Vodorodning davriy sistemadagi o‘mi. Vodorod davriy sistemada birinchi о‘ringa joylashgan ( Z - l) . Uning atomi eng oddiy tuzilgan: ato m y ad ro si elektron bulut b ila n q o p la n g a n . E lek tro n konfiguratsiyasi Is1
Vodorod b a ’zi sharoitlarda m etall xossalarini (elektronini beradi), boshqa sharoitlardan esa metallmaslik xossalarini namoyon qiladi (elektron biriktirib oladi). Lekin xossalari jihatdan u ishqoriy metallarga qaraganda galogenlarga ancha yaqin turadi. Shu sababli vodorod D .I.M endeleyev elem entlar davriy sistemasining VII gruppasiga joylashtiriladi, I gruppada esa vodorodning simvoli qavs ichiga yoziladi.
Tabiatda uchrashi. Vodorod tabiatda keng tarqalgan — suv, barcha organik birikmalar tarkibida boiadi, erkin holda ayrim tabiiy gazlar tarkibida uchraydi. Uning yer po‘stlog‘idagi miqdori massa jihatdan 0,15% ga yetadi (gidrosferani hisobga olganda — 1%). Vodorod Quyosh massasining yarmini tashkil etadi.
Tabiatda vodorod ikkita izotop — protiy (99, 98%) va deyteriy ■ (0,02%) holida uchraydi. Shu sababli odatdagi suv tarkibida ozroq m iqdorda og‘ir suv boiadi.
Olinishi. Laboratoriya sharoitida vodorod quyidagi usullar bilan olinadi.
1. Metallni (ruxni) xlorid yoki sulfat kislotalarning eritmalari bilan o'zaro ta ’sir ettirish (reaksiya K ipp apparatida o ‘tkaziladi):
Zn+2H+= Z n2++ H 2t
2. Suvni elektroliz qilish, Suvning elektr o ‘tkazuvchanligini oshirish uchun unga elektrolit, m asalan N aO H , H ,S 0 4 yoki N a2S 0 4 qo‘shiladi. Katodda 2 hajm vodorod, anodda — 1 hajm kislorod hosil bo‘ladi. Elektroliz sxemasi ilgari ko‘rib chiqilgan.
S a n о a t d a vodorod bir necha xil usullar bilan olinadi.
1. KC1 yoki NaCl ning suvdagi eritmalarini elektroliz qilishda qo'shim cha mahsulot sifatida hosil bo'ladi.
2. Konversiya usuli bilan (konversiya — o'zgarish). Dastlab cho'giangan koks ustidan 1000 °C da suv bugiarini o ‘tkazish yo‘li bilan suv gazi olinadi:
C +H 20 = C 0 + H 2
So‘ngra suv gazining m o‘l suv bug‘lari bilan aralashmasini 400— 450 °C gacha qizdirilgan katalizator F e ,0 3 ustidan o‘tkazib, uglerod (II) oksid uglerod (IV) oksidga qadar oksidlanadi:
C 0+ (H 2)+H 20 = C 0 2+ H 2+(H 2)
Hosil bo'lgan uglerod (IV) oksid suvga yuttiriladi. Sanoatda olinadigan vodorodning 50% dan ko‘prog£i ana shu usul bilan olinadi.
3. M etanni suv bug‘i bilan konversiyalash:
CH4+2H20 = C 0 2+4H 2
Reaksiya 1300 °C da nikel katalizator ishtirokida boradi. Bu usul tabiiy gazlardan foydalanishga va eng arzon vodorod olishga imkon beradi.
4. Metanni temir yoki nikel katalizator ishtirokida 350 °C ga qadar qizdirish:
CH4=C+2H 2
5. Koks gazini o ‘ta sovitish (—196 °C ga qadar). Bunday sovitilganda vodoroddan boshqa barcha gazsim on m oddalar suyuqlikka aylanadi (kondensatsiyalanadi).
Fizikaviy xossalari. Vodorod — eng yengil gaz (u havodan 14,4 m arta yengil), rangsiz, ta ’msiz va hidsiz. Suvda kam eriydi (11 suvda 20 °C da 18 ml vodorod eriydi). — 252,8 °C temperatura va atmosfera bosimida suyuq holatga o ‘tadi. Suyuq vodorod rangsiz.
Massa soni 1 boigan vodoroddan tashqari massa sonlari 2 va 3 bo‘lgan izotoplari — deyteriy D va tritiy T ham mavjud.
Kimyoviy xossalari. Birikmalarda vodorod doimo bir valentli bo‘ladi. Uning uchun +1 ga teng oksidlanish darajasi xos, lekin metallarning gidridlarida (quyiroqqa q.) u — 1 ga teng bo'ladi. Vodorodning molekulasi ikki atom dan tarkib topgan. Ular orasida bog'lanishning vujudga kelishi umumlashgan elektronlar jufti (yoki umumiy elektronlar buluti) hosil b oiishi bilan izohlanadi:
H : H yoki H2
Elektronlarning ana shunday umumlashuvi tufayli H 2 m olekulasi uning alohida atomlariga qaraganda energetik jihatdan barqaror boiadi. 1 mol vodoroddagi molekulalarni atomlarga ajratish uchun 436 kJ energiya sarflash lozim:
H2=2H, AH°=436 kJ/mol
Molekular vodorodning odatdagi temperaturada nisbatan aktiv emasligiga sabab ana shudir.
V odorod ko'pchilik m etallar bilan R H 4, R H 3, R H 2, RH tipidagi gazsimon birikmalar hosil qiladi.
Vodorod kislorodda yonganda ko‘p miqdorda issiqlik chiqadi. Vodorod-kislorod alangasining temperaturasi 3000 °C ga yetadi. Ikki hajm vodorod bilan bir hajm kislorodning aralashmasi qaldiroq gaz deyiladi. Bu aralashma o 't oldirilganda qattiq portlaydi.
H2+ 0 = 2 H 20
Vodorod bilan ishlaganda nihoyatda ehtiyot bo'lish: dastlab apparatning germetikligini, shuningdek, vodorodning o 't oldirish oldidan tozaligini tekshirib ko'rish zaair.
Ishlatilishi. Vodorodning ishlatilishi uning fizik va kimyoviy xossalariga asoslangan. U yengil gaz sifatida aerostatlar va dirijabllarni to'ldirish uchun (geliy bilan aralashmasi) ishlatiladi. Vodorod yuqori tem peratura hosil qilish uchun ishlatiladi: kislorod-vodorod alangasi bilan metall qirqiladi va payvandlanadi. U ndan metallarning oksidlaridan metallarni (molibden, volfram, va b.) olish uchun, kimyo sanoatida — havo azotidan ammiak olish uchun va ko'm irdan su n ’iy suyuq yonilg'i olish uchun, oziq-ovqat sanoatida — yog'lami gidrogenlash uchun (17.14 - § ga q.) foydalaniladi. Vodorodning izotoplari — deyteriy bilan tritiy atom energetikasida m uhim yonilg'i (term oyadro yonilg'isi) sifatida ishlatiladi.