Óxido de hidrogênio: preparação e propriedades

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 05:39

A substância mais importante e difundida em nosso planeta é, obviamente, a água. O que pode ser comparado com ele em importância? Sabe-se que a vida na Terra só se tornou possível com o advento do líquido. O que é a água (óxido de hidrogênio) do ponto de vista químico? Em que consiste e que propriedades possui? Vamos tentar entender este artigo.

Hidrogênio e seus compostos

O átomo mais leve de toda a tabela periódica é o hidrogênio. Também ocupa uma posição dupla, estando localizado tanto no subgrupo dos halogênios quanto no primeiro grupo dos metais alcalinos. O que explica tais características? A estrutura eletrônica da casca de seu átomo. Ele tem apenas um elétron, que é livre para sair e ligar outro a si mesmo, formando um par e completando o nível externo.

É por isso que os principais e únicos estados de oxidação deste elemento são +1 e -1. Reage facilmente com metais, formando hidretos - compostos sólidos não voláteis semelhantes a sais de cor branca.

No entanto, o hidrogênio também forma facilmente moléculas voláteis de substâncias, interagindo com não metais. Por exemplo:

• sulfeto de hidrogênio H₂S;
• metanoCH₄;
• silano SiH₄ e outros.

Em geral, o hidrogênio forma muitos compostos. No entanto, a substância mais importante na qual está incluído é o óxido de hidrogênio, cuja fórmula é H₂O. Este é o composto mais famoso que até mesmo um aluno do ensino fundamental que ainda não está familiarizado com a química reconhece pela fórmula. Afinal, a água (e este é o óxido de hidrogênio mais alto) não é apenas uma substância comum, mas também uma fonte de vida em nosso planeta.

O próprio nome do elemento reflete sua essência principal - hidrogênio, ou seja, "dar à luz a água". Como qualquer outro óxido, este também é um composto binário com várias propriedades físicas e químicas. Além disso, existem características especiais que distinguem a água de todos os outros compostos.

Também uma importante classe de compostos que formam o hidrogênio são os ácidos, tanto orgânicos quanto minerais.

Propriedades químicas do hidrogênio

Do ponto de vista da atividade química, o hidrogênio é um agente redutor bastante forte. Em muitas reações, exibe exatamente essas propriedades. No entanto, ao interagir com metais ainda mais fortes, torna-se um agente oxidante.

Muito importante na indústria é a interação do hidrogênio com os óxidos metálicos. Afinal, esta é uma das maneiras de obter o último em sua forma mais pura. A hidrogentermia é um método metalúrgico para a síntese de metais puros a partir de seus óxidos por redução com hidrogênio.

A reação do hidrogênio com o óxido tem a seguinte forma geral:Me_xO_y + H₂=H₂O + Eu.

Claro, esta não é a única maneira de sintetizar metais puros. Há outros. No entanto, a redução de óxidos com hidrogênio é um processo de produção energeticamente bastante lucrativo e descomplicado que tem encontrado ampla aplicação.

Também interessante é o fato de que quando misturado com o ar, o gás hidrogênio pode formar uma mistura altamente explosiva. Seu nome é gás explosivo. Para fazer isso, a mistura deve ser feita na proporção de dois volumes de hidrogênio por um oxigênio.

Água é óxido de hidrogênio

O fato desse óxido ser muito importante, já mencionamos várias vezes. Agora vamos caracterizá-lo em termos de química. Esse composto realmente pertence a essa classe de substâncias inorgânicas?

Para fazer isso, ele tentará escrever a fórmula um pouco diferente: H₂O=HON. A essência é a mesma, o número de átomos é o mesmo, no entanto, agora é óbvio que temos hidróxido à nossa frente. Que propriedades deve ter? Considere a dissociação do composto:

NON=H⁺ + OH^-.

Conseqüentemente, as propriedades são ácidas, pois os cátions hidrogênio estão presentes na solução. Além disso, não podem ser básicos, pois os álcalis formam apenas metais.

Portanto, outro nome que possui óxido de hidrogênio é um ácido contendo oxigênio da composição mais simples. Como esses entrelaçamentos complexos são característicos de uma determinada molécula, suas propriedades serão especiais. E as propriedades são repelidas dea estrutura da molécula, então vamos analisá-la.

A estrutura da molécula de água

Pela primeira vez, Niels Bohr pensou neste modelo, e ele é dono da primazia e autoria nesta matéria. Eles instalaram os seguintes traits.

1. A molécula de água é um dipolo, pois os elementos que a compõem diferem muito em eletronegatividade.
2. Sua forma triangular, hidrogênios na base e oxigênio no topo.
3. Devido a essa estrutura, essa substância é capaz de formar ligações de hidrogênio, tanto entre moléculas de mesmo nome, quanto com outros compostos que possuem um elemento fortemente eletronegativo em sua composição.

Veja como o óxido de hidrogênio em questão fica esquematicamente na foto abaixo.

Propriedades físicas do óxido de hidrogênio

Várias características principais podem ser identificadas.

1. Estado de agregação: gasoso - vapor, líquido, sólido - neve, gelo.
2. Ponto de ebulição - 100⁰C (99, 974).
3. Ponto de fusão - 0⁰C.
4. A água pode encolher quando aquecida na faixa de temperatura de 0-4⁰C. Isso explica a formação de gelo na superfície, que tem menor densidade e a preservação da vida sob a espessura do óxido de hidrogênio.
5. Alta capacidade de aquecimento, mas condutividade térmica muito baixa.
6. No estado líquido, o óxido de hidrogênio apresenta viscosidade.
7. Tensão superficial e a formação do negativopotencial elétrico na superfície da água.

Como observamos acima, as características das propriedades dependem da estrutura. Então aqui. A capacidade de formar ligações de hidrogênio levou a características semelhantes neste composto.

Óxido de hidrogênio: propriedades químicas

Do ponto de vista da química, a atividade da água é bastante alta. Especialmente quando se trata de reações acompanhadas de aquecimento. Com o que o óxido de hidrogênio pode reagir?

1. Com metais, que em uma série de voltagens são até o hidrogênio. Ao mesmo tempo, com os mais ativos (até o alumínio), não são necessárias condições especiais, e aqueles com menor capacidade redutora reagem apenas com vapor. Aqueles que estão depois do hidrogênio não são capazes de entrar em tais interações.
2. Com não metais. Não com todos, mas com a maioria. Por exemplo, em uma atmosfera de flúor, a água queima com uma chama violeta. Também é possível a reação com cloro, carbono, silício e outros átomos.
3. Com óxidos metálicos (básicos) e ácidos (não metais). Formam-se álcalis e ácidos, respectivamente. Entre os metais, os representantes dos dois primeiros grupos dos principais subgrupos são capazes de tais reações, exceto magnésio e berílio. Todos os não-metais que formam óxidos ácidos interagem com a água. A exceção é a areia do rio - SiO₂.

A equação da reação para o óxido de hidrogênio é um exemplo: SO₃ + H₂O=H₂ SO_4.

Espalhado na natureza

Já descobrimos que esta substância -o mais difundido no mundo. Vamos denotar a porcentagem em objetos.

1. Cerca de 70% do peso corporal de humanos e mamíferos. Alguns animais são cerca de 98% de óxido de hidrogênio (água-viva).
2. 71% da Terra é coberta por água.
3. A maior massa é a água dos oceanos.
4. Cerca de 2% é encontrado nas geleiras.
5. 0, 63% subterrâneo.
6. 0,001% é atmosférico (névoa).
7. O corpo das plantas é 50% água, algumas espécies ainda mais.
8. Muitos compostos ocorrem como hidratos cristalinos contendo água ligada.

Esta lista pode ser continuada por muito tempo, porque é difícil lembrar de qualquer coisa que não inclua água ou antes não incluísse. Ou formado sem a participação deste óxido.

Métodos de obtenção

A obtenção de óxido de hidrogênio não tem valor industrial. Afinal, é mais fácil usar fontes prontas - rios, lagos e outros corpos d'água do que gastar uma enorme quantidade de energia e reagentes. Portanto, em laboratório, só é apropriado obter água destilada de alta pureza.

Para esses fins, alguns dispositivos são usados, como cubos de destilação. Essa água é necessária para realizar muitas interações químicas, pois a água não tratada contém uma grande quantidade de impurezas, sais, íons.

Papel Biológico

Dizer que a água é usada em todos os lugares é um eufemismo. É impensável imaginar sua vida sem essa conexão. Demanhã e até o anoitecer, uma pessoa constantemente o usa para fins domésticos e industriais.

As propriedades do óxido de hidrogênio significam seu uso como solvente universal. E não só no laboratório. Mas também nos seres vivos, onde ocorrem milhares de reações bioquímicas a cada segundo.

Além disso, a própria água é participante de muitas sínteses, também serve como subproduto delas resultante. Cada pessoa na Terra passa por cerca de 50 toneladas dessa substância incrível em 60 anos!

Óxido de hidrogênio usado:

• em todas as indústrias;
• medicina;
• sínteses químicas;
• em todos os tipos de indústrias;
• necessidades da casa;
• agricultura.

É difícil definir uma área da vida em que você possa viver sem água. Os únicos seres vivos que não possuem óxido de hidrogênio em sua composição e vivem sem ele são os vírus. É por isso que é difícil para uma pessoa lutar contra esses organismos.