Химические свойства водорода

Доля диссоциировавших молекул водорода

Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}\rightarrow {}\ 2H}}}H₂ → 2H - 432 кДж

Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например, с кальцием, образуя гидрид кальция:

{\displaystyle {\mathsf {Ca+H_{2}\rightarrow {}\ CaH_{2}}}}Ca + H2 → CaH₂

и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

{\displaystyle {\mathsf {F_{2}+H_{2}\rightarrow {}\ 2HF}}}F2 + H2 → 2HF

С большинством же металлов и неметаллов  водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например, при освещении:

{\displaystyle {\mathsf {O_{2}+2H_{2}\rightarrow {}\ 2H_{2}O}}}O₂ + 2H₂ → 2H₂O

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

{\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow {}\ Cu+H_{2}O}}}CuO + H₂ → Cu + H₂O

Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.

{\displaystyle {\mathsf {N_{2}+3H_{2}\rightarrow {}\ 2NH_{3}}}}N₂ +3H₂ → 2NH₃

С галогенами   образует галогеноводороды:

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}+F_{2}\rightarrow {}\ 2HF}}}H₂ + F₂ → 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,

{\displaystyle {\mathsf {H_{2}+Cl_{2}\rightarrow {}\ 2HCl}}}H₂ + Cl₂ → 2HCl, реакция протекает с взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

{\displaystyle {\mathsf {C+2H_{2}\rightarrow {}\ CH_{4}}}}C + 2H₂ → CH₄

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами.

При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:

{\displaystyle {\mathsf {2Na+H_{2}\rightarrow {}\ 2NaH}}}2Na +H2 → 2NaH

{\displaystyle {\mathsf {Ca+H_{2}\rightarrow {}\ CaH_{2}}}}Ca + H₂ → CaH₂

{\displaystyle {\mathsf {Mg+H_{2}\rightarrow {}\ MgH_{2}}}}Mg + H₂ → MgH₂

Гидриды— солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

{\displaystyle {\mathsf {CaH_{2}+2H_{2}O\rightarrow {}\ Ca(OH)_{2}+2H_{2}\uparrow }}}CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂

Взаимодействие с оксидами металлов.

 Оксиды восстанавливаются до металлов:

{\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow {}\ Cu+H_{2}O}}}CuO +H₂ → Cu + H₂O

{\displaystyle {\mathsf {Fe_{2}O_{3}+3H_{2}\rightarrow {}\ 2Fe+3H_{2}O}}}Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O

{\displaystyle {\mathsf {WO_{3}+3H_{2}\rightarrow {}\ W+3H_{2}O}}}

Гидрирование органических соединений

Молекулярный водород широко применяется для восстановления органических соединений. Так, в частности, при каталитическом гидрировании ненасыщенных соединений, таких, как алкены и алкины, образуются насыщенные соединения - алканы.

R – CH = CH – R + H2 → R – CH2 = CH2 – R

Читать полностью