nekrasovI (1114433), страница 37

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 37)

а на некоторых других (приблизительно 4,5; Еб и 1ОА) — наименьшей. Иначе говоря, характерное для тверлых тел строго закономерное расположение частмц как бы пред- существует в жндкостя. 13) Если твердое тело характеризуется практически неизменным расположением отдельных частиц, то в жидкости постоянно происходят флуктуации (кратковременные местные изменения) структурной плотности, за счет которых возникают и вновь мсчезают своболные полости молекулярных размеров.

Жидкость имеет, таким образом, непрерывно изменяющееся «дырчатое» строение. 14) Среднее время сохранения молекулой своего положенмя в опредеяенной точке жидкости составляет величину порядка !О-ы или !О-ы сен. а собственная частота мо. лекулчриых колебаний имеет порядок 1Оы нли !О'т сек '. Сяедовательно, за время пребывания в данной точке жидкости молекула успевает совершить сотни колебаний. Так как каждое нз них можно считать попыткой изменить свое положение, полу. чается, что успешной оказывается .тишь яебольшая доля таких попыток. Между тем з газах успешна почти каждая из них, а у твердых тел — не успешна почти нн одна.

Преобладанием колебательного движения частиц над поступательным и обусловлеяы черты сходства жидкостей с тверлымн теламн. 1б) Как видно из всего изложенного в настоящем разделе, атомные модели позволяют систематизировать и нагяядно представить себе ряд ралчичных явлений н пропессов. Сама практическая применимость их для истолкования материала химин показывает, что в их основе лежат правильные прелставления.

Однако применимость эта ограничена принципиальным недостатком существующих в настоящее время мо. делей,— тем, что они целиком построены на законах механики и учения об электричестве. Из.за этого обстоятельства полабные модели не могут н никогла не смогут охватить в е с ь химический материал и объяснить его п оп и о с т ь ю, хотя дают и будут давать в лальнейшем пенные указания по отлельным важным вопросам. «Всякое движение занлючает в себе механическое движение, перемещение больших нли мельчайших частей матерки; познать этн механические движения является первой зада~ей науки, однако лишь первой ее задачей. Но это мехамическое движение ме исчерпывает лвнжеиня вообще.

Двшкеиие — это не только перемена места; в иадмеханнческих областях оно является также и измеяением качества» (Энгельс). Одной из таких иадмеханнческнх областей явяяется химия. Именно поэтому она н ие может быть цшпжом сведена к мекаинке н учению аб электрнчествц Водород. Вода % 1. Водород. Водород является одним из наиболее распространенных элементов — его доля составляет около 1% от массы всех трех оболочек земной коры (атмосферы, гидросферы и литосферы), что при пересчете на атомные проценты дает цифру 17,0.

Основное количество этого элемента находится в связанном состоянии. Так, вода содержит его около 11 вес. эзз, глина — около 1,5% н т. д. В впдс соединений с углеродом водород входит в состав нефти, горючих природных газов и всех организмов. Свободный водород состоит из молекул Нз. Он часто содержится в вулканических газах. Частично он образуется также прн раэдожения некоторых органических остатков. Небольшие количества его выделяются зелеными растениями. 'Атмосфера содержит около 0,00005 объем н. ъ водорода.

1-' Водород может быть получен различными способами. Простейшим по идее является разложение воды действием некоторых металлов, причем наряду с водородом образуется соответствующая гидроокись (или окисел). Так, натрий и кальций разлагают воду уже при обычных теМ- пературах, магний — при нагревании, цинк — при накаливании с водяным паром, железо — при еще более сильном накаливании. Значительно энергичнее идет выделение водорода при взаимодействии тех же металлов с разбавленными кислотами: натрий и кальций реагируют со взрывом, магний — весьма бурно, цинк и железо — не.

сколько медленнее. Действие Хп на разбавленную соляную (1: 2) илн серную (1:1О) кислоту является обычным методом лабораторного получения водорода.' т Водород бесцветен и не имеет запаха. Его температуры плавления и кипения лежат весьма низко (т. пл.

†2, т. кип. †2'С). В воде он растворим незначительно — 2: 100 по объему. Характерна для водорода растворимость в некоторых металлах.э-1з Так как водород является самым легким из газов, молекулы его движутся быстрее всех остальных. Поэтому водород характеризуется наибольшей с к о р о с т ь ю д и ф ф у з и и, т. е. скорее других газов распространяется в пространстве, проходит сквозь различные мелкие поры и т. д. Этим же обусловлена и его высокая теплопроводность.

Так, прн прочих равных условиях нагретый предмет охлаждается водородом в семь раз быстрее, чем воздухом. "" Химическая роль водорода весьма многообразна, и его производные — гидриды — известны для многих элементов. Атом водорода может либо отдавать свой единственный электоон с образованием положительного нона (представляющего собой голый протон), либо г!6 ГК Водород. Водо присоединять один электрон, переходя в отрицательный ион, имеющий гелийную электронную конфигураци!о (рис. 1Ч-1). Полный от р ы в электрона от атома водорода требует затраты очень большой энергии ионизаииис Н+ 315 ккал = Н + е Вследствие этого при взаимодействии водорода с металлондамн возникают не ионные, а лишь полярные связи.

Тенденция того или иного нейтрального атома к п р и с о е д и н ению избыточного электрона характеризуется значением его сродства к электрону. У водорода оно выражено довольно слабо: Н+е=Н +19 ккал Несмотря на это ионные структуры, содержащие в своем составе Н, известны.

Соединения такого типа образуются прямым взаимодействием наиболее активных металлов (Ма, Са и др.) с водо. . ~)(.~ родом при нагревании. По своему характеру оня являются типичными солямн, похожими на соот/ ветствующие производные фтора нли хлора. Олнако из-за нх неустойчивости по отношению к воде и воздуху иметь с ними дело приходится сравнительно редко."-'" По типу более или менее полярной связи водород соединяется со многими металлоидами: кисло. родом, хлором, серой, азотом и лр.

Все эти соединения, кроме кислородных, булут рассмотрены при соответствующих элементах. В их рационализированных названиях (П 5 5) для атома водорода применяется термин «гидро» нли «ацидо» (если желательно подчеркнуть его кис. лотный характер) . Водород не поддерживает горения обычных горючих веществ (являющихся соединениями углерода). Так, зажженная свеча гаснет в нем. Однако, например, кислород горит в атмосфере водорола. Отсюда видна относительность понятия «поддерживает» или «не поддерживает» горение. Обычно его относят именно к горению соединений углерода.

Сам водород горит и в чистом кислороде, и на воздухе, причем продуктом сгорания является вода. При полжнгании смеси обоих газон («гремучего газа») взаимодействие протекает со взрывом. Если вместо поджигания привести эту смесь в соприкосновение с очень малым количеством мелко раздробленной платины (играющей роль катализатора), то реакция протекает быстро, но спокойно. Реакция образования иоды из водорода и кислорода сильно экзотермична: 2Н» + Оа = 2Н О + 137 нкал Рис. !Ч.!. Схема ато ма и ионов воаорола Однако эти реакции, в которых водород выступает как в о сета н оп ит ел ь, протекают лишь прн нагревании. Прн высоких давлениях водород вытесняет некоторые металлы также нз растворов нх солей. Опыт показывает, что химическая активность водорода иногда сильно повьпнается.

Это наблюлается тогда, когда реагирующее с ним вещество находится в непосредственном контанте с выделяющимся водо- Помимо прямого соелннения с кислородом волорол способен отнимать его от окислов многих элементов; Сч, РЬ, 1!д и лр. В результате нз окисла получается свободный элемент, например: СпО+ Н, = Н»0+ Сп+ 31 ккал 4 7. Водород !!7 родом. Повышенную активность такого водорода «в и о м е н т в ы д ел си и я» («!п з(а1ц пазсепс)1») объясняли тем, что здесь реагируют нс молекулы его, а атомы. Действительно, при реакциях получения водорода (например, действием цинка иа кислоту) первоначально должны выделяться именно отдельные атомы. Если же у места их выделения имеется вещество, способное с ними реагировать, то такая реакция может происходить без предварительного образования молекул Нь Это представление было косвенно подтверждено, когда удалось получить а то и а р н ы й водород в газообразном состоянии и изучить его реакционную способность.

Оказалось, что он значительно активнее молекулярного. Так, атомарный водород уже при обычных условиях соединяется с серой, фосфором, мышьяком и т. д., восстанавливает окислы многих металлов, вытесняет некоторые металлы (Сп, РЬ, Ло и др.) из их солей и вступает в другие химические реакции, на которые при тех же условиях пе способен обычный молекулярный водород.'" Повышенная активность атомарного водорода становится понятной из следующих соображений. При химичесиих взаимодействиях с участием обычного водорода молекула его должна распадаться на атомы. Но сама реакция такого распада (д и с с о ц и а ц и я н а а т о и ы) сильно эндотермична: Н, + 104 икал = Н + Н Очевидно, что затрачиваемая на эту реакцию энергия ( э н е р г и я д и с с о ц н а ц и и) должна быть восполнена энергией, выделяющейся при взаимодействии атомов водорода с введенным в реакцию веществом.

Следовательно, можно ожидать, что реакции водорода, при которых выделяется менее 104 икал на каждые два его грамм-атома, не будут протекать самопроизвольно. В случае взаимодействия веществ с а т о м а р н ы м водородом такой затраты энергии на диссоциацию уже не требуется. Поэтому здесь' и возможен значительно более широкий круг реакций.

Большое количество энергии. выделяющейся при образовании молекулы водорода, объясняет ее устойчивость при обычных условиях. Вместе с тем оно же наводит на мысль о возможности термической диссоциации (разложения при нагревании) молекулы Нъ если сообщить ей достаточное количество тепла. Опыт показывает, что заметная термическая диссоциация водорода начинает идти примерно с 2000'С и происходит в тем большей степени, чем выше температура. Наоборот, при понижении температуры отдельные атомы вновь соединяются в молекулы.»о-ы Практическое применение водорода многообразно: им обычно заполняют шары-зонды, в химической промышленности ои служит сырьем для получения многих весьма важных продуктов (аммиака и др.), в пищевой — для выработки из растительных масел твердых жиров и т.

Характеристики

Список файлов книги