La sustancia más importante y extendida en nuestro planeta es, por supuesto, el agua. ¿Qué se le puede comparar en importancia? Se sabe que la vida en la Tierra se hizo posible solo con la llegada del líquido. ¿Qué es el agua (óxido de hidrógeno) desde un punto de vista químico? ¿En qué consiste y qué propiedades tiene? Tratemos de entender este artículo.
Hidrógeno y sus compuestos
El átomo más ligero de toda la tabla periódica es el hidrógeno. También ocupa una doble posición, ubicándose tanto en el subgrupo de los halógenos como en el primer grupo de los metales alcalinos. ¿Qué explica tales características? La estructura electrónica de la capa de su átomo. Tiene un solo electrón, que es libre tanto para salir como para unirse a sí mismo, formando un par y completando el nivel exterior.
Por eso los principales y únicos estados de oxidación de este elemento son +1 y -1. Reacciona fácilmente con los metales, formando hidruros, compuestos sólidos no volátiles similares a sales de color blanco.
Sin embargo, el hidrógeno también forma fácilmente moléculas volátiles de sustancias que interactúan con los no metales. Por ejemplo:
- sulfuro de hidrógeno H2S;
- metanoCH4;
- silano SiH4 y otros.
En general, el hidrógeno forma una gran cantidad de compuestos. Sin embargo, la sustancia más importante en la que se incluye es el óxido de hidrógeno, cuya fórmula es H2O. Este es el compuesto más famoso que incluso un estudiante de primaria que aún no está familiarizado con la química reconoce por la fórmula. Después de todo, el agua (y este es el óxido de hidrógeno más alto) no solo es una sustancia común, sino también una fuente de vida en nuestro planeta.
El propio nombre del elemento refleja su esencia principal: hidrógeno, es decir, "dar a luz al agua". Como cualquier otro óxido, este también es un compuesto binario con una serie de propiedades físicas y químicas. Además, existen características especiales que distinguen el agua de todos los demás compuestos.
También una clase importante de compuestos que forman hidrógeno son los ácidos, tanto orgánicos como minerales.
Propiedades químicas del hidrógeno
Desde el punto de vista de la actividad química, el hidrógeno es un agente reductor bastante fuerte. En muchas reacciones, exhibe precisamente tales propiedades. Sin embargo, cuando interactúa con metales aún más fuertes, se convierte en un agente oxidante.
Muy importante en la industria es la interacción del hidrógeno con los óxidos metálicos. Después de todo, esta es una de las formas de obtener este último en su forma más pura. La hidrogentermia es un método metalúrgico para la síntesis de metales puros a partir de sus óxidos por reducción con hidrógeno.
La reacción del hidrógeno con el óxido tiene la siguiente forma general:YoxOy + H2=H2O + Yo.
Por supuesto, esta no es la única forma de sintetizar metales puros. Hay otros. Sin embargo, la reducción de óxidos con hidrógeno es un proceso de producción sin complicaciones y energéticamente bastante rentable que ha encontrado una amplia aplicación.
También es interesante el hecho de que cuando se mezcla con aire, el hidrógeno gaseoso puede formar una mezcla altamente explosiva. Su nombre es gas explosivo. Para ello, la mezcla debe hacerse a razón de dos volúmenes de hidrógeno por uno de oxígeno.
El agua es óxido de hidrógeno
El hecho de que este óxido sea muy importante, ya lo hemos mencionado varias veces. Ahora vamos a caracterizarlo en términos de química. ¿Pertenece realmente este compuesto a esta clase de sustancias inorgánicas?
Para hacer esto, intentará escribir la fórmula de forma un poco diferente: H2O=HON. La esencia es la misma, el número de átomos es el mismo, sin embargo, ahora es obvio que tenemos hidróxido frente a nosotros. ¿Qué propiedades debe tener? Considere la disociación del compuesto:
NON=H+ + OH-.
En consecuencia, las propiedades son ácidas, ya que los cationes de hidrógeno están presentes en la solución. Además, no pueden ser básicos, porque los álcalis solo forman metales.
Por lo tanto, otro nombre que tiene óxido de hidrógeno es un ácido que contiene oxígeno de la composición más simple. Dado que tales entrelazamientos complejos son característicos de una molécula dada, por lo tanto, sus propiedades serán especiales. Y las propiedades son repelidas dela estructura de la molécula, por lo que la analizaremos.
La estructura de la molécula de agua
Por primera vez, Niels Bohr pensó en este modelo, y posee la primacía y autoría en este asunto. Instalaron los siguientes rasgos.
- La molécula de agua es un dipolo, ya que los elementos que la componen difieren mucho en electronegatividad.
- Su forma triangular, hidrógenos en la base y oxígeno en la parte superior.
- Debido a esta estructura, esta sustancia es capaz de formar enlaces de hidrógeno, tanto entre moléculas del mismo nombre, como con otros compuestos que tienen un elemento fuertemente electronegativo en su composición.
Vea cómo se ve esquemáticamente el óxido de hidrógeno en cuestión en la foto de abajo.
Propiedades físicas del óxido de hidrógeno
Se pueden identificar varias características principales.
- Estado de agregación: gaseoso - vapor, líquido, sólido - nieve, hielo.
- Punto de ebullición - 1000C (99, 974).
- Punto de fusión - 00C.
- El agua puede encogerse cuando se calienta en el rango de temperatura de 0-40C. Esto explica la formación de hielo en la superficie, que tiene una menor densidad y la preservación de la vida bajo el espesor del óxido de hidrógeno.
- Alta capacidad calorífica pero muy baja conductividad térmica.
- En estado líquido, el óxido de hidrógeno exhibe viscosidad.
- La tensión superficial y la formación de negativospotencial eléctrico en la superficie del agua.
Como señalamos anteriormente, las características de las propiedades dependen de la estructura. Así que aquí. La capacidad de formar enlaces de hidrógeno ha dado lugar a rasgos similares en este compuesto.
Óxido de hidrógeno: propiedades químicas
Desde el punto de vista de la química, la actividad del agua es bastante alta. Especialmente cuando se trata de reacciones acompañadas de calentamiento. ¿Con qué puede reaccionar el óxido de hidrógeno?
- Con metales, que en una serie de voltajes llegan hasta el hidrógeno. Al mismo tiempo, con los más activos (hasta el aluminio), no se necesitan condiciones especiales, y aquellos con menor capacidad reductora reaccionan solo con el vapor. Aquellos que están detrás del hidrógeno no son capaces de entrar en tales interacciones en absoluto.
- Con no metales. No con todos, pero con la mayoría. Por ejemplo, en una atmósfera de flúor, el agua arde con una llama violeta. También es posible la reacción con cloro, carbono, silicio y otros átomos.
- Con óxidos metálicos (básicos) y ácidos (no metales). Se forman álcalis y ácidos, respectivamente. Entre los metales, los representantes de los dos primeros grupos de los subgrupos principales son capaces de tales reacciones, excepto el magnesio y el berilio. Los no metales que forman óxidos ácidos interactúan con el agua. La excepción es la arena de río - SiO2.
La ecuación de reacción para el óxido de hidrógeno es un ejemplo: SO3 + H2O=H2 SO4.
Difundir en la naturaleza
Ya hemos descubierto que esta sustancia -el más difundido en el mundo. Denotemos el porcentaje en objetos.
- Alrededor del 70% del peso corporal de humanos y mamíferos. Algunas especies de fauna contienen aproximadamente un 98 % de óxido de hidrógeno (medusas).
- 71% de la Tierra está cubierta de agua.
- La masa más grande es el agua de los océanos.
- Alrededor del 2% se encuentra en los glaciares.
- 0, 63 % clandestino.
- 0.001% es atmosférico (niebla).
- El cuerpo de las plantas es 50% agua, algunas especies incluso más.
- Muchos compuestos se presentan como hidratos cristalinos que contienen agua ligada.
Esta lista puede continuar durante mucho tiempo, porque es difícil recordar algo que no incluya agua o que alguna vez no la haya incluido. O formado sin la participación de este óxido.
Métodos de obtención
La obtención de óxido de hidrógeno no tiene valor industrial. Después de todo, es más fácil usar fuentes preparadas: ríos, lagos y otros cuerpos de agua que gastar una gran cantidad de energía y reactivos. Por tanto, en el laboratorio sólo es adecuado obtener agua destilada de gran pureza.
Para estos fines, se utilizan ciertos dispositivos, como los cubos de destilación. Esa agua es necesaria para llevar a cabo muchas interacciones químicas, ya que el agua sin tratar contiene una gran cantidad de impurezas, sales, iones.
Función biológica
Decir que el agua se usa en todas partes es quedarse corto. Es impensable imaginar tu vida sin esta conexión. Desde elmañana y hasta el anochecer, una persona lo usa constantemente tanto para fines domésticos como industriales.
Las propiedades del óxido de hidrógeno significan su uso como solvente universal. Y no sólo en el laboratorio. Pero también en los seres vivos, donde cada segundo se producen miles de reacciones bioquímicas.
Además, el agua en sí misma participa en muchas síntesis, también sirve como subproducto resultante de ellas. ¡Cada persona en la Tierra pasa por unas 50 toneladas de esta increíble sustancia en 60 años!
Óxido de hidrógeno utilizado:
- en todas las industrias;
- medicina;
- síntesis química;
- en todo tipo de industrias;
- necesidades del hogar;
- agricultura.
Es difícil definir un ámbito de la vida en el que puedas prescindir del agua. Los únicos seres vivos que no tienen óxido de hidrógeno en su composición y viven sin él son los virus. Es por eso que es difícil para una persona luchar contra estos organismos.
