соединения водорода

Ответ от Наталия Емельянова[гуру]
Ответ
Водород – один из рекордсменов по числу многообразия соединений. Наибольшее их количество приходится на соединения с углеродом, которые изучает органическая химия.
Но и неорганические соединения водорода весьма разнообразны. В таблице 6-1 приведены только простейшие соединения водорода с типичными s- и р-элементами.
Таблица Примеры соединений водорода с типичными s- и р-элементами. гидрид лития
гидрид бериллия
метан
аммиак
вода
фтористый водород
LiH
BeH2
CH4
NH3
H2O
HF
гидрид магния
силан
фосфин
сероводород
хлористый водород
MgH2
SiH4
PH3
H2S
HCl
гидрид кальция
герман
арсин
селеноводород
бромистый водород
-
CaH2
GeH4
AsH3
H2Se
HBr
** Соединения металлов с водородом (они называются гидридами металлов) представляют собой твердые вещества. Гидриды металлов можно получать непосредственно из металла и водорода:
Гидриды бурно реагируют с водой с образованием газообразного водорода:
Это еще один удобный способ получения газообразного водорода. Источником водородных атомов являются как гидрид металла, так и вода. Поэтому для получения 1 м3 водорода необходимо всего 0,94 кг гидрида кальция, в то время как для получения того же количества газа действием металлов на кислоты требуется 2,5 кг железа или 2,9 кг цинка.
Соединения водорода с неметаллами в большинстве являются газами. Исключение составляет вода. Такое резкое отличие воды от соседей по таблице 7-1 объясняется существованием между молекулами воды особого вида химической связи – водородной. Об этом более подробно рассказывается в следующем параграфе.
Из всех соединений водорода одним из важнейших является аммиак, который получают реакцией водорода с азотом при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора:
Это один из немногих химических процессов, позволяющих связывать довольно инертный атмосферный азот. В дальнейшем из более активного в химическом отношении аммиака получают множество азотистых соединений – азотную кислоту, красители, взрывчатые вещества, азотные удобрения.
Восстановительные свойства водорода используют для получения чистых металлов из их оксидов. Например, при нагревании оксида меди CuO в токе водорода образуется вода и порошок металлической меди:
Для некоторых очень тугоплавких металлов восстановление их оксидов водородом оказывается удобным и экономичным способом получения. Например, металл вольфрам, из которого делают нити лампочек накаливания, получают с помощью реакции:
WO3 + 3 H2 = W + 3 H2O
Металл получается в виде порошка, который затем можно прессовать в готовые изделия. После спекания такие изделия не требуют дальнейшей обработки. Этот способ получения металлов и деталей из них называется порошковой металлургией.
Важной является также реакция горения водорода. Можно ожидать, что реакция водорода с таким хорошим окислителем, как кислород, протекает с большим выделением энергии. Это действительно так. Приведем количество энергии, образующейся при сжигании 1 кг различных топлив, включая водород:
Водород 110 000 – 130 000 кДж
Бензин 45 000 – 43 000 кДж
Уголь 33 000 кДж
Дрова 10 000 кДж
Таким образом, водород является чрезвычайно теплотворным химическим топливом. Кроме того, при сжигании водорода образуется только вода, в то время как другие топлива загрязняют атмосферу оксидами углерода, азота и несгоревшими остатками топлива.
Водород используется в качестве горючего в современной ракетной технике. Российская ракета-носитель "Энергия" способна выводить на орбиту более 100 тонн различных грузов благодаря водородно-кислородным двигателям. В ее баках находятся жидкий кислород и жидкий водород.