ไฮโดรเจนเป็นสารที่ซับซ้อน ไฮโดรเจนในธรรมชาติ (0.9% ในเปลือกโลก)

ไฮโดรเจน(lat. Hydrogenium), H, องค์ประกอบทางเคมี, ตัวแรกตามหมายเลขซีเรียลในระบบธาตุของ Mendeleev; มวลอะตอม 1.0079 ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซ ไม่มีสี กลิ่น และรส

การกระจายไฮโดรเจนในธรรมชาติ ไฮโดรเจนมีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติ ปริมาณไฮโดรเจนในเปลือกโลก (ธรณีภาคและไฮโดรสเฟียร์) คือ 1% ของมวล และ 16% ของจำนวนอะตอม ไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งของสารที่พบมากที่สุดบนโลก - น้ำ (11.19% ไฮโดรเจนโดยมวล) ในสารประกอบที่ประกอบเป็นถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ดินเหนียว เช่นเดียวกับสัตว์และสิ่งมีชีวิตในพืช (นั่นคือในองค์ประกอบของ โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน คาร์โบไฮเดรต ฯลฯ) ไฮโดรเจนมีน้อยมากในสภาวะอิสระ พบได้ในปริมาณเล็กน้อยในภูเขาไฟและก๊าซธรรมชาติอื่นๆ ปริมาณไฮโดรเจนอิสระจำนวนเล็กน้อย (0.0001% โดยจำนวนอะตอม) มีอยู่ในบรรยากาศ ในอวกาศใกล้โลก ไฮโดรเจนในรูปของโปรตอนจะสร้างแถบการแผ่รังสีภายใน ("โปรตอน") ของโลก ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในอวกาศ ในรูปของพลาสมา มันประกอบด้วยมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นก๊าซของตัวกลางระหว่างดาวและเนบิวลาก๊าซ ไฮโดรเจนมีอยู่ในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์จำนวนหนึ่งและในดาวหางในรูปของ H 2 อิสระ , มีเทน CH 4 , แอมโมเนีย NH 3 , น้ำ H 2 O , อนุมูลเช่น CH, NH, OH, SiH, PH เป็นต้น ไฮโดรเจนเข้ามาในรูปของโปรตอนฟลักซ์ในการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิก

ไอโซโทป อะตอม และโมเลกุลของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนสามัญประกอบด้วยส่วนผสมของไอโซโทปที่เสถียร 2 ไอโซโทป: ไฮโดรเจนเบาหรือโปรเทียม (1 H) และไฮโดรเจนหนักหรือดิวเทอเรียม (2 H หรือ D) ในสารประกอบไฮโดรเจนตามธรรมชาติ มี 1 H โดยเฉลี่ย 6800 อะตอมต่อ 1 อะตอมของ 2 H ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่มีมวล 3 เรียกว่าไฮโดรเจน superheavy หรือไอโซโทป (3 H หรือ T) ที่มีการแผ่รังสี β อ่อน และครึ่งชีวิต T ½ = 12.262 ปี ในธรรมชาติไอโซโทปเกิดขึ้นจากไนโตรเจนในบรรยากาศภายใต้การกระทำของนิวตรอนรังสีคอสมิก มีเพียงเล็กน้อยในบรรยากาศ (4·10 -15% ของจำนวนอะตอมไฮโดรเจนทั้งหมด) ได้ไอโซโทป 4 H ที่ไม่เสถียรอย่างยิ่ง หมายเลขมวลของไอโซโทป 1 H, 2 H, 3 H และ 4 H ตามลำดับ 1, 2, 3 และ 4 บ่งชี้ว่านิวเคลียสของอะตอมโปรเทียมมีโปรตอนเพียงตัวเดียวคือดิวเทอเรียม - หนึ่งโปรตอนและหนึ่งนิวตรอน ทริเทียม - หนึ่งโปรตอนและ 2 นิวตรอน 4 H - หนึ่งโปรตอนและ 3 นิวตรอน ความแตกต่างอย่างมากในมวลของไอโซโทปของไฮโดรเจนทำให้เกิดความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของไอโซโทปมากกว่าในกรณีของไอโซโทปของธาตุอื่นๆ

อะตอมไฮโดรเจนมีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดในบรรดาอะตอมของธาตุอื่นๆ ทั้งหมด ประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่มีนิวเคลียส (ศักย์อิออไนเซชัน) คือ 13.595 eV อะตอมเป็นกลาง ไฮโดรเจนสามารถเกาะกับอิเล็กตรอนตัวที่สองได้ ทำให้เกิดไอออนลบ H ในกรณีนี้ พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนตัวที่สองที่มีอะตอมเป็นกลาง (ความสัมพันธ์ของอิเล็กตรอน) คือ 0.78 eV กลศาสตร์ควอนตัมทำให้สามารถคำนวณระดับพลังงานที่เป็นไปได้ทั้งหมดของอะตอมไฮโดรเจน และทำให้ตีความสเปกตรัมของอะตอมได้อย่างสมบูรณ์ อะตอมไฮโดรเจนถูกใช้เป็นแบบจำลองในการคำนวณเชิงกลเชิงควอนตัมของระดับพลังงานของอะตอมอื่นที่ซับซ้อนกว่า

โมเลกุลไฮโดรเจน H 2 ประกอบด้วยอะตอมสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมีโควาเลนต์ พลังงานของการแตกตัว (นั่นคือสลายตัวเป็นอะตอม) คือ 4.776 eV ระยะทางระหว่างอะตอมที่ตำแหน่งสมดุลของนิวเคลียสคือ 0.7414Å ที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลไฮโดรเจนจะแยกตัวออกเป็นอะตอม (ระดับความแตกแยกที่ 2000 °C คือ 0.0013 ที่ 5000 °C คือ 0.95) อะตอมไฮโดรเจนยังเกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ (เช่น โดยการกระทำของ Zn ต่อกรดไฮโดรคลอริก) อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของไฮโดรเจนในสถานะอะตอมนั้นใช้เวลาเพียงช่วงเวลาสั้นๆ อะตอมจะรวมตัวกันเป็นโมเลกุล H 2 อีกครั้ง

คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเป็นสารที่เบาที่สุดในบรรดาสารที่รู้จัก (เบากว่าอากาศ 14.4 เท่า) ความหนาแน่น 0.0899 g/l ที่ 0°C และ 1 atm ไฮโดรเจนเดือด (ทำให้เป็นของเหลว) และละลาย (ทำให้แข็งตัว) ที่ -252.8°C และ -259.1°C ตามลำดับ (เฉพาะฮีเลียมเท่านั้นที่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่า) อุณหภูมิวิกฤตของไฮโดรเจนต่ำมาก (-240 องศาเซลเซียส) ดังนั้นการทำให้เป็นของเหลวจึงสัมพันธ์กับความยากลำบากอย่างมาก ความดันวิกฤต 12.8 kgf / cm 2 (12.8 atm) ความหนาแน่นวิกฤต 0.0312 g / cm 3 ไฮโดรเจนมีค่าการนำความร้อนสูงสุดของก๊าซทั้งหมด เท่ากับ 0.174 W/(m·K) ที่ 0°C และ 1 atm นั่นคือ 4.16·10 -4 cal/(s·cm·° C) ความจุความร้อนจำเพาะของไฮโดรเจนที่ 0 °C และ 1 atm C คือ 14.208 kJ/(kg K) เช่น 3.394 cal/(g°C) ไฮโดรเจนละลายได้เล็กน้อยในน้ำ (0.0182 มล. / ก. ที่ 20 ° C และ 1 atm) แต่ดี - ในโลหะหลายชนิด (Ni, Pt, Pa และอื่น ๆ ) โดยเฉพาะในแพลเลเดียม (850 ปริมาตรต่อ 1 ปริมาตรของ Pd) ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนในโลหะนั้นสัมพันธ์กับความสามารถในการแพร่กระจายผ่านพวกมัน การแพร่กระจายผ่านโลหะผสมคาร์บอน (เช่น เหล็กกล้า) บางครั้งมาพร้อมกับการทำลายของโลหะผสมอันเนื่องมาจากการทำงานร่วมกันของไฮโดรเจนกับคาร์บอน (ที่เรียกว่าการแยกคาร์บอน) ไฮโดรเจนเหลวนั้นเบามาก (ความหนาแน่นที่ -253°C 0.0708 g/cm3) และของเหลว (ความหนืดที่ -253°C 13.8 เซนติพอยส์)

คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจน ในสารประกอบส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนจะแสดงค่าวาเลนซี (ที่แม่นยำกว่านั้น คือสถานะออกซิเดชัน) ที่ +1 เช่นโซเดียมและโลหะอัลคาไลอื่นๆ โดยปกติถือว่าเป็นอะนาลอกของโลหะเหล่านี้ หัวเรื่องกลุ่ม I ของระบบ Mendeleev อย่างไรก็ตามในโลหะไฮไดรด์ไฮโดรเจนไอออนมีประจุลบ (สถานะออกซิเดชัน -1) นั่นคือ Na + H - ไฮไดรด์ถูกสร้างขึ้นเช่น Na + Cl - คลอไรด์ ข้อเท็จจริงนี้และข้อเท็จจริงอื่นๆ บางส่วน (ความใกล้เคียงกันของคุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจนและฮาโลเจน ความสามารถของฮาโลเจนในการแทนที่ไฮโดรเจนในสารประกอบอินทรีย์) ให้เหตุผลที่จะรวมไฮโดรเจนไว้ในกลุ่ม VII ของระบบธาตุด้วย ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุลไฮโดรเจนจะไม่ทำงาน โดยจะรวมโดยตรงกับอโลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุดเท่านั้น (ที่มีฟลูออรีน และในที่มีแสงรวมถึงคลอรีนด้วย) อย่างไรก็ตาม เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับหลายองค์ประกอบ อะตอมไฮโดรเจนมีกิจกรรมทางเคมีเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโมเลกุลไฮโดรเจน ไฮโดรเจนรวมกับออกซิเจนเพื่อสร้างน้ำ:

H 2 + 1/2 O 2 \u003d H 2 O

ด้วยการปล่อย 285.937 kJ / mol นั่นคือ 68.3174 kcal / mol ของความร้อน (ที่ 25 ° C และ 1 atm) ที่อุณหภูมิปกติ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นช้ามาก สูงกว่า 550 ° C - ด้วยการระเบิด ขีดจำกัดการระเบิดของของผสมไฮโดรเจน-ออกซิเจนคือ (โดยปริมาตร) จาก 4 ถึง 94% H 2 และส่วนผสมของไฮโดรเจนกับอากาศ - จาก 4 ถึง 74% H 2 (ส่วนผสมของ H 2 ปริมาตร 2 และ 1 ปริมาตรของ O 2 เรียกว่า แก๊สระเบิด) ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อลดโลหะจำนวนมาก เนื่องจากเอาออกซิเจนออกจากออกไซด์ของพวกมัน:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O เป็นต้น

ด้วยฮาโลเจน ไฮโดรเจนจะก่อตัวเป็นไฮโดรเจนเฮไลด์ ตัวอย่างเช่น

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl.

ไฮโดรเจนระเบิดด้วยฟลูออรีน (แม้ในที่มืดและที่อุณหภูมิ -252°C) ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเฉพาะเมื่อให้แสงสว่างหรือให้ความร้อน และกับไอโอดีนเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนเพื่อสร้างแอมโมเนีย:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

เฉพาะกับตัวเร่งปฏิกิริยาและที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้นเท่านั้น เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับกำมะถัน:

H 2 + S \u003d H 2 S (ไฮโดรเจนซัลไฟด์)

ยากขึ้นมากกับซีลีเนียมและเทลลูเรียม ไฮโดรเจนสามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนบริสุทธิ์ได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น:

2H 2 + C (อสัณฐาน) = CH 4 (มีเทน)

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโลหะบางชนิด (ด่าง อัลคาไลน์เอิร์ธ และอื่นๆ) ก่อตัวเป็นไฮไดรด์:

H 2 + 2Li = 2LiH

ความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งคือปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ซึ่งสารประกอบอินทรีย์ต่างๆ จะก่อตัวขึ้นตามอุณหภูมิ ความดัน และตัวเร่งปฏิกิริยา เช่น HCHO CH 3 OH และอื่นๆ ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อให้อิ่มตัว ตัวอย่างเช่น

C n H 2n + H 2 \u003d C n H 2n + 2

บทบาทของไฮโดรเจนและสารประกอบในทางเคมีนั้นยอดเยี่ยมมาก ไฮโดรเจนกำหนดคุณสมบัติที่เป็นกรดของกรดโปรติกที่เรียกว่า ไฮโดรเจนมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะไฮโดรเจนที่เรียกว่าธาตุบางชนิด ซึ่งมีอิทธิพลอย่างเด็ดขาดต่อคุณสมบัติของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์หลายชนิด

รับไฮโดรเจน วัตถุดิบหลักสำหรับการผลิตไฮโดรเจนในเชิงอุตสาหกรรม ได้แก่ ก๊าซธรรมชาติที่ติดไฟได้ ก๊าซจากเตาถ่านโค้ก และก๊าซกลั่นน้ำมัน ไฮโดรเจนยังได้มาจากน้ำโดยอิเล็กโทรไลซิส (ในสถานที่ที่มีไฟฟ้าราคาถูก) วิธีที่สำคัญที่สุดในการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติคือปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเทนด้วยไอน้ำ (การแปลงสภาพ):

CH 4 + H 2 O \u003d CO + ZH 2,

และการเกิดออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์ของไฮโดรคาร์บอนโดยออกซิเจน:

CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO + 2H 2

คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เป็นผลลัพธ์ (II) ยังอยู่ภายใต้การแปลง:

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2

ไฮโดรเจนที่ผลิตจากก๊าซธรรมชาติมีราคาถูกที่สุด

ไฮโดรเจนถูกแยกออกจากก๊าซในเตาอบโค้กและก๊าซจากโรงกลั่นโดยการกำจัดส่วนประกอบที่เหลือของส่วนผสมของแก๊ส ซึ่งจะถูกทำให้เป็นของเหลวได้ง่ายกว่าไฮโดรเจน เมื่อทำให้เย็นลงอย่างล้ำลึก อิเล็กโทรลิซิสของน้ำจะดำเนินการด้วยกระแสตรง ผ่านสารละลาย KOH หรือ NaOH (ไม่ใช้กรดเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของอุปกรณ์เหล็ก) ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการโดยอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีและกรดไฮโดรคลอริก อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่พวกเขาใช้ไฮโดรเจนสำเร็จรูปในกระบอกสูบ

การประยุกต์ใช้ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนเริ่มผลิตในระดับอุตสาหกรรมเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 เพื่อเติมบอลลูน ในปัจจุบัน ไฮโดรเจนถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมี ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตแอมโมเนีย ผู้บริโภคไฮโดรเจนจำนวนมากยังเป็นการผลิตเมทิลและแอลกอฮอล์อื่นๆ น้ำมันเบนซินสังเคราะห์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ได้จากการสังเคราะห์จากไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์ (II) ไฮโดรเจนใช้สำหรับการเติมไฮโดรเจนของเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็งและของเหลวหนัก ไขมัน และอื่นๆ สำหรับการสังเคราะห์ HCl สำหรับการบำบัดด้วยไฮโดรเจนของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ในการเชื่อมและการตัดโลหะด้วยเปลวไฟออกซิเจนไฮโดรเจน (อุณหภูมิสูงถึง 2800 ° C) และ ในการเชื่อมอะตอมไฮโดรเจน (สูงถึง 4000 ° C) . ไอโซโทปไฮโดรเจน ดิวเทอเรียม และทริเทียม พบการใช้งานที่สำคัญมากในด้านวิศวกรรมพลังงานนิวเคลียร์

ฟีนอล

โครงสร้าง
กลุ่มไฮดรอกซิลในโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับนิวเคลียสอะโรมาติกหรือสามารถแยกออกจากอะตอมคาร์บอนหนึ่งอะตอมหรือมากกว่า เป็นที่คาดหวังได้ว่าคุณสมบัติของสารจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากแต่ละอื่น ๆ เนื่องจากอิทธิพลร่วมกันของกลุ่มอะตอม (จำหนึ่งในบทบัญญัติของทฤษฎีของ Butlerov) อันที่จริง สารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยอะโรมาติกฟีนิล C 6 H 5 - เรดิคัลพันธะโดยตรงกับกลุ่มไฮดรอกซิลมีคุณสมบัติพิเศษที่แตกต่างจากแอลกอฮอล์ สารประกอบดังกล่าวเรียกว่าฟีนอล

ฟีนอล -สารอินทรีย์ที่โมเลกุลประกอบด้วยฟีนิลเรดิคัลที่เกี่ยวข้องกับกลุ่มไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่มขึ้นไป
เช่นเดียวกับแอลกอฮอล์ ฟีนอลถูกจำแนกตามอะตอม เช่น ตามจำนวนกลุ่มไฮดรอกซิล Monatomic phenols มีกลุ่มไฮดรอกซิลหนึ่งกลุ่มในโมเลกุล:

มี polyatomic อื่น ๆ อีก ฟีนอลที่มีหมู่ไฮดรอกซิลตั้งแต่สามกลุ่มขึ้นไปในวงแหวนเบนซิน
มาทำความรู้จักรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างและคุณสมบัติของตัวแทนที่ง่ายที่สุดของคลาสนี้ - ฟีนอล C6H50H ชื่อของสารนี้เป็นพื้นฐานสำหรับชื่อของทั้งคลาส - ฟีนอล

คุณสมบัติทางกายภาพ
สารผลึกไม่มีสีที่เป็นของแข็ง tºpl = 43 °C, tº bp = °C โดยมีกลิ่นเฉพาะตัวที่คมชัด เป็นพิษ. ฟีนอลละลายได้เล็กน้อยในน้ำที่อุณหภูมิห้อง สารละลายฟีนอลในน้ำเรียกว่ากรดคาร์โบลิก มันทำให้เกิดแผลไหม้เมื่อสัมผัสกับผิวหนัง ดังนั้นต้องจัดการกับฟีนอลด้วยความระมัดระวัง
โครงสร้างของโมเลกุลฟีนอล
ในโมเลกุลฟีนอล ไฮดรอกซิลจะถูกพันธะโดยตรงกับอะตอมของคาร์บอนของนิวเคลียสอะโรมาติกของเบนซีน
ให้เราระลึกถึงโครงสร้างของกลุ่มอะตอมที่สร้างโมเลกุลฟีนอล
วงแหวนอะโรมาติกประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอน 6 ตัวที่ก่อตัวเป็นรูปหกเหลี่ยมปกติเนื่องจากการผสมพันธุ์ sp 2 ของออร์บิทัลอิเล็กตรอนของอะตอมของคาร์บอน 6 อะตอม อะตอมเหล่านี้เชื่อมโยงกันด้วยพันธะ z p-electrons ของอะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมที่ไม่มีส่วนร่วมในการก่อตัวของ st-bonds ซึ่งซ้อนทับกันบนด้านตรงข้ามของระนาบ z-bond ก่อให้เกิดสองส่วนของอิเล็กตรอนหกตัวเดียว พี- เมฆปกคลุมวงแหวนเบนซินทั้งหมด (นิวเคลียสอะโรมาติก) ในโมเลกุลเบนซีน C6H6 นิวเคลียสของอะโรมาติกมีความสมมาตรอย่างยิ่ง ซึ่งเป็นอิเล็คโทรนิคตัวเดียว พี-เมฆปกคลุมวงแหวนของอะตอมคาร์บอนอย่างสม่ำเสมอภายใต้และเหนือระนาบของโมเลกุล (รูปที่ 24) พันธะโควาเลนต์ระหว่างออกซิเจนกับอะตอมไฮโดรเจนของไฮดรอกซิลเรดิคัลนั้นมีขั้วอย่างแรง เมฆอิเล็กตรอนทั่วไปของพันธะ OH จะเคลื่อนไปทางอะตอมออกซิเจนซึ่งมีประจุลบบางส่วนเกิดขึ้น และบนอะตอมไฮโดรเจนจะมีประจุบวกบางส่วน . นอกจากนี้ อะตอมออกซิเจนในกลุ่มไฮดรอกซิลยังมีคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งแยกสองคู่ที่เป็นของมันเท่านั้น

ในโมเลกุลฟีนอล อนุมูลไฮดรอกซิลทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสอะโรมาติก ในขณะที่คู่อิเล็กตรอนเดี่ยวของอะตอมออกซิเจนมีปฏิสัมพันธ์กับกลุ่มเมฆ TC เดียวของวงแหวนเบนซีน ก่อตัวเป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์เดียว ปฏิสัมพันธ์ของคู่อิเล็กตรอนเดี่ยวและกลุ่มเมฆของพันธะ r เรียกว่าการผันคำกริยา อันเป็นผลมาจากการผันคู่ของอิเล็กตรอนคู่เดียวของอะตอมออกซิเจนของกลุ่มไฮดรอกซีกับระบบอิเล็กตรอนของวงแหวนเบนซีนความหนาแน่นของอิเล็กตรอนบนอะตอมออกซิเจนจะลดลง การลดลงนี้ได้รับการชดเชยโดยโพลาไรเซชันที่มากขึ้นของพันธะ О–Н ซึ่งจะทำให้ประจุบวกของอะตอมไฮโดรเจนเพิ่มขึ้น ดังนั้นไฮโดรเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลในโมเลกุลฟีนอลจึงมีลักษณะเป็น "กรด"
มีเหตุผลที่จะถือว่าการผันอิเล็กตรอนของวงแหวนเบนซีนและกลุ่มไฮดรอกซิลไม่เพียงส่งผลต่อคุณสมบัติของวงแหวนเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อการเกิดปฏิกิริยาของวงแหวนเบนซินด้วย
อย่างที่คุณจำได้ การผันคู่ของอะตอมออกซิเจนที่มีเมฆ n ของวงแหวนเบนซีนทำให้เกิดการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในนั้น มันลดลงที่อะตอมของคาร์บอนที่เกี่ยวข้องกับกลุ่ม OH (อิทธิพลของคู่อิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนส่งผลกระทบ) และเพิ่มขึ้นที่อะตอมของคาร์บอนที่อยู่ติดกับมัน (เช่นตำแหน่ง 2 และ 6 หรือตำแหน่งออร์โธ) เห็นได้ชัดว่าการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่อะตอมคาร์บอนเหล่านี้ของวงแหวนเบนซินทำให้เกิดการแปล (ความเข้มข้น) ของประจุลบบนพวกมัน ภายใต้อิทธิพลของประจุนี้ มีการกระจายความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มเติมในนิวเคลียสอะโรมาติก - การกระจัดจากอะตอมที่ 3 และ 5 (ตำแหน่ง .meta) ไปยังตำแหน่งที่ 4 (ตำแหน่งออร์โธ) กระบวนการเหล่านี้สามารถแสดงโดยโครงร่าง:

ดังนั้นการปรากฏตัวของไฮดรอกซิลเรดิคัลในโมเลกุลฟีนอลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน n-cloud ของวงแหวนเบนซิน ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นที่อะตอมของคาร์บอน 2, 4 และ 6 (ตำแหน่งออร์โธ-, ดารา) และ ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนลดลงที่อะตอมของคาร์บอนที่ 3 และ 5 (ตำแหน่งเมตา)
การแปลความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในตำแหน่งออร์โธและพาราทำให้มีแนวโน้มมากที่สุดที่จะถูกโจมตีโดยอนุภาคอิเล็กโทรฟิลิกเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับสารอื่นๆ
ดังนั้น อิทธิพลของอนุมูลที่ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุลฟีนอลจึงมีความเกี่ยวข้องกัน และเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติเฉพาะของมัน
คุณสมบัติทางเคมีของฟีนอล
คุณสมบัติของกรด
ดังที่ได้กล่าวไปแล้วอะตอมไฮโดรเจนของกลุ่มไฮดรอกซิลของฟีนอลมีลักษณะเป็นกรด คุณสมบัติที่เป็นกรดของฟีนอลนั้นเด่นชัดกว่าน้ำและแอลกอฮอล์ ซึ่งแตกต่างจากแอลกอฮอล์และน้ำ ฟีนอลไม่เพียงทำปฏิกิริยากับโลหะอัลคาไลเท่านั้น แต่ยังทำปฏิกิริยากับด่างเพื่อสร้างฟีโนเลตด้วย
อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติที่เป็นกรดของฟีนอลนั้นเด่นชัดน้อยกว่ากรดอนินทรีย์และคาร์บอกซิลิก ตัวอย่างเช่น สมบัติความเป็นกรดของฟีนอลจะน้อยกว่ากรดคาร์บอนิกประมาณ 3000 เท่า ดังนั้นโดยการส่งผ่านคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านสารละลายโซเดียมฟีโนเลตที่เป็นน้ำ ฟีนอลอิสระจึงสามารถแยกออกได้:

การเติมกรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริกลงในสารละลายโซเดียมฟีโนเลตในน้ำยังนำไปสู่การก่อตัวของฟีนอล
ปฏิกิริยาเชิงคุณภาพต่อฟีนอล
ฟีนอลทำปฏิกิริยากับเหล็ก (III) คลอไรด์เพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อนที่มีสีม่วงเข้ม
ปฏิกิริยานี้ทำให้สามารถตรวจจับได้แม้ในปริมาณที่น้อยมาก ฟีนอลอื่นๆ ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลอย่างน้อยหนึ่งหมู่บนวงแหวนเบนซีนยังให้สีฟ้า-ม่วงสดใสเมื่อทำปฏิกิริยากับเหล็ก (III) คลอไรด์
ปฏิกิริยาของแหวนเบนซีน
การปรากฏตัวของสารทดแทนไฮดรอกซิลช่วยให้เกิดปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยไฟฟ้าในวงแหวนเบนซินอย่างมาก
1. โบรมิเนชันของฟีนอล โบรมีนฟีนอลไม่จำเป็นต้องเติมตัวเร่งปฏิกิริยา (ธาตุเหล็ก(III) โบรไมด์) ต่างจากเบนซิน
นอกจากนี้ ปฏิกิริยากับฟีนอลยังดำเนินการในเชิงคัดเลือก (คัดเลือก): อะตอมโบรมีนจะถูกส่งไปยังตำแหน่งออร์โธและพารา แทนที่อะตอมของไฮโดรเจนที่อยู่ที่นั่น การคัดเลือกของการทดแทนอธิบายโดยคุณสมบัติของโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของโมเลกุลฟีนอลที่กล่าวถึงข้างต้น ดังนั้น เมื่อฟีนอลทำปฏิกิริยากับน้ำโบรมีน จะเกิดตะกอนสีขาว 2,4,6-ไตรโบรโมฟีนอล
ปฏิกิริยานี้ เช่นเดียวกับปฏิกิริยากับเหล็ก(III) คลอไรด์ ทำหน้าที่ในการตรวจหาฟีนอลในเชิงคุณภาพของ

2. ฟีนอลไนเตรตยังง่ายกว่าเบนซีนไนเตรต ปฏิกิริยากับกรดไนตริกเจือจางจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง เป็นผลให้เกิดส่วนผสมของออร์โธและพาราไอโซเมอร์ของไนโตรฟีนอล:

3. การเติมไฮโดรเจนของวงแหวนอะโรมาติกของฟีนอลต่อหน้าตัวเร่งปฏิกิริยาทำได้ง่าย
4. การรวมตัวของฟีนอลกับอัลดีไฮด์โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฟอร์มาลดีไฮด์เกิดขึ้นกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา - เรซินฟีนอล - ฟอร์มาลดีไฮด์และโพลีเมอร์ที่เป็นของแข็ง
ปฏิสัมพันธ์ของฟีนอลกับฟอร์มัลดีไฮด์สามารถอธิบายได้โดยรูปแบบ:

คุณอาจสังเกตเห็นว่าอะตอมไฮโดรเจน "เคลื่อนที่" ถูกเก็บรักษาไว้ในโมเลกุลไดเมอร์ ซึ่งหมายความว่าปฏิกิริยาสามารถดำเนินต่อไปได้ต่อไปด้วยปริมาณรีเอเจนต์ที่เพียงพอ
ปฏิกิริยาโพลีคอนเดนเซชัน กล่าวคือ ปฏิกิริยาของการได้รับพอลิเมอร์ ซึ่งดำเนินการด้วยการปลดปล่อยผลิตภัณฑ์พลอยได้ (น้ำ) ที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ สามารถดำเนินต่อไปได้ต่อไป (จนกว่ารีเอเจนต์ตัวใดตัวหนึ่งจะถูกใช้จนหมด) ด้วยการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่ กระบวนการนี้สามารถอธิบายได้ด้วยสมการโดยรวม:

การก่อตัวของโมเลกุลเชิงเส้นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติ การทำปฏิกิริยานี้เมื่อถูกความร้อนนำไปสู่ความจริงที่ว่าผลิตภัณฑ์ที่ได้มีโครงสร้างที่แตกแขนง มันเป็นของแข็งและไม่ละลายในน้ำ จากการให้ความร้อนเรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์เชิงเส้นที่มีอัลดีไฮด์มากเกินไป ได้มวลพลาสติกแข็งที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัว โพลีเมอร์ที่ใช้เรซินฟีนอล - ฟอร์มัลดีไฮด์ใช้สำหรับการผลิตสารเคลือบเงาและสี ผลิตภัณฑ์พลาสติกที่ทนต่อความร้อน ความเย็น น้ำ ด่างและกรด มีคุณสมบัติเป็นฉนวนสูง โพลีเมอร์ที่ใช้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่สำคัญและสำคัญที่สุดของเครื่องใช้ไฟฟ้า กล่องหน่วยพลังงาน และชิ้นส่วนเครื่องจักร ฐานโพลีเมอร์ของแผงวงจรพิมพ์สำหรับอุปกรณ์วิทยุ

กาวที่ใช้เรซินฟีนอล-ฟอร์มาลดีไฮด์สามารถเชื่อมต่อส่วนต่างๆ ของธรรมชาติต่างๆ ได้อย่างน่าเชื่อถือ โดยรักษาความแข็งแรงพันธะสูงสุดในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมาก กาวดังกล่าวใช้สำหรับยึดฐานโลหะของโคมไฟกับหลอดแก้ว ตอนนี้มันชัดเจนสำหรับคุณแล้วว่าทำไมฟีนอลและผลิตภัณฑ์ที่มีพื้นฐานมาจากฟีนอลถึงถูกใช้อย่างแพร่หลาย (แบบแผน 8)

ไฮโดรเจนถูกค้นพบในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษในสาขาวิชาฟิสิกส์และเคมี G. Cavendish เขาจัดการแยกสารในสถานะบริสุทธิ์เริ่มศึกษาและอธิบายคุณสมบัติของสาร

นั่นคือประวัติศาสตร์ของการค้นพบไฮโดรเจน ในระหว่างการทดลอง ผู้วิจัยระบุว่าเป็นก๊าซที่ติดไฟได้ ซึ่งการเผาไหม้ในอากาศจะให้น้ำ สิ่งนี้นำไปสู่การกำหนดองค์ประกอบเชิงคุณภาพของน้ำ

ไฮโดรเจนคืออะไร

ไฮโดรเจนในฐานะเป็นสารธรรมดาได้รับการประกาศครั้งแรกโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส A. Lavoisier ในปี ค.ศ. 1784 เนื่องจากเขาพิจารณาแล้วว่าโมเลกุลของไฮโดรเจนมีอะตอมประเภทเดียวกัน

ชื่อขององค์ประกอบทางเคมีในภาษาละตินฟังดูเหมือนไฮโดรเจนเนียม (อ่านว่า "ไฮโดรเจน") ซึ่งหมายถึง "การให้กำเนิดน้ำ" ชื่อนี้หมายถึงปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่ผลิตน้ำ

ลักษณะของไฮโดรเจน

การกำหนดไฮโดรเจน N. Mendeleev กำหนดหมายเลขซีเรียลแรกให้กับองค์ประกอบทางเคมีนี้โดยวางไว้ในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มแรกและช่วงแรกและตามเงื่อนไขในกลุ่มย่อยหลักของกลุ่มที่เจ็ด

น้ำหนักอะตอม (มวลอะตอม) ของไฮโดรเจนคือ 1.00797 น้ำหนักโมเลกุลของ H 2 คือ 2 a e. มวลโมลาร์มีค่าเท่ากับตัวเลข

มันถูกแทนด้วยไอโซโทปสามไอโซโทปที่มีชื่อพิเศษ: โปรเทียมที่พบบ่อยที่สุด (H), ดิวเทอเรียมหนัก (D) และไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี (T)

เป็นองค์ประกอบแรกที่สามารถแยกออกเป็นไอโซโทปได้อย่างสมบูรณ์ด้วยวิธีง่ายๆ มันขึ้นอยู่กับความแตกต่างของมวลสูงของไอโซโทป กระบวนการนี้ดำเนินการครั้งแรกในปี พ.ศ. 2476 สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในปี 1932 เท่านั้นที่เป็นไอโซโทปที่มีมวล 2 ค้นพบ

คุณสมบัติทางกายภาพ

ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนของสารอย่างง่ายในรูปของโมเลกุลไดอะตอมมิกคือก๊าซที่ไม่มีสีซึ่งไม่มีรสและกลิ่น ละลายได้เล็กน้อยในน้ำและตัวทำละลายอื่นๆ

อุณหภูมิการตกผลึก - 259.2 o C จุดเดือด - 252.8 o Cเส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลไฮโดรเจนมีขนาดเล็กมากจนสามารถแพร่กระจายผ่านวัสดุจำนวนหนึ่งได้ (ยาง แก้ว โลหะ) คุณสมบัตินี้ใช้เมื่อจำเป็นต้องทำให้ไฮโดรเจนบริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกที่เป็นก๊าซ ที่ น. ย. ไฮโดรเจนมีความหนาแน่น 0.09 กก./ลบ.ม.

เป็นไปได้ไหมที่จะแปลงไฮโดรเจนเป็นโลหะโดยเปรียบเทียบกับธาตุที่อยู่ในกลุ่มแรก? นักวิทยาศาสตร์พบว่าไฮโดรเจนภายใต้สภาวะที่ความดันเข้าใกล้ 2 ล้านบรรยากาศเริ่มดูดซับรังสีอินฟราเรดซึ่งบ่งบอกถึงโพลาไรซ์ของโมเลกุลของสาร บางทีเมื่อความดันสูงขึ้น ไฮโดรเจนก็จะกลายเป็นโลหะ

สิ่งนี้น่าสนใจ:มีข้อสันนิษฐานว่าบนดาวเคราะห์ยักษ์ ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ไฮโดรเจนอยู่ในรูปของโลหะ สันนิษฐานว่ามีไฮโดรเจนที่เป็นโลหะที่เป็นโลหะอยู่ในองค์ประกอบของแกนโลกด้วยเนื่องจากความดันสูงพิเศษที่เกิดจากเสื้อคลุมของโลก

คุณสมบัติทางเคมี

ทั้งสารที่ง่ายและซับซ้อนเข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมีกับไฮโดรเจน แต่กิจกรรมที่ต่ำของไฮโดรเจนต้องเพิ่มขึ้นด้วยการสร้างสภาวะที่เหมาะสม เช่น การเพิ่มอุณหภูมิ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ

เมื่อถูกความร้อน สารง่าย ๆ เช่น ออกซิเจน (O 2) คลอรีน (Cl 2) ไนโตรเจน (N 2) กำมะถัน (S) ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจน

หากคุณจุดไฟไฮโดรเจนบริสุทธิ์ที่ปลายท่อก๊าซในอากาศ มันจะเผาไหม้อย่างสม่ำเสมอ แต่แทบจะไม่สังเกตเห็น อย่างไรก็ตาม หากวางท่อจ่ายก๊าซไว้ในบรรยากาศที่มีออกซิเจนบริสุทธิ์ การเผาไหม้จะดำเนินต่อไปด้วยการก่อตัวของหยดน้ำที่ผนังของถังบรรจุ ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยา:

การเผาไหม้ของน้ำมาพร้อมกับการปล่อยความร้อนจำนวนมาก นี่คือปฏิกิริยาสารประกอบคายความร้อนซึ่งไฮโดรเจนถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจนเพื่อสร้างออกไซด์ H 2 O นอกจากนี้ยังเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ที่ไฮโดรเจนถูกออกซิไดซ์และออกซิเจนจะลดลง

ในทำนองเดียวกัน ปฏิกิริยากับ Cl 2 เกิดขึ้นกับการก่อตัวของไฮโดรเจนคลอไรด์

ปฏิกิริยาของไนโตรเจนกับไฮโดรเจนต้องใช้อุณหภูมิสูงและความดันสูง เช่นเดียวกับการมีตัวเร่งปฏิกิริยา ผลที่ได้คือแอมโมเนีย

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับกำมะถันทำให้เกิดไฮโดรเจนซัลไฟด์ซึ่งการรับรู้ซึ่งเอื้อต่อกลิ่นลักษณะของไข่เน่า

สถานะออกซิเดชันของไฮโดรเจนในปฏิกิริยาเหล่านี้คือ +1 และในไฮไดรด์ที่อธิบายด้านล่าง มันคือ 1

เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะบางชนิด จะเกิดไฮไดรด์ เช่น โซเดียมไฮไดรด์ - NaH สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้บางส่วนใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับจรวด เช่นเดียวกับในพลังงานฟิวชัน

ไฮโดรเจนยังทำปฏิกิริยากับสารจากประเภทที่ซับซ้อนอีกด้วย ตัวอย่างเช่น ด้วยคอปเปอร์ (II) ออกไซด์ สูตร CuO ในการทำปฏิกิริยา ไฮโดรเจนของทองแดงจะถูกส่งผ่านไปยังออกไซด์ของทองแดงที่เป็นผง (II) ที่ให้ความร้อน ในระหว่างการโต้ตอบ รีเอเจนต์จะเปลี่ยนสีและกลายเป็นสีน้ำตาลแดง และหยดน้ำตกลงบนผนังเย็นของหลอดทดลอง

ระหว่างปฏิกิริยา ไฮโดรเจนจะถูกออกซิไดซ์ให้กลายเป็นน้ำ และทองแดงจะลดลงจากออกไซด์เป็นสารธรรมดา (Cu)

พื้นที่ใช้งาน

ไฮโดรเจนมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับมนุษย์และถูกใช้ในหลากหลายด้าน:

1. ในอุตสาหกรรมเคมีเป็นวัตถุดิบ ในอุตสาหกรรมอื่นเป็นเชื้อเพลิง อย่าทำโดยปราศจากไฮโดรเจนและองค์กรปิโตรเคมีและการกลั่นน้ำมัน
2. ในอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า สารธรรมดานี้ทำหน้าที่เป็นสารทำความเย็น
3. ในโลหะวิทยาที่เป็นเหล็กและอโลหะ ไฮโดรเจนมีบทบาทเป็นตัวรีดิวซ์
4. ด้วยความช่วยเหลือนี้ สภาพแวดล้อมเฉื่อยจะถูกสร้างขึ้นเมื่อบรรจุผลิตภัณฑ์
5. อุตสาหกรรมยาใช้ไฮโดรเจนเป็นรีเอเจนต์ในการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
6. โพรบอุตุนิยมวิทยาเต็มไปด้วยก๊าซเบานี้
7. องค์ประกอบนี้เรียกอีกอย่างว่าสารรีดิวซ์เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์จรวด

นักวิทยาศาสตร์มีมติเป็นเอกฉันท์คาดการณ์ว่าเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจะเป็นผู้นำในภาคพลังงาน

ใบเสร็จรับเงินในอุตสาหกรรม

ในอุตสาหกรรม ไฮโดรเจนถูกผลิตขึ้นโดยอิเล็กโทรลิซิส ซึ่งต้องผ่านคลอไรด์หรือไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลที่ละลายในน้ำ นอกจากนี้ยังสามารถรับไฮโดรเจนด้วยวิธีนี้ได้โดยตรงจากน้ำ

ด้วยเหตุนี้จึงใช้การแปลงโค้กหรือมีเทนด้วยไอน้ำ การสลายตัวของมีเทนที่อุณหภูมิสูงก็ทำให้เกิดไฮโดรเจนเช่นกัน การทำให้เป็นของเหลวของก๊าซในเตาอบโค้กโดยวิธีเศษส่วนยังใช้สำหรับการผลิตไฮโดรเจนทางอุตสาหกรรมด้วย

ได้รับในห้องปฏิบัติการ

ในห้องปฏิบัติการ ใช้อุปกรณ์ Kipp เพื่อผลิตไฮโดรเจน

กรดไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริกและสังกะสีทำหน้าที่เป็นตัวทำปฏิกิริยา อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาไฮโดรเจนจะเกิดขึ้น

ค้นหาไฮโดรเจนในธรรมชาติ

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในจักรวาล ดาวฤกษ์จำนวนมาก รวมทั้งดวงอาทิตย์ และวัตถุในจักรวาลอื่นๆ เป็นไฮโดรเจน

มีเพียง 0.15% ในเปลือกโลก มีอยู่ในแร่ธาตุหลายชนิด ในสารอินทรีย์ทั้งหมด รวมทั้งในน้ำที่ปกคลุม 3/4 ของพื้นผิวโลกของเรา

ในบรรยากาศชั้นบนจะพบร่องรอยของไฮโดรเจนบริสุทธิ์ นอกจากนี้ยังพบในก๊าซธรรมชาติที่ติดไฟได้จำนวนหนึ่ง

ก๊าซไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่บางที่สุด และไฮโดรเจนเหลวเป็นสารที่มีความหนาแน่นสูงที่สุดในโลก ด้วยความช่วยเหลือของไฮโดรเจน คุณสามารถเปลี่ยนเสียงต่ำได้ ถ้าคุณหายใจเข้า และพูดในขณะที่คุณหายใจออก

ระเบิดไฮโดรเจนที่ทรงพลังที่สุดมีพื้นฐานมาจากการแยกตัวของอะตอมที่เบาที่สุด

คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจน

ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุลไฮโดรเจนจะไม่ทำงาน โดยจะรวมโดยตรงกับอโลหะที่มีปฏิกิริยามากที่สุดเท่านั้น (ที่มีฟลูออรีน และในที่มีแสงรวมถึงคลอรีนด้วย) อย่างไรก็ตาม เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับหลายองค์ประกอบ

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับสารที่ง่ายและซับซ้อน:

ที่อุณหภูมิสูง ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาโดยตรง ด้วยโลหะบางชนิด(อัลคาไลน์, อัลคาไลน์เอิร์ธและอื่น ๆ ) สร้างสารผลึกสีขาว - ไฮไดรด์ของโลหะ (Li H, Na H, KH, CaH 2, ฯลฯ ):

H 2 + 2Li = 2LiH

เมทัลไฮไดรด์สามารถย่อยสลายได้ง่ายด้วยน้ำด้วยการก่อตัวของอัลคาไลและไฮโดรเจนที่สอดคล้องกัน:

สา H 2 + 2H 2 O \u003d Ca (OH) 2 + 2H 2

1). ด้วยออกซิเจนไฮโดรเจนก่อตัวเป็นน้ำ:

วิดีโอ "การเผาไหม้ของไฮโดรเจน"

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O + Q

ที่อุณหภูมิปกติ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นช้ามาก สูงกว่า 550 ° C - ด้วยการระเบิด (เรียกส่วนผสมของปริมาตร 2 ปริมาตรของ H 2 และ 1 ปริมาตรของ O 2 เรียกว่า แก๊สระเบิด) .

วิดีโอ "การระเบิดของแก๊สระเบิด"

วิดีโอ "การเตรียมและการระเบิดของส่วนผสมที่ระเบิดได้"

2). ด้วยฮาโลเจนไฮโดรเจนสร้างไฮโดรเจนเฮไลด์ ตัวอย่างเช่น

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl

ไฮโดรเจนระเบิดด้วยฟลูออรีน (แม้ในที่มืดและที่อุณหภูมิ -252°C) ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเฉพาะเมื่อให้แสงสว่างหรือให้ความร้อน และกับไอโอดีนเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น

3). ด้วยไนโตรเจนไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับการก่อตัวของแอมโมเนีย:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NH 3

เฉพาะกับตัวเร่งปฏิกิริยาและที่อุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้นเท่านั้น

4). เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาอย่างแรง ด้วยกำมะถัน:

H 2 + S \u003d H 2 S (ไฮโดรเจนซัลไฟด์)

ยากขึ้นมากกับซีลีเนียมและเทลลูเรียม

5). ด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ไฮโดรเจนสามารถทำปฏิกิริยาได้โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น:

2H 2 + C (อสัณฐาน) = CH 4 (มีเทน)

- ไฮโดรเจนเข้าสู่ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยโลหะออกไซด์ ในขณะที่น้ำก่อตัวขึ้นในผลิตภัณฑ์และโลหะจะลดลง ไฮโดรเจน - แสดงคุณสมบัติของตัวรีดิวซ์:

ใช้ไฮโดรเจน เพื่อนำโลหะกลับมาใช้ใหม่เพราะมันดึงออกซิเจนออกจากออกไซด์ของพวกมัน:

Fe 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3Fe + 4H 2 O เป็นต้น

การใช้ไฮโดรเจน

วิดีโอ "การใช้ไฮโดรเจน"

ปัจจุบันมีการผลิตไฮโดรเจนในปริมาณมาก ส่วนใหญ่ใช้ในการสังเคราะห์แอมโมเนีย ไฮโดรจิเนชันของไขมัน และไฮโดรจิเนชันของถ่านหิน น้ำมัน และไฮโดรคาร์บอน นอกจากนี้ ไฮโดรเจนยังใช้สำหรับการสังเคราะห์กรดไฮโดรคลอริก เมทิลแอลกอฮอล์ กรดไฮโดรไซยานิก ในการเชื่อมและการหลอมโลหะ ตลอดจนในการผลิตหลอดไส้และอัญมณี ไฮโดรเจนมีจำหน่ายในกระบอกสูบภายใต้ความกดดันมากกว่า 150 ตู้เอทีเอ็ม ทาสีเขียวเข้มและมีคำจารึกสีแดงว่า "ไฮโดรเจน"

ไฮโดรเจนใช้ในการแปลงไขมันเหลวเป็นไขมันแข็ง (ไฮโดรเจน) เพื่อผลิตเชื้อเพลิงเหลวโดยการเติมไฮโดรเจนของถ่านหินและน้ำมันเชื้อเพลิง ในโลหะวิทยา ไฮโดรเจนถูกใช้เป็นตัวรีดิวซ์สำหรับออกไซด์หรือคลอไรด์เพื่อผลิตโลหะและอโลหะ (เจอร์เมเนียม ซิลิกอน แกลเลียม เซอร์โคเนียม แฮฟเนียม โมลิบดีนัม ทังสเตน ฯลฯ)

การใช้งานจริงของไฮโดรเจนมีความหลากหลาย: โดยปกติแล้วจะเต็มไปด้วยลูกโป่ง ในอุตสาหกรรมเคมี ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่สำคัญหลายอย่าง (แอมโมเนีย ฯลฯ) ในอุตสาหกรรมอาหาร - สำหรับการผลิตของแข็ง ไขมันจากน้ำมันพืช ฯลฯ อุณหภูมิสูง (สูงถึง 2600 °C) ที่ได้จากการเผาไหม้ไฮโดรเจนในออกซิเจน ใช้ในการหลอมโลหะทนไฟ ควอทซ์ ฯลฯ ไฮโดรเจนเหลวเป็นเชื้อเพลิงเครื่องบินเจ็ทที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดชนิดหนึ่ง ปริมาณการใช้ไฮโดรเจนทั่วโลกต่อปีเกิน 1 ล้านตัน

เครื่องจำลอง

ลำดับที่ 2 ไฮโดรเจน

งานเพื่อการเสริมแรง

ในบทเรียนที่ 22 " คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจน» จากหลักสูตร « เคมีสำหรับหุ่น» ค้นหาว่าไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับสารใด ค้นหาว่าไฮโดรเจนมีคุณสมบัติทางเคมีอย่างไร

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาเคมีกับสารที่ง่ายและซับซ้อน อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนจะไม่ทำงาน สำหรับการมีปฏิสัมพันธ์กับสารอื่น ๆ จำเป็นต้องสร้างเงื่อนไข: เพิ่มอุณหภูมิ, ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับสารอย่างง่าย

เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาร่วมกับสารง่าย ๆ เช่น ออกซิเจน คลอรีน ไนโตรเจน กำมะถัน

หากคุณจุดไฟไฮโดรเจนบริสุทธิ์ในอากาศ โดยออกมาจากท่อจ่ายแก๊ส มันจะเผาไหม้ด้วยเปลวไฟที่สม่ำเสมอจนแทบสังเกตไม่เห็น ตอนนี้ ให้วางหลอดที่มีไฮโดรเจนเผาไหม้ในขวดออกซิเจน (รูปที่ 95)

การเผาไหม้ของไฮโดรเจนยังคงดำเนินต่อไป ในขณะที่หยดน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยาจะมองเห็นได้บนผนังโถ:

เมื่อไฮโดรเจนเผาไหม้ จะเกิดความร้อนจำนวนมาก อุณหภูมิของเปลวไฟออกซิเจนไฮโดรเจนถึงมากกว่า 2,000 °C

ปฏิกิริยาเคมีของไฮโดรเจนกับออกซิเจนหมายถึงปฏิกิริยาสารประกอบ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาจะเกิดไฮโดรเจนออกไซด์ (น้ำ) ซึ่งหมายความว่าไฮโดรเจนถูกออกซิไดซ์โดยออกซิเจน กล่าวคือ เราสามารถเรียกปฏิกิริยานี้ว่าปฏิกิริยาออกซิเดชันได้

อย่างไรก็ตาม หากมีการเก็บรวบรวมไฮโดรเจนจำนวนเล็กน้อยในหลอดทดลองที่พลิกคว่ำโดยการแทนที่ของอากาศ จากนั้นไม้ขีดไฟที่จุดไฟถูกนำไปยังรูของมัน ก็จะเกิดเสียง "เห่า" อันดังของการระเบิดเล็กๆ ของส่วนผสมของไฮโดรเจนและ อากาศจะได้ยิน ส่วนผสมดังกล่าวเรียกว่า "ระเบิด"

ในหมายเหตุ: ความสามารถของไฮโดรเจนในการผสมกับอากาศเพื่อสร้าง "ก๊าซระเบิด" มักเป็นสาเหตุของอุบัติเหตุในบอลลูนที่เต็มไปด้วยไฮโดรเจน การละเมิดความหนาแน่นของเปลือกลูกทำให้เกิดไฟไหม้และแม้กระทั่งการระเบิด ทุกวันนี้บอลลูนเต็มไปด้วยฮีเลียมหรือสูบลมร้อนตลอดเวลา

ในบรรยากาศของคลอรีน ไฮโดรเจนจะเผาไหม้เพื่อสร้างสารที่ซับซ้อน - ไฮโดรเจนคลอไรด์. ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้น:

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับไนโตรเจนเกิดขึ้นที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้นเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาแอมโมเนีย NH 3 เกิดขึ้น:

หากกระแสของไฮโดรเจนถูกส่งไปยังกำมะถันที่หลอมละลายในหลอดทดลอง กลิ่นของไข่เน่าจะสัมผัสได้ที่รูของมัน นี่คือกลิ่นของก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์ H 2 S - ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับกำมะถัน:

ในหมายเหตุ: ไฮโดรเจนไม่เพียงแต่สามารถละลายในโลหะบางชนิดได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงหมุนไปพร้อมกับพวกเขา ทำให้เกิดสารประกอบทางเคมีที่เรียกว่าไฮไดรด์ (NaH - โซเดียมไฮไดรด์) ไฮไดรด์ของโลหะบางชนิดถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงแข็ง เช่นเดียวกับในการผลิตพลังงานแสนสาหัส

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับสารที่ซับซ้อน

ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงขึ้น ไม่เพียงแต่กับสารธรรมดาแต่ยังทำปฏิกิริยากับสารที่ซับซ้อนด้วย ยกตัวอย่าง ปฏิกิริยาของมันกับทองแดง (II) ออกไซด์ CuO (รูปที่ 96)

ขอให้เราส่งไฮโดรเจนผ่านผงที่ให้ความร้อนของทองแดง (II) ออกไซด์ CuO เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไป สีของผงแป้งจะเปลี่ยนจากสีดำเป็นสีแดงอมน้ำตาล นี่คือสีของสารทองแดงอย่างง่าย Cu ในระหว่างการทำปฏิกิริยา หยดน้ำจะปรากฏบนส่วนที่เย็นของหลอดทดลอง นี่เป็นผลคูณของปฏิกิริยาอีกชนิดหนึ่ง - น้ำ H 2 O. สังเกตว่า ตรงกันข้ามกับสารอย่างง่ายของทองแดง น้ำเป็นสารที่ซับซ้อน

สมการสำหรับปฏิกิริยาของคอปเปอร์(II) ออกไซด์กับไฮโดรเจน:

ไฮโดรเจนที่ทำปฏิกิริยากับคอปเปอร์ (II) ออกไซด์แสดงความสามารถในการดึงออกซิเจนออกจากโลหะออกไซด์ ซึ่งจะช่วยลดโลหะจากออกไซด์นี้ ส่งผลให้มี การกู้คืนทองแดงจากสารเชิงซ้อน CuO ถึงทองแดงโลหะ (Cu)

ปฏิกิริยาการกู้คืน- เป็นปฏิกิริยาที่สารที่ซับซ้อนบริจาคอะตอมออกซิเจนให้กับสารอื่น

สารที่กำจัดอะตอมออกซิเจนเรียกว่าตัวรีดิวซ์ ในปฏิกิริยากับคอปเปอร์ (II) ออกไซด์ ตัวรีดิวซ์คือไฮโดรเจน ไฮโดรเจนยังทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะอื่นๆ เช่น PbO, HgO, MoO 3 , WO 3 และอื่นๆ การเกิดออกซิเดชันและการรีดักชันจะเชื่อมโยงถึงกันเสมอ หากสารหนึ่ง (H 2) ถูกออกซิไดซ์ อีกสารหนึ่ง (CuO) จะลดลง และในทางกลับกัน

สรุปบทเรียน:

1. เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับออกซิเจน คลอรีน ไนโตรเจน และกำมะถัน
2. การฟื้นฟูคือการให้อะตอมออกซิเจนโดยสารที่ซับซ้อนแก่สารอื่น
3. กระบวนการของการเกิดออกซิเดชันและการลดลงนั้นเชื่อมโยงถึงกัน

ฉันหวังว่าบทเรียนที่ 22 " คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจน' มีความชัดเจนและให้ข้อมูล หากคุณมีคำถามใด ๆ เขียนไว้ในความคิดเห็น

อะตอมไฮโดรเจนมีสูตรอิเล็กทรอนิกส์ของระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก (และเท่านั้น) 1 สหนึ่ง . ในอีกด้านหนึ่ง เมื่อมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก อะตอมไฮโดรเจนจะคล้ายกับอะตอมของโลหะอัลคาไล อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับฮาโลเจน มันขาดอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในการเติมระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก เนื่องจากไม่สามารถระบุอิเล็กตรอนเกิน 2 ตัวที่ระดับอิเล็กทรอนิกส์แรกได้ ปรากฎว่าสามารถวางไฮโดรเจนพร้อมกันได้ทั้งในกลุ่มแรกและกลุ่มสุดท้าย (ที่เจ็ด) ของตารางธาตุ ซึ่งบางครั้งทำในระบบธาตุรุ่นต่างๆ:

จากมุมมองของคุณสมบัติของไฮโดรเจนในฐานะเป็นสารธรรมดา มันยังคงมีความเหมือนกันกับฮาโลเจนมากกว่า ไฮโดรเจนและฮาโลเจนเป็นอโลหะและก่อตัวเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิก (H 2) ในทำนองเดียวกัน

ภายใต้สภาวะปกติ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซ สารที่ไม่ใช้งาน กิจกรรมที่ต่ำของไฮโดรเจนอธิบายได้จากพันธะที่มีความแข็งแรงสูงระหว่างอะตอมไฮโดรเจนในโมเลกุล ซึ่งต้องใช้ความร้อนแรงหรือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา หรือทั้งสองอย่างพร้อมกันเพื่อทำลาย

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับสารอย่างง่าย

ด้วยโลหะ

ของโลหะนั้น ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธเท่านั้น! โลหะอัลคาไลรวมถึงโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ เป็นโลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม II ยกเว้นเบริลเลียมและแมกนีเซียม (Ca, Sr, Ba , รา)

เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะออกฤทธิ์ ไฮโดรเจนจะแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ กล่าวคือ ลดสถานะออกซิเดชันของมัน ในกรณีนี้จะเกิดไฮไดรด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ ธ ซึ่งมีโครงสร้างไอออนิก ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นเมื่อถูกความร้อน:

ควรสังเกตว่าการมีปฏิสัมพันธ์กับโลหะออกฤทธิ์เป็นกรณีเดียวเมื่อโมเลกุลไฮโดรเจน H2 เป็นตัวออกซิไดซ์

กับอโลหะ

ของอโลหะ ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน กำมะถัน ซีลีเนียม และฮาโลเจนเท่านั้น!

คาร์บอนควรเข้าใจว่าเป็นกราไฟต์หรือคาร์บอนอสัณฐาน เนื่องจากเพชรเป็นการดัดแปลงคาร์บอนแบบ allotropic เฉื่อยอย่างยิ่ง

เมื่อทำปฏิกิริยากับอโลหะ ไฮโดรเจนสามารถทำหน้าที่ของตัวรีดิวซ์เท่านั้น กล่าวคือ สามารถเพิ่มสถานะออกซิเดชันได้เท่านั้น:

ปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับสารที่ซับซ้อน

ด้วยโลหะออกไซด์

ไฮโดรเจนไม่ทำปฏิกิริยากับออกไซด์ของโลหะที่อยู่ในชุดกิจกรรมของโลหะจนถึงอะลูมิเนียม (รวมอยู่ด้วย) อย่างไรก็ตาม ออกไซด์ของโลหะจำนวนมากจะลดทางด้านขวาของอะลูมิเนียมเมื่อถูกความร้อน:

กับอโลหะออกไซด์

ของออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อนกับออกไซด์ของไนโตรเจน ฮาโลเจน และคาร์บอน จากปฏิกิริยาทั้งหมดของไฮโดรเจนกับออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ ควรสังเกตปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับคาร์บอนมอนอกไซด์ CO เป็นพิเศษ

ส่วนผสมของ CO และ H 2 มีชื่อเป็นของตัวเอง - "ก๊าซสังเคราะห์" เนื่องจากขึ้นอยู่กับเงื่อนไขผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ต้องการเช่นเมทานอลฟอร์มาลดีไฮด์และแม้แต่ไฮโดรคาร์บอนสังเคราะห์สามารถหาได้จาก:

ด้วยกรด

ไฮโดรเจนไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอนินทรีย์!

ในบรรดากรดอินทรีย์ ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับกรดไม่อิ่มตัวเท่านั้น เช่นเดียวกับกรดที่มีหมู่ฟังก์ชันที่สามารถลดได้โดยไฮโดรเจน โดยเฉพาะกลุ่มอัลดีไฮด์ คีโต หรือไนโตร

ด้วยเกลือ

ในกรณีของสารละลายเกลือในน้ำ ปฏิกิริยากับไฮโดรเจนจะไม่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อไฮโดรเจนถูกส่งผ่านเกลือที่เป็นของแข็งของโลหะบางชนิดที่มีกิจกรรมปานกลางและต่ำ การลดลงบางส่วนหรือทั้งหมดอาจเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น

คุณสมบัติทางเคมีของฮาโลเจน

ฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบทางเคมีของกลุ่ม VIIA (F, Cl, Br, I, At) เช่นเดียวกับสารธรรมดาที่ก่อตัว ต่อไปนี้ เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ฮาโลเจนจะเข้าใจว่าเป็นสารธรรมดา

ฮาโลเจนทั้งหมดมีโครงสร้างโมเลกุล ซึ่งทำให้สารเหล่านี้มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำ โมเลกุลของฮาโลเจนเป็นไดอะตอมมิก กล่าวคือ สูตรสามารถเขียนในรูปแบบทั่วไปเป็น Hal 2

ควรสังเกตคุณสมบัติทางกายภาพเฉพาะของไอโอดีนเช่นเดียวกับความสามารถในการ ระเหิดหรืออีกนัยหนึ่งคือ ระเหิด. ระเหิดพวกเขาเรียกปรากฏการณ์ที่สารในสถานะของแข็งไม่ละลายเมื่อถูกความร้อน แต่โดยผ่านเฟสของเหลวจะผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซทันที

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของระดับพลังงานภายนอกของอะตอมของฮาโลเจนใด ๆ มีรูปแบบ ns 2 np 5 โดยที่ n คือจำนวนคาบของตารางธาตุที่มีฮาโลเจนอยู่ อย่างที่คุณเห็น มีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่หายไปจากเปลือกนอกแปดอิเล็กตรอนของอะตอมฮาโลเจน จากนี้ไป สมมติให้สมมติคุณสมบัติออกซิไดซ์อย่างเด่นของฮาโลเจนอิสระ ซึ่งได้รับการยืนยันในทางปฏิบัติเช่นกัน ดังที่คุณทราบ อิเล็กโตรเนกาติวีตีของอโลหะจะลดลงเมื่อเคลื่อนตัวลงไปยังกลุ่มย่อย ดังนั้น กิจกรรมของฮาโลเจนจึงลดลงในอนุกรมนี้:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับสารอย่างง่าย

ฮาโลเจนทั้งหมดมีปฏิกิริยาสูงและทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาที่สุด อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าฟลูออรีนที่มีปฏิกิริยาสูงอย่างยิ่ง สามารถทำปฏิกิริยาได้แม้กับสารธรรมดาที่ฮาโลเจนอื่นไม่ทำปฏิกิริยา สารง่ายๆ เช่น ออกซิเจน คาร์บอน (เพชร) ไนโตรเจน แพลตตินัม ทอง และก๊าซมีตระกูลบางชนิด (ซีนอนและคริปทอน) เหล่านั้น. จริงๆแล้ว, ฟลูออรีนไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซมีตระกูลบางชนิดเท่านั้น

ฮาโลเจนที่เหลือ ได้แก่ คลอรีน โบรมีน และไอโอดีนก็เป็นสารออกฤทธิ์เช่นกัน แต่มีแอคทีฟน้อยกว่าฟลูออรีน พวกมันทำปฏิกิริยากับสารธรรมดาเกือบทั้งหมด ยกเว้นออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอนในรูปของเพชร แพลตตินั่ม ทอง และก๊าซมีตระกูล

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับอโลหะ

ไฮโดรเจน

ฮาโลเจนทั้งหมดทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเพื่อสร้าง ไฮโดรเจนเฮไลด์ด้วยสูตรทั่วไป HHal ในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยาของฟลูออรีนกับไฮโดรเจนเริ่มต้นขึ้นเองตามธรรมชาติแม้ในความมืดและเกิดการระเบิดตามสมการ:

ปฏิกิริยาของคลอรีนกับไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้จากการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตอย่างเข้มข้นหรือการให้ความร้อน รั่วไหลด้วยการระเบิด:

โบรมีนและไอโอดีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น และในขณะเดียวกัน ปฏิกิริยากับไอโอดีนสามารถย้อนกลับได้:

ฟอสฟอรัส

ปฏิสัมพันธ์ของฟลูออรีนกับฟอสฟอรัสทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของฟอสฟอรัสจนอยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด (+5) ในกรณีนี้ การก่อตัวของฟอสฟอรัสเพนตาฟลูออไรด์เกิดขึ้น:

เมื่อคลอรีนและโบรมีนทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัส เป็นไปได้ที่จะได้รับฟอสฟอรัสเฮไลด์ทั้งในสถานะออกซิเดชัน +3 และสถานะออกซิเดชัน +5 ซึ่งขึ้นอยู่กับสัดส่วนของสารตั้งต้น:

ในกรณีของฟอสฟอรัสขาวในบรรยากาศของฟลูออรีน คลอรีน หรือโบรมีนเหลว ปฏิกิริยาจะเริ่มขึ้นเองตามธรรมชาติ

ปฏิสัมพันธ์ของฟอสฟอรัสกับไอโอดีนสามารถนำไปสู่การก่อตัวของฟอสฟอรัสไตรไอโอไดด์เท่านั้นเนื่องจากความสามารถในการออกซิไดซ์ที่ต่ำกว่าฮาโลเจนอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ:

สีเทา

ฟลูออรีนออกซิไดซ์กำมะถันให้อยู่ในสถานะออกซิเดชันสูงสุด +6 สร้างซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์:

คลอรีนและโบรมีนทำปฏิกิริยากับกำมะถัน ทำให้เกิดสารประกอบที่มีกำมะถันในสภาวะออกซิเดชันซึ่งผิดปกติอย่างมากสำหรับคลอรีน +1 และ +2 ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มีความเฉพาะเจาะจงมาก และเพื่อที่จะผ่านการสอบในวิชาเคมี ความสามารถในการเขียนสมการของการโต้ตอบเหล่านี้ไม่จำเป็น ดังนั้นสมการสามข้อต่อไปนี้จึงถูกให้ไว้เพื่อเป็นแนวทาง:

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับโลหะ

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ฟลูออรีนสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะทุกชนิด แม้กระทั่งโลหะที่ไม่ใช้งาน เช่น แพลตตินัมและทองคำ:

ฮาโลเจนที่เหลือทำปฏิกิริยากับโลหะทั้งหมด ยกเว้นทองคำขาวและทองคำ:

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับสารเชิงซ้อน

ปฏิกิริยาการแทนที่ด้วยฮาโลเจน

ฮาโลเจนที่แอคทีฟมากขึ้น กล่าวคือ องค์ประกอบทางเคมีที่อยู่สูงกว่าในตารางธาตุสามารถแทนที่ฮาโลเจนที่ใช้งานน้อยกว่าจากกรดไฮโดรฮาลิกและโลหะเฮไลด์ที่เกิดขึ้น:

ในทำนองเดียวกัน โบรมีนและไอโอดีนจะแทนที่ซัลเฟอร์จากสารละลายของซัลไฟด์และหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์:

คลอรีนเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรงกว่าและออกซิไดซ์ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในสารละลายที่เป็นน้ำไม่ให้กำมะถัน แต่เป็นกรดซัลฟิวริก:

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับน้ำ

น้ำเผาไหม้ฟลูออรีนด้วยเปลวไฟสีน้ำเงินตามสมการปฏิกิริยา:

โบรมีนและคลอรีนทำปฏิกิริยากับน้ำแตกต่างจากฟลูออรีน หากฟลูออรีนทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์ คลอรีนและโบรมีนจะไม่สมส่วนในน้ำ ทำให้เกิดส่วนผสมของกรด ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาสามารถย้อนกลับได้:

อันตรกิริยาของไอโอดีนกับน้ำดำเนินไปในระดับที่ไม่มีนัยสำคัญจนสามารถละเลยได้และพิจารณาว่าปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นเลย

ปฏิกิริยาของฮาโลเจนกับสารละลายอัลคาไล

ฟลูออรีนเมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายด่างจะทำหน้าที่เป็นตัวออกซิไดซ์อีกครั้ง:

ความสามารถในการเขียนสมการนี้ไม่จำเป็นต้องผ่านการสอบ เพียงพอที่จะทราบข้อเท็จจริงเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของปฏิกิริยาดังกล่าวและบทบาทออกซิไดซ์ของฟลูออรีนในปฏิกิริยานี้

ฮาโลเจนที่เหลือไม่สมส่วนในสารละลายอัลคาไลซึ่งแตกต่างจากฟลูออรีน กล่าวคือ พวกมันเพิ่มและลดสถานะออกซิเดชันพร้อมกัน ในเวลาเดียวกัน ในกรณีของคลอรีนและโบรมีน ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ การไหลในสองทิศทางที่แตกต่างกันเป็นไปได้ โดยเฉพาะในที่เย็น ปฏิกิริยาดำเนินไปดังนี้:

และเมื่อถูกความร้อน:

ไอโอดีนทำปฏิกิริยากับด่างโดยเฉพาะตามตัวเลือกที่สอง กล่าวคือ ด้วยการก่อตัวของไอโอเดตเพราะ ไฮโปไอโอไดต์ไม่เสถียรไม่เพียงแต่เมื่อถูกความร้อน แต่ยังอยู่ในอุณหภูมิปกติและแม้กระทั่งในที่เย็น