はじめに
水素は宇宙で最も豊富な元素であり、その名前はギリシャ語の水を意味するハイドロと形成を意味する遺伝子に由来します。それは、最も単純な分子形態である二水素で見つけることができます。宇宙の総質量の約70%を占めています。太陽は太陽系で最も重要な要素です。木星や土星などの大きな惑星の主成分は水素とヘリウムです。国連によると、地球の地殻と海洋の 15.4% を占めています。
二水素の調製
次の手順を使用して、二水素を作ることができます。 –
1)実験室での二水素調製法
2)市販の二水素製造法
実験室で二水素を調製する方法 – 二水素の生成中、次の 2 つの方法が使用されます。
- 粒状亜鉛が希塩酸と反応すると、結果として二水素が生成されます。これは、粒状亜鉛を希塩酸と反応させることによって実験室で調製できます。以下は反応の図です:
Zn + 2H+ → Zn2+ + H2
- 実験室では、亜鉛とアルカリ水溶液との反応を利用して二水素を生成することもできます。これは、亜鉛とアルカリ水溶液との反応によって生成されます。反応の結果、亜鉛酸ナトリウムが副生する。以下は反応の図です:
Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2
二水素製造の商業的方法 – 以下は、二水素の商業生産に最も一般的に使用される方法の一部です:
- 白金電極で酸性化した水を電気分解すると、水素が生成されます。以下は反応の図です:
2H2O → 2H2 + O2
- 水酸化バリウム水溶液をニッケル電極で電気分解することで作ることができます。これは電気分解として知られているプロセスです。その結果、得られた二水素は本質的に非常に純粋です。
- 水酸化ナトリウムと塩素を組み合わせて化学反応を起こすと、プロセスの副産物として二水素が生成されます。
- また、触媒の存在下、触媒の非存在下で、蒸気と炭化水素またはコークスとの高温反応によって製造することもできます。以下は反応の例です:
CnH2n+2 + nH2O 1270K,Ni → nCO + (2n+1)H2
二水素の物理的および化学的特徴
以下は二水素の物理的特徴です:
- 無色無味無臭
- 水に完全に溶けません。
- 可燃指数が高い
- 空気よりもかなり軽い
- 融点は摂氏 13.96 度です。
- 沸点は摂氏 20.39 度です。
- 1 リットルあたり 0.09 グラムの密度です。
- この物質の融解エンタルピーは 0.117 kJ/mol です。
二水素の化学的性質
二水素は比較的安定したガスで、摂氏 2000 度以上に加熱された場合にのみ水素原子に解離します (H2→H + H)。この化合物の結合解離エネルギーは非常に高いです。二水素の場合、エンタルピーは 435.9kJ/mol です。結合解離エネルギーが高いため、あまり反応しません。ただし、さまざまな元素や化合物と結合します。以下の反応が描かれています。 –
金属との反応 – 金属と反応し、金属に似た水素化物を形成します。例を挙げると、ナトリウムと反応すると水素化ナトリウムになります。以下は反応の図です:
2Na + H2→2NaH は化学式です。
さらに、非金属と反応し、対応する生成物を生成します。さまざまな非金属との反応のいくつかの図を以下に示します—
2H2 + O2 → 2H2O
N2 + 3H2→2NH3
H2 + Cl2→2HCl
エチレンやアセチレンなどの不飽和炭化水素と接触すると、反応の結果として飽和炭化水素が生成されます。以下は反応の図です:
H2C=CH2 + H2 Ni、473K → CH3-CH3
HCCH + 2H2 Ni、473K → CH3-CH3
二水素の使用
- 脱水剤として使用されます。
植物油の水素化は、この化学物質の使用によって達成されます.
- 液体水素の形で、ロケットの推進剤として使用されます。
- 合成ガソリンの製造において、触媒として使用されます。
- Haber のアンモニア調製プロセスでは、触媒として使用されます。
- HCl の調製では、溶媒として使用されます。
- 金属水素化物の製造において、触媒として使用されます。
とりわけバナスパティ脂肪の製造に使用されます。
- 重金属を含む重冶金プロセスでは、この化学物質を使用する必要があります。
過酸化水素
これは、水素と酸素から構成される化合物であり、主に公害防止目的で家庭および産業排水の処理に使用されます。それを発見したのはフランスの化学者テナールでした。
過酸化水素の調製 –
以下の方法で過酸化水素を作ることができます:
過酸化水素の生成は、過酸化バリウムを酸性化し、減圧下で蒸発させて余分な水分を除去することによって達成されます。以下は反応の図です:
BaO2.8H20+H2SO4→BaSO4+H2O2+8H2O.
過酸化水素の特徴
物理的特性。
- 無色です
- 識別できる臭いはありません。
- 水に完全に溶けます。
- 最も純粋な形の過酸化水素は、淡いブルーのシロップ状の液体です。
- -0.5°C で保存すると凍結し、最も純粋な状態で保存すると密度は 1.4 になります。
- 過酸化水素の反磁性はよく知られています。
- 水と比較して、水素結合との関連性が強いです。
- 水よりも優れた極性溶媒であるにもかかわらず.ただし、自動酸化の可能性が高いため、食品添加物として使用することはできません。
- 過酸化水素の双極子モーメントは 2.1 D です。
化学的特徴
酸性媒体とアルカリ性媒体の両方で、酸化剤と還元剤の両方として作用する能力があります。
鉄(SO4)3は、2FeSO4をH2SO4およびH2O2と組み合わせて、鉄(SO4)3 + 2H2Oを形成することによって形成されます(酸化剤としての酸性媒体中)
純粋な過酸化水素は、室温または高温に加熱すると水と酸素に分解する不安定な液体です。以下は反応の図です:
2H2O2→2H2O + O2 ΔH =-196 キロカロリー
過酸化水素の使用
過酸化水素の用途のいくつかを以下に示します:
- 発生期の酸素が放出されるため、水を漂白する効果があります。
- シルク、ウール、皮革などのデリケートな素材の漂白に使用されます。
- 毛髪の脱色剤としても使用されています。
- 過ホウ酸ナトリウムや過炭酸ナトリウムなどの多くの化学物質が、この物質を使用して製造されています。
- ハイドロキノン、酒石酸、その他の化学物質の製造に使用されます。
- 環境化学で使用されています。たとえば、公害防止目的での生活排水や産業排水の処理に使用されています。
結論
水素は、周期表で記号 H と原子番号 1 を持つ化学元素です。水素は周期表の中で最も軽い元素です。次の手順で二水素を作ることができます。(1)実験室での二水素の調製方法(2)二水素の市販の調製方法。無色、無味、無臭です。水に完全に不溶です。可燃性指数が高いです。過酸化水素は水素と酸素で構成される化合物で、主に公害防止目的で家庭用および工業用排水の処理に使用されます。無色です。識別可能な臭気はありません。水に完全に溶けます。過酸化水素は、シルク、ウール、皮革、その他の同様の素材などのデリケートな素材を漂白するために使用されます。
