ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ Водород Важнейшие свойства водорода

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Как видно, валентность — одно из важнейших свойств химических элементов. Но видно это стало далеко не сразу. Лишь в 1857 году химики-органики заинтересовались валентностью. Выдающийся немецкий ученый Август Кекуле установил четырехвалентность углерода его атом как бы наделен четырьмя руками , которыми он может удерживать четыре атома водорода или другого одновалентного элемента. В следующем году Кекуле сделал еще один шаг он открыл способность атомов углерода прочно связываться своими валентностями не только с другими элементами, но и друг с другом. В руках Кекуле было все необходимое для того, чтобы создать, наконец, настоящую теорию органической химии, которая объяснила бы многочисленность и сложность органических веществ и все их другие особенности, не прибегая к натянутым сравнениям с типами , а опираясь на новейшие данные науки о свойствах атомов. Однако Кекуле оказался не в силах подняться до этого. Открытие, которое должно было окончательно подорвать устаревшую теорию типов, Кекуле, наоборот, употребил на попытку укрепить ее. Вместо того чтобы отбросить теорию типов совсем, он придумал новый тип соединение атома углерода с четырьмя атомами водорода. [c.146]

В предыдущих главах мы познакомились с важнейшими взаимными отношениями и свойствами четырех элементов водорода, кислорода, азота и углерода. Их называют иногда органогенами, потому что они входят в состав органических веществ, образуют взаимным соединением вещества, наиболее изменчивые и часто встречающиеся в природе. Выгодно с них начать изложение основ- ных данных и выводов химии не только потому, что они и многие их соединения ближе всего знакомы каждому, не только оттого, что они и соединения их участвуют почти во всех хорошо изученных химических превращениях (припомним замену водорода, соединения с водою, окисления кислородом, восстановление углем и т. п.), но еще и потому, что взаимные их соединения могут служить типом для всех других химических соединений, то есть представляют такие атомные отношения, в каких и подобных которым соединяются и другие элементы между собою. [c.283]

Важной количественной характеристикой, показывающей число взаимодействующих между собой атомов в образовавшейся молекуле, является валентность. Понятие о валентности элементов возникло в химии свыше ста лет назад. Валентность — свойство атомов одного элемента присоединять определенное число атомов других элементов. Количественно валентность определяется числом атомов водорода, которое данный элемент может присоединять или замещать. Так, например, в плавиковой кислоте НР фтор одновалентен, в аммиаке ННз азот трехвалентен, в кремневодороде ЗШ4 кремний четырехвалентен и т. д. [c.42]

Впервые понятие о валентности было введено в химию английским химиком Франклендом в 1853 г. Под валентностью, или атомностью, данного элемента он понимал число атомов другого соединяющегося с ним элемента. Если принять валентность водорода равной единице, валентности других элементов определяются как число атомов водорода, соединяющееся с одним атомом рассматриваемого элемента. Франклендом была обнаружена трехва-лентность азота, фосфора, мышьяка и четырехвалентность (вместе с А. Кольбе) углерода. В дальнейшем представления о валентности сыграли исключительно важную роль в теории химического строения Бутлерова и создании Периодической системы химических элементов Менделеева. Это свойство зависит от состояния атомов рассматриваемого элемента, природы партнера, с которым реагирует данный элемент, условий взаимодействия. Так, углерод с одним и тем же партнером — кислородом в зависимости от условии взаимодействия образует СО2 и СО, в которых состояния атомов углерода различны. На основе валентности элементов легко определить формульный состав химического соединения. Поэтому величину валентности часто называют стехиометрической валентностью. [c.74]

Галогены в живой клетке и организме человека. Химические свойства водорода и галогенов во многом сходны. Казалось бы, галогены, как и водород, могут входить в состав биомолекул и быть активными участниками клеточного метаболизма, но в действительности живая клетка за редчайшими исключениями не содержит галогенсодержаш ие биомолекулы. Напротив, галогенсодержаш ие органические вещества чаще всего очень токсичны и применяются в качестве пестицидов (гербицидов, инсектицидов, фунгицидов и т. п.). Таким образом, химическое сходство галогенов и водорода не настолько велико, чтобы проявляться в химии клетки. Экспериментально показано, что искусственное введение в метаболические циклы живой клетки фтор- и хлорзамещенных аналогов естественных метаболитов блокирует работу этих циклов и приводит к смерти клеток в организме. И тем не менее хлор относится к числу важнейших биогенных элементов, а фтор и иод — к необходимым микроэлементам. [c.510]

При установлении любой структурной формулы необходимо исходить из хорошо известного свойства элементов образовывать химическую связь с вполне определенным числом атомов других элементов. Это свойство обычно выражают тем, что приписывают данному элементу одну или несколько определенных валентностей. Так, например, водород, как известно, одновалентен, кислород в большинстве случаев двухвалентен (в оксониевых солях он может иметь, как мы увидим на стр. 151 другую валентность), азот — трех- и пятивалентен (или же координационно четырехвалентен) и т. п. В органической химии особо важную роль играет валентность углерода, который почти всегда бывает четырехвалентным, как видно, например, из существования простейших углеродных соединений СНь СС ь СОо, СЗг и т. п. Не четы-рехвалеитным углерод является лишь в очень немногих соединениях, обладаюиа,их специфическим строением, чрезвычайно ненасыщенным характером и часто неустойчивостью. С ними мы встретимся позднее в других главах этой книги. Исключением является окись углерода СО, известная уже из неорганической химии. [c.14]

Все элементы периодической системы, кроме Не, Ме и Аг, обра--зуют галогениды. Ионные и ковалентные галогениды относятся к числу наиболее важных и распространенных соединений. Они относятся к числу наиболее легко образующихся соединений, и поэтому их широко используют для синтеза других веществ. Если элемент проявляет переменную валентность, то его галогениды представляют собой наиболее изученные и доступные соединения для всех валентных состояний. Разнообразна и широко развита также химия органических соединений галогенов. Уникальными свойствами обладают соединения фтора, в особенности фторуглероды, где фтор полностью замещает водород. [c.380]

В связи с широким применением метода меченых атомов весьма важное значение приобретает усовершенствование старых и разработка новых методов препаративной химии радиоактивных элементов. К числу таких методов относится и новый микрохимический адсорбционно-де-сорбционный метод. Этот метод основан на способности платинированного активного угля перезаряжаться при изменении газовой атмосферы и менять, в соответствии с этим, свое адсорбционное поведение по отношению к растворенным сильным электролитам. В атмосфере кислорода или воздуха платинированный уголь ведет себя [I—6] как положительный кислородный электрод и адсорбирует из растворов сильных электролитов анионы (кислота). Наоборот, в водороде, где этот уголь приобретает свойства отрицательного водородного электрода, он адсорбирует катионы (основание). [c.107]

Берцелиус, у которого к этому времени уже сложилось мнение, что электрохимические дуалистические представления распространяются и на органические вещества, встретил сообщение о радикале бензойной кислоты с восторгом и высоко оценил работу Либиха и Вёлера. В письме к Вёлеру и Либиху от 2 сентября 1832 г. он, после разбора вопроса о составе бензойной кислоты, писал Результаты, вытекающие из вашего исследования горькоминдального масла, несомненно, являются важнейшими из полученных до настоящего времени в области растительной химии и обещают пролить неожиданный свет на эту часть науки. То обстоятельство, что вещество, составленное из углерода, водорода и кислорода, соединяется с другими телами, в частности, в виде солей, по типу простых тел, доказывает, что существуют третич но составленные атомы (первого порядка) и что радикал бензойной кислоты служит первым достоверным примером тройного тела, обладающего свойствами элемента. Правда, мы считали таковым до настоящего времени сернистое производное цианогена (сернистый циан) , однако, вы знаете, что его соединения можно рассматривать, как сернистые (сульфиды.—Я. Ф.), и само соединение, возможно, является сульфидом цианогена. Доказанные вами факты дают толчок к размышлениям, так что их можно рассматривать как начало новой эпохи в растительной химии . [c.210]

Протон выделяется среди однозарядных ионов тем, что не имеет электронов вокруг ядра, и хотя этим же свойством обладают некоторые многозарядные катионы (например, Не2+, Ь13+), ни один из них не играет столь важной роли в химических процессах, протекающих в обычных условиях. Отсутствие электронов означает, что радиус протона равен 10 см, в то время как для других ионов его величина составляет см. Вследствие такого малого радиуса протон обладает необычно сильной способностью поляризовать любую соседнюю молекулу или ион, и поэтому свободный протон встречается только в вакууме или в очень разбавленном газе. Мы увидим, однако, что широкий круг процессов можно рассматривать как реакции переноса протона, которые считаются простыми, так как представляют собой движение лишенного электронов ядра. Особенность процессов переноса протона состоит также и в том, что они протекают без существенной перестройки связывающих электронов и без участия сил отталкивания между- несвязывающими электронами. В терминах современной органической химии это означает, что протон обладает низкими стерическими требованиями. Некоторые реакции, конечно, включают перенос атома водорода, а не протона, но они протекают обычно в более жестких условиях, например при высоких температурах в газовой фазе, под действием облучения или бомбардировки частицами высоких энергий. Реакцию переноса протонов довольно просто отличить от реакции переноса атомов водорода. Но для других элементов (особенно галогенов) часто необходимо рассматривать возможность как гетеролитического, так и гомолитического механизмов. [c.9]