2551) ไฟฟ้า 10 เซนต์ต่อ kWh นำไปสู่ความจริงที่ว่าไฮโดรเจน 1 m³นำไปสู่ราคา 35.6 เซนต์และเมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพการสลายตัวของน้ำ 40-45 เซนต์ซึ่งเป็นจำนวน kWh ที่เท่ากัน จากการเผาไหม้น้ำมันเบนซินมีค่าใช้จ่าย 12832.4 kJ/42000 kJ/0.7 กก./ลิตร*80 เซนต์/ลิตร=34 เซนต์ในราคาขายปลีก ในขณะที่ไฮโดรเจนเราคำนวณตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด โดยไม่คำนึงถึงการขนส่ง ค่าเสื่อมราคาของอุปกรณ์ ฯลฯ สำหรับมีเทนที่มี พลังงานการเผาไหม้ประมาณ 39 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร ผลลัพธ์ที่ได้จะลดลงสองถึงสี่เท่าเนื่องจากราคาที่แตกต่างกัน (1 ลบ.ม. สำหรับยูเครนมีราคา 179 ดอลลาร์ และสำหรับยุโรป 350 ดอลลาร์) นั่นคือมีเทนในปริมาณที่เท่ากันจะมีราคา 10-20 เซนต์

อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าเมื่อเราเผาไฮโดรเจน เราจะได้น้ำสะอาดที่ใช้สกัดออกมา นั่นก็คือการที่เรามีพลังงานหมุนเวียน ผู้สะสมพลังงานที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ไม่เหมือนก๊าซหรือน้ำมันเบนซินซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก

Php ออนไลน์ 377 คำเตือน: ต้องการ (http://www..php): ไม่สามารถเปิดสตรีม: ไม่พบ wrapper ที่เหมาะสมใน /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php ออนไลน์ 377 Fatal ข้อผิดพลาด: need(): ไม่สามารถเปิดได้ "http://www..php" (include_path="..php ออนไลน์ 377

ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในโลก เมื่อรวมกับไนโตรเจนและก๊าซอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อย ออกซิเจนอิสระจะก่อตัวเป็นชั้นบรรยากาศของโลก ปริมาณในอากาศอยู่ที่ 20.95% โดยปริมาตร หรือ 23.15% โดยมวล ในเปลือกโลก 58% ของอะตอมมีพันธะกับอะตอมออกซิเจน (47% โดยมวล) ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของน้ำ (ปริมาณสำรองของออกซิเจนที่ถูกพันธะในไฮโดรสเฟียร์มีขนาดใหญ่มาก) หิน แร่ธาตุและเกลือหลายชนิด และพบได้ในไขมัน โปรตีน และคาร์โบไฮเดรตที่ประกอบเป็นสิ่งมีชีวิต ออกซิเจนอิสระของโลกเกือบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นและเก็บรักษาไว้อันเป็นผลมาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

คุณสมบัติทางกายภาพ

ออกซิเจนเป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีรส และไม่มีกลิ่น หนักกว่าอากาศเล็กน้อย สามารถละลายได้ในน้ำเล็กน้อย (ออกซิเจน 31 มล. ละลายในน้ำ 1 ลิตรที่ 20 องศา) แต่ก็ยังดีกว่าก๊าซในบรรยากาศอื่น ๆ ดังนั้นน้ำจึงอุดมไปด้วยออกซิเจน ความหนาแน่นของออกซิเจนภายใต้สภาวะปกติคือ 1.429 กรัม/ลิตร ที่อุณหภูมิ -183 0 C และความดัน 101.325 kPa ออกซิเจนจะเปลี่ยนเป็นสถานะของเหลว ออกซิเจนเหลวมีสีฟ้า ถูกดึงเข้าไปในสนามแม่เหล็ก และที่อุณหภูมิ -218.7 ° C จะเกิดเป็นผลึกสีน้ำเงิน

ออกซิเจนธรรมชาติมีสามไอโซโทป O 16, O 17, O 18

จัดสรร- ความสามารถขององค์ประกอบทางเคมีที่จะมีอยู่ในรูปของสารธรรมดาสองชนิดขึ้นไปที่แตกต่างกันเพียงจำนวนอะตอมในโมเลกุลหรือในโครงสร้างเท่านั้น

โอโซน O 3 – มีอยู่ในชั้นบนของบรรยากาศที่ระดับความสูง 20-25 กม. จากพื้นผิวโลกและก่อตัวที่เรียกว่า "ชั้นโอโซน" ซึ่งปกป้องโลกจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายของดวงอาทิตย์ เป็นก๊าซพิษสีม่วงอ่อนในปริมาณมาก มีกลิ่นเฉพาะตัว ฉุน แต่น่าพึงพอใจ จุดหลอมเหลวคือ -192.7 0 C จุดเดือดคือ 111.9 0 C เราละลายออกซิเจนในน้ำได้ดีกว่า

โอโซนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง กิจกรรมออกซิเดชันขึ้นอยู่กับความสามารถของโมเลกุลในการสลายตัวด้วยการปล่อยออกซิเจนอะตอมมิก:

มันออกซิไดซ์สารที่เรียบง่ายและซับซ้อนหลายชนิด โลหะบางชนิดจะเกิดเป็นโอโซน เช่น โพแทสเซียมโอโซไนด์:

K + O 3 = เกาะ 3

โอโซนผลิตในอุปกรณ์พิเศษ - โอโซน ภายใต้อิทธิพลของการปล่อยกระแสไฟฟ้า ออกซิเจนโมเลกุลจะถูกแปลงเป็นโอโซน:

ปฏิกิริยาที่คล้ายกันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของการปล่อยฟ้าผ่า

การใช้โอโซนเกิดจากคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่แรง โดยใช้ในการฟอกผ้า ฆ่าเชื้อในน้ำดื่ม และใช้เป็นยาฆ่าเชื้อในทางการแพทย์

การสูดดมโอโซนในปริมาณมากเป็นอันตราย: ทำให้เยื่อเมือกของดวงตาและอวัยวะทางเดินหายใจระคายเคือง

คุณสมบัติทางเคมี.

ในปฏิกิริยาเคมีกับอะตอมของธาตุอื่นๆ (ยกเว้นฟลูออรีน) ออกซิเจนจะแสดงคุณสมบัติการออกซิไดซ์โดยเฉพาะ

คุณสมบัติทางเคมีที่สำคัญที่สุดคือความสามารถในการสร้างออกไซด์ที่มีองค์ประกอบเกือบทั้งหมด ในขณะเดียวกัน ออกซิเจนจะทำปฏิกิริยาโดยตรงกับสารส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อถูกความร้อน

จากปฏิกิริยาเหล่านี้ตามกฎแล้วจะเกิดออกไซด์ซึ่งมักเป็นเปอร์ออกไซด์น้อยกว่า:

2Ca + O 2 = 2CaO

2บา + โอ 2 = 2บาโอ

2นา + โอ 2 = นา 2 โอ 2

ออกซิเจนไม่มีปฏิกิริยาโดยตรงกับฮาโลเจน ทองคำ และแพลตตินัม โดยออกไซด์ของพวกมันได้มาทางอ้อม เมื่อถูกความร้อน ซัลเฟอร์ คาร์บอน และฟอสฟอรัสจะเผาไหม้ในออกซิเจน

ปฏิกิริยาของออกซิเจนกับไนโตรเจนเริ่มต้นที่อุณหภูมิ 1200 0 C เท่านั้นหรือในการปล่อยกระแสไฟฟ้า:

ไม่มี 2 + O 2 = 2NO

ด้วยไฮโดรเจน ออกซิเจนจะก่อตัวเป็นน้ำ:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

ในระหว่างปฏิกิริยานี้ ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา

ส่วนผสมของไฮโดรเจนสองปริมาตรกับออกซิเจนหนึ่งปริมาตรจะระเบิดเมื่อจุดติดไฟ มันถูกเรียกว่าก๊าซระเบิด

โลหะหลายชนิดเมื่อสัมผัสกับออกซิเจนในบรรยากาศอาจถูกทำลาย - การกัดกร่อน โลหะบางชนิดภายใต้สภาวะปกติจะถูกออกซิไดซ์จากพื้นผิวเท่านั้น (เช่น อลูมิเนียม โครเมียม) ฟิล์มออกไซด์ที่ได้จะช่วยป้องกันปฏิกิริยาเพิ่มเติม

4อัล + 3O 2 = 2อัล 2 O 3

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ สารเชิงซ้อนก็มีปฏิกิริยากับออกซิเจนเช่นกัน ในกรณีนี้จะเกิดออกไซด์และในบางกรณีจะเกิดออกไซด์และสารธรรมดา

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

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

4NH 3 +ЗО 2 =2N 2 +6Н 2 О

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

เมื่อทำปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อน ออกซิเจนจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ คุณสมบัติที่สำคัญคือความสามารถในการบำรุงรักษา การเผาไหม้สาร

ออกซิเจนยังก่อให้เกิดสารประกอบที่มีไฮโดรเจน - ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ H 2 O 2 ซึ่งเป็นของเหลวใสไม่มีสีมีรสฝาดฉุนละลายได้สูงในน้ำ ในทางเคมี ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นสารประกอบที่น่าสนใจมาก ลักษณะความเสถียรต่ำ: เมื่อยืน มันจะค่อยๆ สลายตัวเป็นน้ำและออกซิเจน:

เอช 2 โอ 2 = เอช 2 โอ + โอ 2

แสง ความร้อน การมีด่าง และการสัมผัสกับสารออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์จะเร่งกระบวนการสลายตัว สถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ = - 1 เช่น มีค่ากลางระหว่างสถานะออกซิเดชันของออกซิเจนในน้ำ (-2) และออกซิเจนโมเลกุล (0) ดังนั้นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จึงแสดงปฏิกิริยารีดอกซ์เป็นคู่ คุณสมบัติออกซิไดซ์ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์นั้นเด่นชัดกว่าคุณสมบัติรีดิวซ์มากและพวกมันแสดงออกมาในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด, ด่างและเป็นกลาง

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