Hidrogen oksida: persiapan dan sifat

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 05:30

Substansi yang paling penting dan tersebar luas di planet kita, tentu saja, adalah air. Apa yang bisa dibandingkan dengan pentingnya? Diketahui bahwa kehidupan di Bumi menjadi mungkin hanya dengan munculnya cairan. Apa itu air (hidrogen oksida) dari sudut pandang kimia? Terdiri dari apa dan sifat apa yang dimilikinya? Mari kita coba memahami artikel ini.

Hidrogen dan senyawanya

Atom paling ringan di seluruh tabel periodik adalah hidrogen. Itu juga menempati posisi ganda, terletak baik di subkelompok halogen dan di kelompok pertama logam alkali. Apa yang menjelaskan fitur seperti itu? Struktur elektronik kulit atomnya. Ia hanya memiliki satu elektron, yang bebas untuk meninggalkan dan menempelkan yang lain pada dirinya sendiri, membentuk pasangan dan melengkapi tingkat terluar.

Itulah sebabnya bilangan oksidasi utama dan satu-satunya unsur ini adalah +1 dan -1. Mudah bereaksi dengan logam, membentuk hidrida - senyawa padat seperti garam yang tidak mudah menguap berwarna putih.

Namun, hidrogen juga dengan mudah membentuk molekul zat yang mudah menguap, berinteraksi dengan non-logam. Misalnya:

• hidrogen sulfida H₂S;
• metanaCH₄;
• silane SiH₄ dan lainnya.

Secara umum, hidrogen membentuk senyawa yang cukup banyak. Namun, zat terpenting di dalamnya adalah hidrogen oksida, yang rumusnya adalah H₂O. Ini adalah senyawa paling terkenal yang bahkan seorang siswa sekolah dasar yang belum akrab dengan kimia dapat mengenalinya melalui rumus. Bagaimanapun, air (dan ini adalah hidrogen oksida tertinggi) bukan hanya zat biasa, tetapi juga sumber kehidupan di planet kita.

Nama elemen itu sendiri mencerminkan esensi utamanya - hidrogen, yaitu, "melahirkan air". Seperti oksida lainnya, oksida ini juga merupakan senyawa biner dengan sejumlah sifat fisik dan kimia. Selain itu, ada karakteristik khusus yang membedakan air dari semua senyawa lainnya.

Juga golongan penting senyawa pembentuk hidrogen adalah asam, baik organik maupun mineral.

Sifat kimia hidrogen

Dari sudut pandang aktivitas kimia, hidrogen adalah zat pereduksi yang cukup kuat. Dalam banyak reaksi, ia hanya menunjukkan sifat-sifat seperti itu. Namun, ketika berinteraksi dengan logam yang lebih kuat, ia menjadi zat pengoksidasi.

Yang sangat penting dalam industri adalah interaksi hidrogen dengan oksida logam. Bagaimanapun, ini adalah salah satu cara untuk mendapatkan yang terakhir dalam bentuknya yang paling murni. Hidrogentermi adalah metode metalurgi untuk sintesis logam murni dari oksidanya melalui reduksi dengan hidrogen.

Reaksi hidrogen dengan oksida memiliki bentuk umum sebagai berikut:Saya_xO_y + H₂=H₂O + Aku.

Tentu saja, ini bukan satu-satunya cara untuk mensintesis logam murni. Ada yang lain. Namun, reduksi oksida dengan hidrogen adalah proses produksi yang cukup menguntungkan dan tidak rumit secara energik yang telah menemukan aplikasi yang luas.

Yang juga menarik adalah fakta bahwa ketika dicampur dengan udara, gas hidrogen dapat membentuk campuran yang sangat eksplosif. Namanya adalah gas eksplosif. Untuk melakukan ini, pencampuran harus dilakukan dengan kecepatan dua volume hidrogen per satu oksigen.

Air adalah hidrogen oksida

Fakta bahwa oksida ini sangat penting, telah kami sebutkan beberapa kali. Sekarang mari kita mengkarakterisasinya dalam hal kimia. Apakah senyawa ini benar-benar termasuk golongan zat anorganik?

Untuk melakukan ini, dia akan mencoba menulis rumus sedikit berbeda: H₂O=HON. Esensinya sama, jumlah atomnya sama, namun, sekarang jelas bahwa kita memiliki hidroksida di depan kita. Properti apa yang harus dimilikinya? Perhatikan disosiasi senyawa:

NON=H⁺ + OH^-.

Akibatnya, sifatnya asam, karena kation hidrogen ada dalam larutan. Selain itu, mereka tidak dapat menjadi basa, karena alkali hanya membentuk logam.

Oleh karena itu, nama lain yang memiliki hidrogen oksida adalah asam yang mengandung oksigen dengan komposisi paling sederhana. Karena jalinan kompleks seperti itu adalah karakteristik dari molekul tertentu, oleh karena itu, sifat-sifatnya akan menjadi istimewa. Dan sifat-sifatnya ditolak daristruktur molekul, jadi kami akan menganalisisnya.

Struktur molekul air

Untuk pertama kalinya, Niels Bohr memikirkan model ini, dan dia memiliki keunggulan dan kepengarangan dalam hal ini. Mereka memasang ciri-ciri berikut.

1. Molekul air adalah dipol, karena unsur-unsur yang menyusunnya sangat berbeda keelektronegatifannya.
2. Bentuknya segitiga, hidrogen di dasar dan oksigen di atas.
3. Karena strukturnya, zat ini dapat membentuk ikatan hidrogen, baik antara molekul dengan nama yang sama, maupun dengan senyawa lain yang memiliki unsur elektronegatif kuat dalam komposisinya.

Lihat bagaimana hidrogen oksida yang dimaksud terlihat secara skema pada foto di bawah ini.

Sifat fisika hidrogen oksida

Beberapa karakteristik utama dapat diidentifikasi.

1. Keadaan agregasi: gas - uap, cair, padat - salju, es.
2. Titik didih - 100⁰C (99, 974).
3. Titik lebur - 0⁰C.
4. Air dapat menyusut jika dipanaskan pada kisaran suhu 0-4⁰C. Ini menjelaskan pembentukan es di permukaan, yang memiliki kepadatan lebih rendah dan pelestarian kehidupan di bawah ketebalan hidrogen oksida.
5. Kapasitas panas tinggi tetapi konduktivitas termal sangat rendah.
6. Dalam keadaan cair, hidrogen oksida menunjukkan viskositas.
7. Tegangan permukaan dan pembentukan negatifpotensial listrik pada permukaan air.

Seperti yang kami sebutkan di atas, fitur properti bergantung pada strukturnya. Jadi disini. Kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen telah menyebabkan sifat yang sama dalam senyawa ini.

Hidrogen oksida: sifat kimia

Dari sudut pandang kimia, aktivitas air cukup tinggi. Apalagi jika menyangkut reaksi yang disertai dengan pemanasan. Dengan apa hidrogen oksida dapat bereaksi?

1. Dengan logam, yang dalam rangkaian tegangan hingga hidrogen. Pada saat yang sama, dengan yang paling aktif (hingga aluminium), kondisi khusus tidak diperlukan, dan mereka dengan kemampuan reduksi yang lebih rendah hanya bereaksi dengan uap. Mereka yang berdiri setelah hidrogen tidak mampu memasuki interaksi seperti itu sama sekali.
2. Dengan nonlogam. Tidak dengan semua orang, tetapi dengan mayoritas. Misalnya, dalam atmosfer fluor, air terbakar dengan nyala ungu. Reaksi juga dimungkinkan dengan klorin, karbon, silikon, dan atom lainnya.
3. Dengan oksida logam (basa) dan asam (non-logam). Basa dan asam terbentuk, masing-masing. Di antara logam, perwakilan dari dua kelompok pertama dari subkelompok utama mampu melakukan reaksi seperti itu, kecuali magnesium dan berilium. Non-logam yang membentuk oksida asam berinteraksi dengan air semua. Pengecualian adalah pasir sungai - SiO₂.

Persamaan reaksi hidrogen oksida adalah sebagai contoh: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Tersebar di alam

Kami telah menemukan bahwa zat ini -yang paling luas di dunia. Mari kita tunjukkan persentase dalam objek.

1. Sekitar 70% dari berat badan manusia dan mamalia. Beberapa fauna sekitar 98% hidrogen oksida (ubur-ubur).
2. 71% Bumi tertutup air.
3. Massa terbesar adalah air lautan.
4. Sekitar 2% ditemukan di gletser.
5. 0, 63% bawah tanah.
6. 0,001% adalah atmosfer (kabut).
7. Tubuh tumbuhan adalah 50% air, beberapa spesies bahkan lebih.
8. Banyak senyawa muncul sebagai hidrat kristalin yang mengandung air terikat.

Daftar ini dapat dilanjutkan untuk waktu yang lama, karena sulit untuk mengingat apa pun yang tidak termasuk air atau sekali tidak. Atau terbentuk tanpa partisipasi oksida ini.

Cara memperoleh

Memperoleh hidrogen oksida tidak memiliki nilai industri. Lagi pula, lebih mudah menggunakan sumber yang sudah jadi - sungai, danau, dan badan air lainnya daripada menghabiskan banyak energi dan reagen. Oleh karena itu, di laboratorium, hanya tepat untuk mendapatkan air sulingan yang sangat murni.

Untuk tujuan ini, perangkat tertentu digunakan, seperti kubus distilasi. Air seperti itu diperlukan untuk melakukan banyak interaksi kimia, karena air yang tidak diolah mengandung sejumlah besar pengotor, garam, ion.

Peran biologis

Mengatakan bahwa air digunakan di mana-mana adalah pernyataan yang meremehkan. Tidak terpikirkan untuk membayangkan hidup Anda tanpa koneksi ini. Daripagi dan sampai malam hari, seseorang terus menggunakannya untuk keperluan rumah tangga dan industri.

Sifat hidrogen oksida berarti penggunaannya sebagai pelarut universal. Dan tidak hanya di laboratorium. Tetapi juga pada makhluk hidup, di mana ribuan reaksi biokimia terjadi setiap detik.

Juga, air itu sendiri adalah peserta dalam banyak sintesis, juga berfungsi sebagai produk sampingan yang dihasilkan darinya. Setiap orang di Bumi melewati sekitar 50 ton zat menakjubkan ini dalam 60 tahun!

Hidrogen oksida yang digunakan:

• di semua industri;
• obat;
• sintesis kimia;
• di semua jenis industri;
• kebutuhan rumah tangga;
• pertanian.

Sulit untuk menentukan area kehidupan di mana Anda dapat melakukannya tanpa air. Satu-satunya makhluk hidup yang tidak memiliki hidrogen oksida dalam komposisinya dan hidup tanpanya adalah virus. Itulah mengapa sulit bagi seseorang untuk melawan organisme ini.