Водородная, в том числе сероводородная, энергетика презентация

том числе сероводородная, энергетика

Земной коре
Физические, химические, энергетические свойства водорода
свойства атома водорода
свойства молекулы водорода
свойства водорода в различных агрегатных состояниях
Сравнительные энергетические характеристики водорода
Химические реакции водорода
взаимодействие с неметаллами
взаимодействие с галогенами
взаимодействие с щелочными металлами
восстановление оксидов металлов
гидрирование органических соединений

Кембриджский университет в 1753 году. Унаследовав крупное состояние, он тратил почти все доходы на проведение экспериментов.
В 1766 году Кавендиш опубликовал первую важную работу по химии —«Искусственный воздух», где сообщалось об открытии «горючего воздуха» (водорода). Выделил в чистом виде углекислый газ и водород, приняв последний за флогистон, установил основной состав воздуха как смесь азота и кислорода. Получил окислы азота. Сжиганием водорода получил (1784 год) воду, определив соотношение объёмов взаимодействующих в этой реакции газов.

изучением горения водорода, или как его называли тогда, «горючего воздуха», открытого в 1767 г. Кавендишем. Долго Лавуазье не мог прийти к определённому результату, так как предполагал найти, как продукт горения водорода, какую-нибудь кислоту. Одновременно с Лавуазье тем же вопросом занимались многие другие химики, Кавендиш, Пристли, Монж, Warllire и др. Только в 1783 г. Лавуазье и Лаплас нашли искомое: продуктом горения водорода оказалась чистая вода. Одновременно с ними то же было найдено Кавендишем и Ваттом. Но так как один Лавуазье в то время правильно понимал процесс горения, то он один из всех, кому стало известно это явление, правильно истолковал его и понял состав воды.
В 1785 г. Лавуазье вместе с Менье получили, путём синтеза из водорода и кислорода, 45 г воды. Как и в других случаях Лавуазье и здесь не довольствовался одним синтезом. Вместе с Менье он производит в 1783—84 гг. разложение воды при помощи железа. Через раскалённый ружейный ствол они пропускали пары воды, и выделяющийся газ собирали: это был водород; железный ствол покрывался внутри слоем железной окалины, представляющей соединение железа с кислородом. Определив состав воды, Лавуазье затем правильно истолковал восстановление металлических окислов водородом и выделение водорода при действии кислот на металлы. Учение о кислороде, как о главном агенте горения, было встречено очень враждебно.

и gennao — рождаю) — «рождающий воду».

Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году.

Распространенность водорода

Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92% всех атомов (8% составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — менее 0,1%). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °С) и межзвёздного пространства, пронизанного космическим излучением, этот элемент существует в виде отдельных атомов.

В космосе

Атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).
Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).

Водород в атмосфере

по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17% (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52%). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005% по объёму).

Водород в земной коре

Распространённость химических элементов в земной коре. (Числа отвечают массовому содержанию элементов (в %)

числа n

интерференция, и в результате образуется молекулярная орбиталь с высокой плотностью в области между ядрами (в); б – фазы волновых функций не совпадают; возникает деструктивная интерференция, в результате образуется молекулярная орбиталь с низкой плотностью между атомами (г).

РЕЗУЛЬТАТЫ ПЕРЕКРЫТИЯ
1S-ОРБИТАЛЕЙ АТОМОВ ВОДОРОДА

+ 2H2 = 2H2O, с образованием воды. Реакция протекает с взрывом. Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом.

Взаимодействие с неметаллами.

Параметры и модель молекулы воды в равновесном состоянии

H2S с образованием сероводорода.

Сероводород встречается в природе в составе нефти, природного газа, вулканического газа и в горячих источниках.
Термически неустойчив (при температурах больше 400 °C разлагается на простые вещества — S и H2), ядовитый газ тяжелее воздуха с неприятным запахом тухлых яиц. Молекула сероводорода имеет угловую форму, поэтому она полярна (μ = 0,34•10-29 Кл•м). В отличие от молекул воды, молекулы сероводорода не образуют прочных водородных связей, поэтому H2S — газ. Насыщенный водный раствор H2S является сероводородной кислотой.

(железо):
N2 + 3H2 = 2NH3 образует аммиак.

Параметры и модель молекулы аммиака в равновесном состоянии

температуре.
Фтороводород (HF)— бесцветный газ с резким запахом, при комнатной температуре существует преимущественно в виде димера H2F2.

Ниже 19,9°C — бесцветная подвижная жидкость. Хорошо растворим в воде в любом отношении с образованием фтороводородной (плавиковой) кислоты. Образует азеотропную смесь с концентрацией 35,4% HF.

F2 + H2 → 2HF

2H2 = CH4

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами.
При высокой температуре водород соединяется с щелочными и щелочноземельными металлами, образуя белые кристаллические вещества - гидриды металлов (LiН, NaН, КН, СаН2 и др.). В этих соединениях металл имеет положительную степень окисления, водород – отрицательную.
Гидриды металлов легко разлагаются водой с образованием соответствующей щелочи и водорода:
СаH2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2↑

Взаимодействие с оксидами металлов
При нагревании водород восстанавливает многие металлы из их оксидов. Например,
CuO + H2 → Cu + H2O
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
WO3 + 3H2 → W + 3H2O

присутствии катализаторов:
Этилен гидрируется до метана: С2Н4 + Н2 = 2СН3 в присутствии никелевого катализатора и повышенной температуре
Окись этилена гидрируется до этанола (этиловый спирт):
СН3СНО + Н2 = СН3СН2ОН.
Отщепление водорода от соединений называется дегидрогенизацией. Гидрогенизация и дегидрогенизация связаны динамическим равновесием. Наиболее важные промышленные процессы гидрогенизация — синтез циклогексана из бензола, синтез метилового спирта из СО и Н2, синтез насыщенных жиров из ненасыщенных (получение маргарина), синтез искусственного жидкого топлива.
В качестве катализаторов применяют Ni, Pt, Co, Fe, Pd, Cu, V и др. Реакция, как правило, проходит при повышенной температуре и/или повышенном давлении. Для проведения реакции в таких условиях необходим взрывобезопасный химический реактор.

Гидрирование органических соединений.