La substance la plus importante et la plus répandue sur notre planète est, bien sûr, l'eau. Que peut-on lui comparer en importance ? On sait que la vie sur Terre n'est devenue possible qu'avec l'avènement du liquide. Qu'est-ce que l'eau (oxyde d'hydrogène) d'un point de vue chimique ? De quoi est-il composé et quelles propriétés possède-t-il ? Essayons de comprendre cet article.
Hydrogène et ses composés
L'atome le plus léger de tout le tableau périodique est l'hydrogène. Il occupe également une double position, se situant à la fois dans le sous-groupe des halogènes et dans le premier groupe des métaux alcalins. Qu'est-ce qui explique de telles fonctionnalités ? La structure électronique de la coquille de son atome. Il n'a qu'un seul électron, qui est libre à la fois de partir et de s'en attacher un autre, formant une paire et complétant le niveau extérieur.
C'est pourquoi les états d'oxydation principaux et uniques de cet élément sont +1 et -1. Il réagit facilement avec les métaux, formant des hydrures - des composés solides non volatils semblables à des sels de couleur blanche.
Cependant, l'hydrogène forme aussi facilement des molécules volatiles de substances, interagissant avec les non-métaux. Par exemple:
- sulfure d'hydrogène H2S;
- méthaneCH4;
- silane SiH4 et autres.
En général, l'hydrogène forme beaucoup de composés. Cependant, la substance la plus importante dans laquelle il est inclus est l'oxyde d'hydrogène, dont la formule est H2O. C'est le composé le plus célèbre que même un élève du primaire qui n'est pas encore familiarisé avec la chimie reconnaît par la formule. Après tout, l'eau (et c'est l'oxyde d'hydrogène le plus élevé) n'est pas seulement une substance commune, mais aussi une source de vie sur notre planète.
Le nom même de l'élément reflète son essence principale - l'hydrogène, c'est-à-dire "donnant naissance à l'eau". Comme tout autre oxyde, celui-ci est également un composé binaire avec un certain nombre de propriétés physiques et chimiques. De plus, il existe des caractéristiques particulières qui distinguent l'eau de tous les autres composés.
Une autre classe importante de composés qui forment de l'hydrogène sont les acides, à la fois organiques et minéraux.
Propriétés chimiques de l'hydrogène
Du point de vue de l'activité chimique, l'hydrogène est un réducteur assez puissant. Dans de nombreuses réactions, il présente de telles propriétés. Cependant, lorsqu'il interagit avec des métaux encore plus forts, il devient un agent oxydant.
L'interaction de l'hydrogène avec les oxydes métalliques est très importante dans l'industrie. Après tout, c'est l'un des moyens d'obtenir ce dernier dans sa forme la plus pure. L'hydrogénthermie est une méthode métallurgique de synthèse de métaux purs à partir de leurs oxydes par réduction à l'hydrogène.
La réaction de l'hydrogène avec l'oxyde a la forme générale suivante:MoixOy + H2=H2O + Moi.
Bien sûr, ce n'est pas la seule façon de synthétiser des métaux purs. Il y en a d'autres. Cependant, la réduction des oxydes avec de l'hydrogène est un processus de production énergétiquement assez rentable et simple qui a trouvé une large application.
Il est également intéressant de noter que lorsqu'il est mélangé à l'air, l'hydrogène gazeux peut former un mélange hautement explosif. Son nom est gaz explosif. Pour ce faire, le mélange doit se faire à raison de deux volumes d'hydrogène pour un oxygène.
L'eau est de l'oxyde d'hydrogène
Le fait que cet oxyde soit très important, nous l'avons déjà mentionné à plusieurs reprises. Caractérisons-le maintenant en termes de chimie. Ce composé appartient-il vraiment à cette classe de substances inorganiques ?
Pour ce faire, il va essayer d'écrire la formule un peu différemment: H2O=HON. L'essence est la même, le nombre d'atomes est le même, cependant, il est maintenant évident que nous avons de l'hydroxyde devant nous. Quelles propriétés doit-il avoir ? Considérez la dissociation du composé:
NON=H+ + OH-.
Par conséquent, les propriétés sont acides, car des cations hydrogène sont présents dans la solution. De plus, ils ne peuvent pas être basiques, car les alcalis ne forment que des métaux.
Par conséquent, un autre nom qui contient de l'oxyde d'hydrogène est un acide contenant de l'oxygène de la composition la plus simple. Puisque de tels entrelacs complexes sont caractéristiques d'une molécule donnée, ses propriétés seront donc particulières. Et les propriétés sont repoussées dela structure de la molécule, nous allons donc l'analyser.
La structure de la molécule d'eau
Pour la première fois, Niels Bohr a pensé à ce modèle, et il détient la primauté et la paternité en la matière. Ils ont installé les traits suivants.
- La molécule d'eau est un dipôle, car les éléments qui la composent diffèrent considérablement en électronégativité.
- Sa forme triangulaire, les hydrogènes à la base et l'oxygène au sommet.
- En raison de cette structure, cette substance est capable de former des liaisons hydrogène, à la fois entre les molécules du même nom, et avec d'autres composés qui ont un élément fortement électronégatif dans leur composition.
Voyez à quoi ressemble schématiquement l'oxyde d'hydrogène en question sur la photo ci-dessous.
Propriétés physiques de l'oxyde d'hydrogène
Plusieurs caractéristiques principales peuvent être identifiées.
- État d'agrégation: gazeux - vapeur, liquide, solide - neige, glace.
- Point d'ébullition - 1000C (99, 974).
- Point de fusion - 00C.
- L'eau est capable de rétrécir lorsqu'elle est chauffée dans la plage de température de 0-40C. Ceci explique la formation de glace en surface, qui a une densité plus faible et la préservation de la vie sous l'épaisseur d'oxyde d'hydrogène.
- Haute capacité calorifique mais très faible conductivité thermique.
- À l'état liquide, l'oxyde d'hydrogène présente une viscosité.
- Tension superficielle et formation de négatifspotentiel électrique à la surface de l'eau.
Comme nous l'avons noté ci-dessus, les caractéristiques des propriétés dépendent de la structure. Alors ici. La capacité à former des liaisons hydrogène a conduit à des traits similaires dans ce composé.
Oxyde d'hydrogène: propriétés chimiques
Du point de vue de la chimie, l'activité de l'eau est assez élevée. Surtout lorsqu'il s'agit de réactions accompagnées d'échauffement. Avec quoi l'oxyde d'hydrogène peut-il réagir ?
- Avec les métaux, qui dans une série de tensions vont jusqu'à l'hydrogène. Dans le même temps, avec les plus actifs (jusqu'à l'aluminium), des conditions spéciales ne sont pas nécessaires et ceux dont le pouvoir réducteur est inférieur ne réagissent qu'avec la vapeur. Ceux qui se tiennent après l'hydrogène ne sont pas du tout capables d'entrer dans de telles interactions.
- Avec des non-métaux. Pas avec tout le monde, mais avec la majorité. Par exemple, dans une atmosphère de fluor, l'eau brûle avec une flamme violette. Une réaction est également possible avec le chlore, le carbone, le silicium et d'autres atomes.
- Avec des oxydes métalliques (basiques) et acides (non métalliques). Des alcalins et des acides se forment respectivement. Parmi les métaux, les représentants des deux premiers groupes des sous-groupes principaux sont capables de telles réactions, à l'exception du magnésium et du béryllium. Les non-métaux qui forment des oxydes acides interagissent tous avec l'eau. L'exception est le sable de rivière - SiO2.
L'équation de réaction pour l'oxyde d'hydrogène est à titre d'exemple: SO3 + H2O=H2 SO4.
Propagation dans la nature
Nous avons déjà découvert que cette substance -la plus répandue au monde. Indiquons le pourcentage en objets.
- Environ 70 % du poids corporel des humains et des mammifères. Certaines espèces animales contiennent environ 98 % d'oxyde d'hydrogène (méduses).
- 71 % de la Terre est recouverte d'eau.
- La plus grande masse est l'eau des océans.
- Environ 2 % se trouve dans les glaciers.
- 0, 63 % souterrain.
- 0,001 % est atmosphérique (brouillard).
- Le corps des plantes est composé à 50 % d'eau, certaines espèces encore plus.
- De nombreux composés se présentent sous forme d'hydrates cristallins contenant de l'eau liée.
Cette liste peut être poursuivie pendant longtemps, car il est difficile de se souvenir de tout ce qui n'inclut pas l'eau ou n'en a jamais inclus. Ou formé sans la participation de cet oxyde.
Méthodes d'obtention
L'obtention d'oxyde d'hydrogène n'a aucune valeur industrielle. Après tout, il est plus facile d'utiliser des sources prêtes à l'emploi - rivières, lacs et autres plans d'eau que de dépenser une énorme quantité d'énergie et de réactifs. Par conséquent, en laboratoire, il convient uniquement d'obtenir de l'eau distillée très pure.
À ces fins, certains dispositifs sont utilisés, tels que des cubes de distillation. Cette eau est nécessaire pour réaliser de nombreuses interactions chimiques, car l'eau non traitée contient une grande quantité d'impuretés, de sels, d'ions.
Rôle biologique
Dire que l'eau est utilisée partout est un euphémisme. Il est impensable d'imaginer votre vie sans cette connexion. Dumatin et jusqu'à la tombée de la nuit, une personne l'utilise constamment à des fins domestiques et industrielles.
Les propriétés de l'oxyde d'hydrogène signifient son utilisation comme solvant universel. Et pas seulement en laboratoire. Mais aussi chez les êtres vivants, où des milliers de réactions biochimiques ont lieu chaque seconde.
De plus, l'eau elle-même participe à de nombreuses synthèses, elle sert également de sous-produit résultant de celles-ci. Chaque personne sur Terre traverse environ 50 tonnes de cette substance étonnante en 60 ans !
Oxyde d'hydrogène utilisé:
- dans tous les secteurs;
- médecine;
- synthèses chimiques;
- dans tous les types d'industries;
- besoins du ménage;
- agriculture.
Il est difficile de définir un domaine de la vie dans lequel on peut se passer d'eau. Les seuls êtres vivants qui n'ont pas d'oxyde d'hydrogène dans leur composition et qui vivent sans ce sont les virus. C'est pourquoi il est difficile pour une personne de lutter contre ces organismes.
