氫 氧元素的地球化學性質,氫元素的化學性質有哪些

2021-05-05 23:23:10 字數 4971 閱讀 7871

1樓:中地數媒

氫元素的原子序數為1,原子量為1.0079。氧元素的原子序數為8,原子量為15.

9994。氫和氧是自然界的兩種主要元素,它們以單質和化合物的形式遍布全球。水是一種極為重要的氫氧化合物,整個地球水圈水的總量達(1.

8~2.7)×1024g。組成水的氫和氧元素不僅是參與自然界各種化學反應和地質作用的重要物質成分,而且也是自然界各種物質的運動、迴圈和能量傳遞的主要媒介物。

在地殼中,氧的豐度為46.6%,氫的豐度(0.14%)雖然很小,但以oh-的形式常常出現在各種矽酸鹽礦物岩石中。

氫在大氣圈中含量僅為0.5×10-6,而氧卻佔整個大氣的21%。氫和氧也是生物圈的最基本的物質組成以及各種生物賴以生存的基礎。

氫、氧元素的某些地球化學引數如表1-12所示。鑑於氫、氧元素在自然界各種物質中的廣泛分布,以及它們在各種地球化學過程中所處的地位和作用,研究各種物質的氫、氧同位素組成及其變化規律,**各種地質地球化學作用過程的同位素分餾機理,具有十分重要意義。

表1-12 氫和氧的某些地球化學基本引數

(據丁悌平,1980)

氫元素有兩種穩定同位素:1h和2h(d),它們的天然平均豐度分別為99.9844%和0.

0156%。彼此間相對質量相差最大(達100%),因而同位素分餾特別明顯。地球物質的氫同位素分餾範圍達700,這一特點對於更深入地了解和認識氫同位素的地球化學行為甚為有利。

氧元素有3種穩定同位素,16o、17o、18o,它們的平均豐度分別為99.762%、0.038%、0.

200%(n.e.holden,1980)。

16o和18o的豐度較高、彼此間的質量差也較大,所以在地學研究中大都使用18o/16o比值。17o的豐度低,只有在特殊的研究中才應用。氧同位素在自然界的分餾效應較明顯,分餾範圍達100,分餾機理也較單一。

氧的化合物分布很廣,並具有較高的熱穩定性。它還可以分別與氫、碳、硫等形成氧化物,這就有利於把氧同位素和其他與之結合的元素的同位素綜合使用。

氫元素的化學性質有哪些

2樓:臣本布衣

氫氣常溫下性質穩定,在點燃或加熱的條件下能多跟許多物質發生化學反應。

①可燃性(可在氧氣中或氯氣中燃燒):2h2+o2=點燃=2h2o(化合反應)

(點燃不純的氫氣要發生**,點燃氫氣前必須驗純,相似的,氘(重氫)在氧氣中點燃可以生成重水(d2o))

h2+cl2=點燃=2hcl(化合反應)

h2+f2=2hf(氫氣與氟氣混合立刻**,生成氟化氫氣體)

②還原性(使某些金屬氧化物還原)

h2+cuo

cu+h2o(置換反應)

3h2+fe2o3=高溫=2fe+3h2o(置換反應)

3h2+wo3

w+3h2o(置換反應)

共價雖然氫氣在通常狀態下不是非常活潑,但氫元素與絕大多數元素能組成化合物。碳氫化合物已知有數以百萬種,但它們無法由氫氣和碳直接化合得到。氫氣與電負性較強的元素(如鹵素)反應,在這些化合物中氫的氧化態為+1。

氫與氟、氧、氮成鍵時,可生成一種較強的非共價的鍵,稱為氫鍵。氫鍵對許多生物分子具有重要意義。 氫也與電負性較低的元素(如活潑金屬)生成化合物,這時氫的氧化態通常為 -1,這樣的化合物稱為氫化物。

氫與碳形成的化合物,由於其與生物的關係,通常被稱為有機物,研究有機物的學科稱為有機化學,而研究有機物在生物中所起的作用的科學稱為生物化學。按某些定義,「有機」只要求含有碳。但大多數含碳的化合物通常都含有氫。

這些化合物的獨特性質主要是由碳氫鍵決定的。故有時有機物的定義要求物質含有碳氫鍵。

無機化學中,h- 可以作為橋接配體,連線配合物中的兩個金屬原子。這樣的特性通常在13族元素中體現,尤以硼烷、鋁配合物和碳硼烷中。

氫化物含有氫元素的二元化合物稱為氫化物。「氫化物」一詞暗含氫顯負價,且其氧化態為-1的意思。氫負離子記做h-,其存在是2023年由吉爾伯特·路易斯預言的。

2023年moers用電解氫化鋰,在陽極產生氫氣,從而證明了氫化物的存在。對於非ia或iia族的元素形成的氫化物,「氫化物」一詞並不準確,因為氫的電負性並不高。ia族鹼金屬的氫化物中有乙個例外,即高聚物氫化鋰。

氫化鋁鋰中4個氫原子緊靠鋁原子。雖然氫可與幾乎所有的主族元素形成氫化物,但這些氫化物的原子配比卻並不單一,例如二元的硼烷已發現100多種,但氫化鋁只有一種。二元氫化銦還未被發現,但它存在於更大的配合物中。

質子與酸

對氫原子的氧化,也即讓氫原子失去其電子,即可得到h+(氫離子)。氫離子不含電子,由於氫原子通常不含中子,故氫離子通常只含1個質子。這也就是為什麼常將h+直接稱為質子的原因。

h+是酸鹼理論的重要離子。

裸露的質子h+不能直接在溶液或離子晶體中存在,這是由氫離子和其他原子、分子不可抗拒的吸引力造成的。除非在等離子態物質中,氫離子不會脫離分子或原子的電子雲。但是,「質子」或「氫離子」這個概念有時也指帶有乙個質子的其他粒子,通常也記做「h+」。

為了避免認為溶液中存在孤立的氫離子,一般在水溶液中將水和氫離子構成的離子稱為水合氫離子(h3o+)。但這也只是一種理想化的情形。氫離子在水溶液中事實上以類似於h9o4+的形式存在。

儘管在地球上少見,h3+離子(質子化分子氫)卻是宇宙中最常見的離子之一。

可燃性氫氣燃燒

氫氣是一種極易燃的氣體,燃點只有574℃,在空氣中的體積分數為4%至75%時都能燃燒。氫氣燃燒的焓變為−286 kj/mol:

2 h2(g) + o2(g) → 2 h2o(l); δh = -572 kj/mol

氫氣佔4.1%至74.8%的濃度時與空氣混合,或佔18.3%至59激下易引爆。氫氣的著火點為500 °c。純淨的氫氣與氧氣的混合物燃燒時放出紫外線。

因為氫氣比空氣輕,所以氫氣的火焰傾向於快速上公升,故其造成的危害小於碳氫化合物燃燒的危害。氫氣與所有的氧化性元素單質反應。氫氣在常溫下可自發的和氯氣(需要光照)反應 ,氫氣和氟氣在冷暗處混合就可**,生成具有潛在危險性的酸***或氟化氫。

在帶尖嘴的導管口點燃純淨的氫氣,觀察火焰的顏色。然後在火焰上方罩乙個冷而乾燥的燒杯,過一會兒,我們可以看到,純淨的氫氣在空氣裡安靜地燃燒,產生淡藍色的火焰(氫氣在玻璃導管口燃燒時,火焰常略帶黃色)。用燒杯罩在火焰的上方時,燒杯壁上有水珠生成,接觸燒杯的手能感到發燙。

氫氣在空氣裡燃燒,實際上是氫氣跟空氣裡的氧氣發生了化合反應,生成了水並放出大量的熱。這個反應的化學方程式是:

2h2+o2=點燃=2h2o

反過來,氫氣可以用電解水的方式製備。這個反應的化學方程式是:

h2o=h++oh-

h++e-=h

2h=h2

oh--e-=oh

2oh=h2o2

2h2o2=2h2o+o2

總的化學方程式是:2h2o=通電=2h2↑+o2↑

取乙個一端開口,另一端鑽有小孔的紙筒(或塑料筒等),用紙團堵住小孔,用向下排空氣法收集氫氣,使紙筒內充滿氫氣。把氫氣發生裝置移開,拿掉堵小孔的紙團,用燃著的木條在小孔處點火,注意有什麼現象發生。(做這個實驗時,人要離得遠些,注意安全。

)我們可以看到,剛點燃時,氫氣在小孔處安靜地燃燒,過一小會兒,突然聽到「砰」的一聲響,**的氣浪把紙筒頂部高高炸起。

實驗測定,空氣裡如果混入氫氣的體積達到總體積的4%~74.2%,點燃時就會發生**。這個範圍叫做氫氣的**極限。

實際上,任何可燃氣體或可燃的粉塵如果跟空氣充分混合,遇火時都有可能發生**。因此,當可燃性氣體(如氫氣、液化石油氣、煤氣等)發生洩漏時,應杜絕一切火源、火星,禁止產生電火花,以防發生**。

正是由於這個原因,我們在使用氫氣時,要特別注意安全。點燃氫氣前,一定要檢驗氫氣的純度。

用排水法收集一試管氫氣,管口朝下,用拇指堵住,試管口移近火焰,移開拇指點火,如果聽到尖銳的爆鳴聲,就表明氫氣不純,需要再收集,再檢驗,直到響聲很小,只有「撲」的一聲或幾乎無聲才表明氫氣已較為純淨,可以安全進行實驗。如果用向下排空氣法收集氫氣,經檢驗不純而需要再檢驗時,應該用拇指堵住試管口一會兒,然後再收集氫氣檢驗純度,否則會發生**的危險。因為剛檢驗過純度的試管內,氫氣火焰可能還沒有熄滅,如果立刻就用這個試管去收集氫氣,氫氣火焰可能會點燃氫氣發生器裡尚混有空氣的氫氣,使氫氣發生器發生**。

用拇指堵住試管口一會兒,就使試管內未熄滅的氫氣火焰因缺氧氣而熄滅。

另外氫氣在氧氣過量和低溫有催化劑的條件下點燃可生成過氧化氫(h2o2)(過氧化物中氧元素的化合價為-1)

氫的物理性質和化學性質

3樓:匿名使用者

不知道你說的是元素還是原子,我就大概說一下,氫是一種化學元素,在元素週期表中位於第一位。

氫是原子序數為1的化學元素,化學符號為h,在元素週期表中位於第一位。其原子質量為1.00794u,是最輕的元素,也是宇宙中含量最多的元素,大約佔據宇宙質量的75%。

主星序上恆星的主要成分都是等離子態的氫。而在地球上,自然條件形成的游離態的氫單質相對罕見。

氫最常見的同位素是氕(piē),含1個質子,不含中子。在離子化合物中,氫原子可以得乙個電子成為氫陰離子(以 h-表示) 構成氫化物,也可以失去乙個電子成為氫陽離子(以 h+表示,簡稱氫離子),但氫離子實際上以更為複雜的形式存在。氫與除稀有氣體外的幾乎所有元素都可形成化合物,存在於水和幾乎所有的有機物中。

它在酸鹼化學中尤為重要,酸鹼反應中常存在氫離子的交換。氫作為最簡單的原子,在原子物理中有特別的理論價值。對氫原子的能級、成鍵等的研究在量子力學的發展中起了關鍵作用。

氫氣(h2)最早於16世紀初被人工合成,當時用的方法是將金屬置於強酸中。1766~81年,亨利·卡文迪許發現氫氣是一種與以往所發現氣體不同的另一種氣體,在燃燒時產生水,這一性質也決定了拉丁語 「hydrogenium」 這個名字(「生成水的物質」之意)。常溫常壓下,氫氣是一種極易燃燒,無色透明、無臭無味的氣體。

氫原子則有極強的還原性。在高溫下氫非常活潑。除稀有氣體元素外,幾乎所有的元素都能與氫生成化合物。

原子屬性

外圍電子排布:1s1,核外電子排布:1。

電子層:k,原子量:1.

00794,原子半徑(計算值):25(53)pm,共價半徑:37 pm,范德華半徑:

120 pm

氫通常的單質形態是氫氣。它是無色無味無臭,是已知最輕的氣體,極易燃燒的由雙原子分子組成的氣體,氫氣是最輕的氣體。熔點:-259ºc,沸點:-253ºc

元素的化學性質由什麼決定,元素的化學性質是由什麼決定的

元素的化學性質由核外的電子結構決定,主要是最外層和次外層電子結構決定該元素的化學性質。主要由最外層電子數決定 元素bai的化學性質由最外層電子數決 定,du元素種類由質子數zhi決定。dao 化學性質 主要 是由原子結回構決定的,其實也與答其它因素有關。比如配製成溶液的電解質參與反應時就要快很多。而...

化學性質由原子的什麼決定,元素的化學性質是由什麼決定的

1 元素的化學性質是由其原子的核外電子排布決定的 2 主要是最外層電子決定,特別是主族元素 最外層電子數 原子的核外電子排布決定的。元素的化學性質是由什麼決定的 元素的化學性質由最外層電子數決定,元素種類由質子數決定。化學性質 主要 是由原子結構決定的,其實也與其它因素有關。比如配製成溶液的電解質參...

元素的化學性質和物質的化學性質有何區別

物質的的化學性質是指物質在與其他物質反應時表現的性質。比如說氧氣助燃,是它在有物質和它發生反應時有燃燒的現象 還有說什麼物質能和 反應等都是它的化學性質。元素的化學性質一般指元素的活潑性,有時指這種元素形成單質的化學性質,也有指化合物的時候。比如說汞有毒,是指汞的單質有毒 但是說鋇有毒,是指大多鋇鹽...