часть 2 (975558)
Текст из файла
» » ' А/А/' /Л'/'/ДА /ХО//// /Л'l/' «е»///» !///!»/т/»»« ./ /'ОШ/>1.«/«тмнйт Х>ам/ !' 1 ! ! ! 1; ! ! ! ( '! > ! ! О ' >а а! и ! »н>«наг! >! ! ' о >>! ! ! > !'"! >>отГ ое 'иснлс»еоон ! >>>!»>! >,! м>-- н н! '! >т а ау С ! >>! !"!11;1 11 !!.К1ЕЯОМ, Г Н Рк >н !! ! - ! ! >лоньа >сон! и! >й1 >н>н ! «! ! ! ! ! !,с о! с>>л«л анн >гснкогоае, ° >>! а' >!':: »! ! !' оо >л>»>лмо м«аиа н»»»ч»>! а>н! !юуа>ек>е»! А!»уШ»ак 'с! >н»!.>енгвь ! ! >! ! ! " о! >очн >у>снт а вонь "! н ! онл ! >>ымл яь о»>и\" Ф.
КОТТОН, Дж. УИПКИНСОН Н ЕОРГЛ,НИЧЕСМАЯ ХИМИЯ ХПЪИ1Я НЕПЕРЕХОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ //е/>ееаа с а к«.»«!«««сна«а »»»>н»>..>а.»», паул В, В. ИВАНОВОЙ, ла»кд. х>ак. наук !". В. НРОХОРОВОЙ» к»!»>д. нкао наук С. С. ЧУРАНОВА Под />ед««к«!ней «»РаЯ)с«саут 1». В. АСТАХОВА ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР» МОСКВА 19ОО ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ б.!. Введение Атом водорода по сравнению со всеми др)гиыи атомачн имеет простейшую структуру.
Он состоит из ядра с зарядом !" и одного зчектроиа. Известны три изотопа водорода: 'Н, 'Н (дейтерий О), "Н (тритий Т) Несмотря на то что изотонные эффекты для водорода наиболее значительны, что оправдывает использование разных названий для двух тяжелых изотопов, химические свойства Н, 0 и Т по существу идентичны, за исключением таких характеристик, как скорость и кщютанты равновесия реакций. Зги эффекты будут рассмотреныпозднее(разя.
б 10). Обычная форма существования элемента в свободном состоянкн — двухатомная молекула, причем возможны разные комбинации — Нм Оэ, Т„НО, НТ, Т0, Наличие молекулярного водорода в атмосфере Земли — обычное явление; вформе соединений водород — один из наиболее распространенных элементов Известны соединения водорода со всеми элемептамн, кроме инертных ~азов, и многие из пих имеют особенно большое значение. Вода †наибол важное соединение водорода; другие соединения, имеющие важное значение, — углеводороды, у~неводы и различные органические вещества, аммиак и его производные, серная кислота, едкии катр и др Водород образует больше соединений, чем любой другой элемент.
Водород образует наиболее легкие молекулы из всех веществ. Он не обладает цветом и запахом, практически иерастворим в воде. Ле~че всего его получить прн действии разбавленных растворов кислот на такие металлы, как цинк и железо, или электролнзом воды; в промышленности водород можно получить термическим крекингом углеводородов, восстановлением воды коксом (реакция образования водяного газа) и другими путями Водород не очень реакционноспособен Он горит иа воздухе с образованием воды, при определенных условиях реагирует со взрывом с кислородом и галогепами. Прн высоких температурах газо- глава е водород Нн = 2Н Ь!з~н = 103,2 ккалрноль с )с и образпыи водород восстанавливает многие окислы либо до окисла» низших состоянкй окисления, либодо свобадпык х!с!нахов.11рн па. вьппенных температурах в присутствии соответствующих кас или.! !- торов он реагир)ет с сс(„образуя МНз С элексроположиселыпмш чеэаллами н большинством пемесаллов оп образует гидриды В прис) гствяи платины илн окися и.! пнпы водород способен кзтнлптически восстанавливать в органических рас!вари!снях (таких, как спирт, уксусная кисло!а) чно! ие о[ксаппческис соединения ненасыщенные соединения тнзжна восстдповигь до насыщенных, альдегиды — до спиртов, ацрсм.н ппь~ пп!рососдипепия — да аммиака илн ахм|пов и г.
д. Несмотря па то»то ел и реакции ! ндрирования явля!огся гегерогеннынш, саги! и кочп'!сксы некоторых переходных металлов мщ ут рстсгировлть с водородом прн коха!нтной темпера гуре в гомо!енной среде. Так, ацетат чедн в хинолине и (Р)т„Р)нК)тС1 в смеси ел анапа с бепза точ чо! у ! зыпо сн! ять фс нкции катализаторов гидрнроваиия, а Ад', 31пО. п другие ионы чо! ст восстанавливаться молекулярным водородом в рж свора ..
Па.!агают, чта эти яизкогемпсратурпьн реа!сш!и вк и»ыот образование связи между переходпычи четаллэми ! »одородсьа 1'н !акже стр 18). ,т(нссоциацнн водорода — высокоэндотермичный процесс, что, в часгносм!, обыюняет его небо'сьшую реакционную способность при низких течпературах Прп нип пт техшературах в реакциях водорода с некоторыми перетссдпысп! с!стеллах!и маже! происходить гетеролитическое расщепление с образованием Н, связанного с металлах!, и Н, энергия, исо!Ото3исшя для такого процесса, вероятно, ниже ° ЗО ккал 'мало е.
Прн высоких температурах, в электрической дуге с большой плотностью !ока, в разрядных трубках при низком давлении всздорода или при у.!ьтр.!фиолетовоч об,!) ненни возьюжно образованис атомного водорода. Продолжительность его с!шествования мала (промежсток времени, в течение которого половина а!онов водорода рекомбинирует в молекулы, Т",н-О,З век). Теплота рекомбинации достаточна для получения очень высоких температур, и атомный водород можно использовать для сварки четаллов. Атомный водо. род весьма реакционноспособен, причеч ои является сильным восстанав снвнюшнх! агентом.
* Приведенная автором величина теплового аффекта реек»ни, вероятно, несколько 1ненынена. Известно, что Нт=Н+Н вЂ” !03,2 скал!мол!и Н Н" "-е-— — 3!закал,актом, Н+е-=Н- -!6 ккалиннам И с этик занных .четко установить, что Не=Н +Н- — 400 ккаллноль,— Прим ред. 6.2.
Природа евяав в соединениях водорода Химия водорода проявляется главным образом в трех элек!роипых процессах 1 Потеря валентного электрона, Потеря одного валентиога электрона приводит к образованнсо иона водорода Н". Этот ион представляет собон прасло протон Его небольшие размеры (! 1,5 10 " ем) по сравнению с размером атома (г 10 а ел!) и наличие заряда приводи! к том), чта протон обладает единственной в своем родс способ!нк н,ю возчгшення электронных облаков, окр)жающпхдрс гпе а!очы 1ныточу протон никогда не существует как тако»он, за исключением ионных пучков !аза, в конденсированных фазах он неизменно соеднпяе!ся с другими атамамн или малекулачи, например образуя ион НеО' 2.
Приобретение электрона. Атом водорода может приобретать электрон, достигая при этом с!руктуры гелия 1эа и образуя гидрид-иои Н Такой свободный ион, вероятно, существует в соле- образных гидрпдах (например, КН н СаН,), которые образует большинство электроположительных металлов. Существует также много гкдридшнх комплексов как переходных, так н непереходных элементов. Однако в болыпинстве нз них, особенно в тех, где электроположительный характер металла меныне, в связи металл— водород проявляьчся значительная доля ковалентности, Поэтому не существует резкой границы между гидридными коьшлексами и ковалентными гндридамн, которые буду! упомянуты и следую!цем разделе. 3, Образование связи при возникновении общей электронной пары.
Когда атом водорода приобретает )хн-конфигурацию, это значит. что возникает связь при образовании общей электронной пары Эта связь может быть гомеополярной, как, например, в люде- куле Н,. в других случаях она имеет полярную природу, например в НС1 Различные формы связи водорода с другнмн элементами об. сужда!отея более подробно ниже. Природа протона и полное отсутствие какого-либо экранирования заряда ядра электронной оболочкой приводят к существованию таких форм химической связи, которые либо присуши только одному водороду, либо особенно характерны для пего.
Ниже даны некоторые из них (в деталях они будут обсуждены позже): 1) Образование многочисленных, часто нестехиометрических соединений с металлами. Обычно их называют еидридими, однако нельзя рассматривать нх как простые солеобразные гидриды, так как они почти никогда пе содержат гидрид-ионов, водогод глава ь 10 н и и г' ''. ч, н г' н «.1 3) Образование еосО родньсс свлзес). 6.3.
Воп водорода Погесщиал процесса нонизацни Н(г) = Н ' (г) —, е или Н О=Н«+ОН (6.1) 2) Образование нодородньсх лчослсикоаьсх свчэеи в электроподефицитных соединениях, как это изображено форм)лов 6.1, с равен 13595 эе (ЛО = 3!3 хлис:ссось); оп очепь высок по сравнению с ссотенциалами ионизацни других одновалентных элементов, такал, как щелочпые металлы, и многих др)тих, эта величина даже выше, чем первый потенциал иопизации ксеяона. Поэтому можно показать, что, за исключением НГ.
связь водорода с друс ичн элечеспачи, как правило, должна быть ковалеитной Для НГ энергия связи равна 5,0 ее Для чисто ионнои связи энергия может быть полечи гана как сумма. 1) 13,6 эе для иопизации Н, 2) — 3,5 эа — энер. с ия присоединения элсктрона к атому фтора и 3) — 15,6 ээ — верхняя граница электростатической энергии ионной пары Н Е .Сумлса равна — 5,5 эе и, как верхняя граница, не слишком превьшсаег деист пительн1ю энерс исо связи. С другой стороны, для НС! экспернмсятслшю найденная энергия связи равна 4,5 эв, в то время как для чисто ионной сзязсс перхпич преде юм является сумма ' 13,6 — З,б— — !1 3 = — 1,3 ээ !аким образом, устонлсивость НС! практически нельзя обьясссить чис<о эчесстростагссчсскссас азанмодейссэнсм. Водород «сожет образовать иоп водорода юольхо в том случае, сеанс его соединения растворены а средах, способных соеьеалсировигль протопы Таким образом, процесс сольватации является источником энергии, необходимой для разрыва связи, естественным следствием этого процесса является то, что протон Н' никогда не существ) ет в конденсированных фазах, но всегда обнаруживается только в виде сольватов Н,О, 1(«ОН и т д.
Порядок величины энергии сочьва. гацпи можно оссеннть при рассмотрении реакции сольвагации в воде. Н" (г) — лН«О=Н (ая) ЛК=-абз н«авмаеь Соединеяия, которые образуют сольаатарованньщ ионы водорода в соотвегствусощих рассворителях, подобных воде, называются лссслолссьяи, нлн ллолсонныпа лппголсалссс Поскольку наиболее важным аспектом химии иона водорода является его химия в водной среде, этот случай будет рассмотрен подробнее. Природа иона водорода в воде, где его следует более строго называть ионом гидроксоиия Н«О', обсуждается ниже Ион водорода в воде обычно называют «водородным иономь, обозначая его Н,О+.
Использование других названий, например «гидроксоний», до некоторой степени педантично, за исключением некоторых особых случаев. В целях удобства обычно пишут Н+ и предполагщот, что нон гндратирован, так же как в подобных случаях многие катиоиы— Ка~, Ге'", Еп" и т. д — обычно записывают как самостоятельно существусощие ионы, хотя понятно, что все онн в воде сольватироааньс, например (Ес(Н,О1«1«г Сама вода слабо иопизировапа ян.о= н,О- Он- Известны и другие случаи ссьиоионизас(исс соединений, где одна мо. лекула сольватирует протон, образующийся из другой молекулы, например, в чистой серной кислоте 2Н,ЗО, Н«ЗО~+НБОР или в жидком аммиаке Зь~Н = НН +1«Н В водных растворах концентрацию ионов водорода часто характеризуют величиной рН, определяемой как — 1ойс«1Н'), где !Н")— активность ионов водорода, которую можно снптать примерно рав.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
