수소성질 쓰임새 활용
수소성질 쓰임새 활용
수소성질 쓰임새 활용
학습 목표
- 수소가 참여할 수있는 여러 종류의 반응을 제시하고 그것의 기본 성질에 대해 토론한다.
키 포인트
- 수소는 가장 가벼운 원소이며 햇빛, 화염 또는 스파크가있는 경우 4 ~ 75 %의 부피에서 폭발합니다.
- 안정성에도 불구하고 수소는 많은 결합을 형성하고 다양한 화합물에 존재합니다.
- 원자핵에서 중성자 수의 차이로 인해 각각 다른 성질을 갖는 수소가 존재하는 3 개의 동위 원소 인 프로톤, 중수소 및 삼중 수소가 존재합니다.
기간
- 이원 원자 두 원자의 결합
수소의 물리적 성질
수소는 핵에 오직 하나의 양성자만으로 이루어져 있기 때문에 가장 작은 화학 원소이다. 그 심볼은 H이고, 그 원자 번호는 1입니다. 이것은 평균 원자량이 1.0079amu이므로 가장 가벼운 원소입니다. 수소는 우주에서 가장 풍부한 화학 물질, 특히 별과 가스 거성 행성에서 특히 그러합니다. 그러나 단원 자 수소는 지구상에서 드물다. 왜냐하면 대부분의 원소들과 공유 결합을 형성하는 성향 때문에 희귀하다. 표준 온도 및 압력에서 수소는 분자식 H 2를 갖는 비 독성, 비금속 성, 무취, 무미, 무색 및 고 연소 가능한 이원자 기체입니다 . 수소는 또한 탄화수소 및 물과 같은 화학적 화합물의 형태로 지구상에 널리 퍼져있다.
수소는 하나의 양성자와 하나의 전자를 가지고 있습니다. 가장 일반적인 동위 원소 인 프로톤 ( 1 H)에는 중성자가 없습니다. 수소는 -259.14 ° C의 융점과 -252.87 ° C의 비등점을가집니다. 수소는 밀도가 0.08988 g / L이므로 공기보다 밀도가 낮습니다. 그것은 두 가지 분명한 산화 상태 (+1, -1)를 가지고있어 산화제와 환원제의 역할을 할 수 있습니다. 공유 결합 반경은 31.5 pm이다.
수소는 핵의 상대적인 스핀에 따라 다른 수소 2 원자 분자의 두 가지 다른 이성질체에 존재한다. orthohydrogen 형태는 평행 한 스핀을 가지고 있습니다; 파라 하이드로젠 형태는 반 평행 스핀을 갖는다. 표준 온도 및 압력에서 수소 가스는 75 % 오르토 수소 및 25 % 파라 수소로 구성됩니다. 수소는 압축 된 기체 수소, 액체 수소 및 고체 및 금속 형태뿐만 아니라 슬러시 수소 (액체 및 고체로 구성됨)와 같은 다양한 형태로 제공됩니다.
수소의 화학적 성질
수소 가스 (H 2 ) 가연성이며, 4 %과 체적 75 % 사이의 농도의 매우 넓은 범위에서 공기 중에서 연소된다. 수소에 대한 연소 엔탈피는 -286 kJ / mol이며 다음 식에 의해 설명됩니다.
[라텍스] 2 H_2 (g) + O_2 (g) \ rightarrow 2 H_2O (1) + 572 kJ (286 kJ / mol H_2) [/ 라텍스]
수소 가스는 염소 (5 ~ 95 %)의 혼합물에서도 폭발 할 수 있습니다. 이 혼합물은 스파크, 열 또는 햇빛에 반응하여 폭발 할 수 있습니다. 수소 자동 점화 온도 (자연 발화가 발생할 온도)는 500 ° C입니다. 순수한 수소 - 산소 화염은 자외선을 방출하고 육안으로는 보이지 않습니다. 이와 같이 연소하는 수소 누설을 탐지하는 것은 위험하며 화염 감지기가 필요합니다. 수소는 공기 중에 부유하기 때문에 수소 화염은 급격히 상승하여 탄화수소 화재보다 피해가 적습니다. H 2 는 산화 원소와 반응하여 차례로 자발적으로 그리고 격렬하게 염소 및 불소와 반응하여 대응하는 할로겐화 수소를 형성한다.
H 2 는 안정성에도 불구하고 대부분의 원소와 화합물을 형성합니다. 반응에 참여할 때, 수소는 할로겐 또는 산소와 같은 더 많은 전기 음성 요소와 반응 할 때 부분 양전하를 가질 수 있지만 알칼리 금속과 같은 전기 양성 요소와 반응 할 때 부분 음전하를 가질 수 있습니다. 수소가 불소, 산소 또는 질소와 결합하면 수소 결합이라는 중간 강도의 비공유 (분자간) 결합의 형태로 참여할 수 있으며 이는 많은 생물학적 분자의 안정성에 결정적입니다. 금속 및 준 금속과 수소 결합을 갖는 화합물은 수 소화물 (hydrides) 로 알려져있다 .
수소의 산화는 그 전자를 제거하고 H + 이온을 산출한다 . 종종, 수용액 중의 H + 는 하이드로 늄 이온 (H 3 O + ) 으로 지칭된다 . 이 종은 산 - 염기 화학에서 필수적입니다.
수소 동위 원소
수소는 자연스럽게 1 H, 2 H 및 3 H 로 표시되는 3 개의 동위 원소로 존재합니다 . 1 H는 99.98 퍼센트의 풍부도에서 발생하며 정식 명칭 인 protium을 갖습니다. 2 H는 중수소로 알려져 있으며 하나의 전자, 하나의 양성자, 하나의 중성자 (질량 개수 = 2)를 포함합니다. 중수소와 그 화합물은 화학 실험 및 1 H-NMR 분광학 용 용매에서 비 방사성 표지로 사용됩니다 . 3 H는 삼중 수소로 알려져 있으며 1 개의 양성자, 2 개의 중성자 및 1 개의 전자 (질량 개수 = 3)를 포함합니다. 그것은 방사성이며 12.32 년 반감기 인 베타 붕괴를 통해 헬륨 -3로 붕괴됩니다.