Wasserstoffoxid: Zubereitung und Eigenschaften

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 05:21

Der wichtigste und am weitesten verbreitete Stoff auf unserem Planeten ist natürlich Wasser. Was kann damit an Bedeutung verglichen werden? Es ist bekannt, dass das Leben auf der Erde erst mit dem Aufkommen von Flüssigkeit möglich wurde. Was ist aus chemischer Sicht Wasser (Wasserstoffoxid)? Woraus besteht es und welche Eigenschaften hat es? Versuchen wir, diesen Artikel zu verstehen.

Wasserstoff und seine Verbindungen

Das leichteste Atom im gesamten Periodensystem ist Wasserstoff. Es nimmt auch eine Doppelstellung ein, da es sowohl in der Untergruppe der Halogene als auch in der ersten Gruppe der Alkalimetalle angesiedelt ist. Was erklärt solche Funktionen? Die elektronische Struktur der Hülle seines Atoms. Es hat nur ein Elektron, das frei ist, ein anderes zu verlassen und an sich zu binden, ein Paar zu bilden und die äußere Ebene zu vervollständigen.

Deshalb sind die wichtigsten und einzigen Oxidationsstufen dieses Elements +1 und -1. Es reagiert leicht mit Metallen und bildet Hydride - feste, nicht flüchtige, salzartige Verbindungen von weißer Farbe.

Wasserstoff bildet jedoch auch leicht flüchtige Stoffmoleküle, die mit Nichtmetallen in Wechselwirkung treten. Zum Beispiel:

• Schwefelwasserstoff H₂S;
• MethanCH₄;
• Silan SiH₄ und andere.

Im Allgemeinen bildet Wasserstoff ziemlich viele Verbindungen. Die wichtigste Substanz, in der es enth alten ist, ist jedoch Wasserstoffoxid, dessen Formel H₂O ist. Das ist die bekannteste Verbindung, die selbst ein Grundschüler, der sich noch nicht mit Chemie auskennt, an der Formel erkennt. Schließlich ist Wasser (und das ist das höchste Wasserstoffoxid) nicht nur eine gewöhnliche Substanz, sondern auch eine Quelle des Lebens auf unserem Planeten.

Der Name des Elements spiegelt seine Hauptessenz wider - Wasserstoff, dh "Wasser gebären". Wie jedes andere Oxid ist auch dieses eine binäre Verbindung mit einer Reihe physikalischer und chemischer Eigenschaften. Darüber hinaus gibt es besondere Eigenschaften, die Wasser von allen anderen Verbindungen unterscheiden.

Auch eine wichtige Klasse von Verbindungen, die Wasserstoff bilden, sind Säuren, sowohl organische als auch mineralische.

Chemische Eigenschaften von Wasserstoff

Aus Sicht der chemischen Aktivität ist Wasserstoff ein ziemlich starkes Reduktionsmittel. In vielen Reaktionen zeigt es genau solche Eigenschaften. Bei der Wechselwirkung mit noch stärkeren Metallen wird es jedoch zu einem Oxidationsmittel.

Sehr wichtig in der Industrie ist die Wechselwirkung von Wasserstoff mit Metalloxiden. Schließlich ist dies eine der Möglichkeiten, letzteres in seiner reinsten Form zu erh alten. Wasserstoffthermie ist ein metallurgisches Verfahren zur Synthese reiner Metalle aus ihren Oxiden durch Reduktion mit Wasserstoff.

Die Reaktion von Wasserstoff mit Oxid hat die folgende allgemeine Form:Me_xO_y + H₂=H₂O + Ich.

Natürlich ist dies nicht der einzige Weg, reine Metalle zu synthetisieren. Da sind andere. Die Reduktion von Oxiden mit Wasserstoff ist jedoch ein energetisch durchaus rentables und unkompliziertes Herstellungsverfahren, das breite Anwendung gefunden hat.

Interessant ist auch, dass Wasserstoffgas mit Luft ein hochexplosives Gemisch bilden kann. Sein Name ist explosives Gas. Dazu sollte mit einer Rate von zwei Volumen Wasserstoff pro Sauerstoff gemischt werden.

Wasser ist Wasserstoffoxid

Dass dieses Oxid sehr wichtig ist, haben wir bereits mehrfach erwähnt. Lassen Sie uns es nun chemisch charakterisieren. Gehört diese Verbindung wirklich zu dieser Klasse anorganischer Substanzen?

Dazu versucht er, die Formel etwas anders zu schreiben: H₂O=HON. Die Essenz ist dieselbe, die Anzahl der Atome ist dieselbe, aber jetzt ist es offensichtlich, dass wir Hydroxid vor uns haben. Welche Eigenschaften soll es haben? Betrachten Sie die Dissoziation der Verbindung:

NON=H⁺ + OH^-.

Folglich sind die Eigenschaften sauer, da Wasserstoffkationen in der Lösung vorhanden sind. Außerdem können sie nicht basisch sein, da Alkalien nur Metalle bilden.

Daher ist ein anderer Name mit Wasserstoffoxid eine sauerstoffh altige Säure einfachster Zusammensetzung. Da solche komplexen Verflechtungen charakteristisch für ein bestimmtes Molekül sind, werden seine Eigenschaften daher besonders sein. Und die Eigenschaften werden abgestoßendie Struktur des Moleküls, also werden wir es analysieren.

Die Struktur des Wassermoleküls

Niels Bohr dachte zum ersten Mal über dieses Modell nach, und er besitzt die Vorrangstellung und Urheberschaft in dieser Angelegenheit. Sie haben die folgenden Merkmale installiert.

1. Das Wassermolekül ist ein Dipol, da sich die Elemente, aus denen es besteht, in ihrer Elektronegativität stark unterscheiden.
2. Seine dreieckige Form, Wasserstoff an der Basis und Sauerstoff an der Spitze.
3. Aufgrund dieser Struktur ist diese Substanz in der Lage, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, sowohl zwischen gleichnamigen Molekülen als auch mit anderen Verbindungen, die ein stark elektronegatives Element in ihrer Zusammensetzung haben.

Sehen Sie, wie das fragliche Wasserstoffoxid schematisch auf dem Foto unten aussieht.

Physikalische Eigenschaften von Wasserstoffoxid

Mehrere Hauptmerkmale können identifiziert werden.

1. Aggregatzustand: gasförmig - Dampf, flüssig, fest - Schnee, Eis.
2. Siedepunkt - 100⁰C (99, 974).
3. Schmelzpunkt - 0⁰C.
4. Wasser kann bei Erwärmung im Temperaturbereich von 0-4⁰C schrumpfen. Dies erklärt die Bildung von Eis an der Oberfläche, das eine geringere Dichte hat, und die Erh altung des Lebens unter der Dicke von Wasserstoffoxid.
5. Hohe Wärmekapazität, aber sehr geringe Wärmeleitfähigkeit.
6. Wasserstoffoxid ist im flüssigen Zustand viskos.
7. Oberflächenspannung und Negativbildungelektrisches Potential auf der Wasseroberfläche.

Wie oben erwähnt, hängen die Merkmale der Eigenschaften von der Struktur ab. Also hier. Die Fähigkeit, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, hat bei dieser Verbindung zu ähnlichen Merkmalen geführt.

Wasserstoffoxid: chemische Eigenschaften

Aus chemischer Sicht ist die Aktivität von Wasser ziemlich hoch. Besonders wenn es um Reaktionen geht, die mit Erhitzen einhergehen. Womit kann Wasserstoffoxid reagieren?

1. Mit Metallen, die in einer Spannungsreihe bis hin zu Wasserstoff liegen. Gleichzeitig sind bei den aktivsten (bis hin zu Aluminium) keine besonderen Bedingungen erforderlich, und diejenigen mit einem geringeren Reduktionsvermögen reagieren nur mit Dampf. Diejenigen, die hinter Wasserstoff stehen, sind überhaupt nicht in der Lage, solche Wechselwirkungen einzugehen.
2. Mit Nichtmetallen. Nicht bei allen, aber bei der Mehrheit. Beispielsweise brennt Wasser in einer Fluoratmosphäre mit einer violetten Flamme. Auch Reaktionen mit Chlor, Kohlenstoff, Silizium und anderen Atomen sind möglich.
3. Mit Metalloxiden (basisch) und sauer (Nichtmetalle). Alkalien bzw. Säuren werden gebildet. Unter den Metallen sind mit Ausnahme von Magnesium und Beryllium Vertreter der ersten beiden Gruppen der Hauptuntergruppen zu solchen Reaktionen befähigt. Alle Nichtmetalle, die saure Oxide bilden, reagieren mit Wasser. Die Ausnahme ist Flusssand - SiO₂.

Die Reaktionsgleichung für Wasserstoffoxid lautet als Beispiel: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Ausbreitung in der Natur

Wir haben bereits herausgefunden, dass diese Substanz -weltweit am weitesten verbreitet. Lassen Sie uns den Prozentsatz in Objekten bezeichnen.

1. Etwa 70 % des Körpergewichts von Menschen und Säugetieren. Einige Tiere bestehen zu etwa 98 % aus Wasserstoffoxid (Quallen).
2. 71 % der Erde sind mit Wasser bedeckt.
3. Die größte Masse ist das Wasser der Ozeane.
4. Etwa 2 % befinden sich in Gletschern.
5. 0, 63 % im Untergrund.
6. 0.001% ist atmosphärisch (Nebel).
7. Der Pflanzenkörper besteht zu 50% aus Wasser, manche Arten sogar noch mehr.
8. Viele Verbindungen treten als kristalline Hydrate mit gebundenem Wasser auf.

Diese Liste lässt sich noch lange fortsetzen, denn es ist schwierig, sich etwas zu merken, das kein Wasser enthält oder einmal nicht hatte. Oder ohne Beteiligung dieses Oxids gebildet.

Erlangungsmethoden

Die Gewinnung von Wasserstoffoxid hat keinen industriellen Wert. Schließlich ist es einfacher, vorgefertigte Quellen - Flüsse, Seen und andere Gewässer - zu nutzen, als eine riesige Menge an Energie und Reagenzien aufzuwenden. Im Labor ist daher nur destilliertes, hochreines Wasser sinnvoll.

Für diese Zwecke werden bestimmte Geräte verwendet, wie zum Beispiel Destillationswürfel. Dieses Wasser ist für die Durchführung vieler chemischer Wechselwirkungen notwendig, da unbehandeltes Wasser eine große Menge an Verunreinigungen, Salzen und Ionen enthält.

Biologische Rolle

Zu sagen, dass überall Wasser verwendet wird, ist eine Untertreibung. Es ist undenkbar, sich Ihr Leben ohne diese Verbindung vorzustellen. Von demMorgens und bis zum Einbruch der Dunkelheit verwendet eine Person es ständig sowohl für häusliche als auch für industrielle Zwecke.

Die Eigenschaften von Wasserstoffoxid bedeuten seine Verwendung als universelles Lösungsmittel. Und das nicht nur im Labor. Aber auch in Lebewesen, wo jede Sekunde tausende biochemische Reaktionen ablaufen.

Auch Wasser selbst ist an vielen Synthesen beteiligt, es dient auch als Nebenprodukt, das bei ihnen entsteht. Jeder Mensch auf der Erde durchläuft in 60 Jahren etwa 50 Tonnen dieser erstaunlichen Substanz!

verwendeter Wasserstoffoxid:

• in allen Branchen;
• Medizin;
• chemische Synthesen;
• in allen Branchen;
• Haush altsbedarf;
• Landwirtschaft.

Es ist schwierig, einen Lebensbereich zu definieren, in dem man auf Wasser verzichten kann. Die einzigen Lebewesen, die kein Wasserstoffoxid in ihrer Zusammensetzung haben und ohne es leben, sind Viren. Deshalb ist es für eine Person schwierig, diese Organismen zu bekämpfen.