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Proprietà fisiche è chimiche di l'idrogenu

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  Prima, e proprietà fisiche di l'idrogenu

  A forma elementale abituale di l'idrogenu hè l'idrogenu, chì hè una molécula di gas diatomicu incolore, inodore è inodore. A densità di l'idrogenu hè assai chjuca, è hè u gasu più chjucu in a natura, assai più chjucu di quellu di l'aria. In cundizioni standard (temperatura 0℃, pressione 101.325 kPa), a massa di 1 litru d'idrogenu hè 0.089 g. Comparatu cù u stessu voluminu di l'aria, a massa di l'idrogenu hè di circa 1/14 di quella di l'aria. Approfittendu di sta pruprietà, a ghjente usava i palloni d'idrogenu cum'è mezzu di trasportu. Perchè a densità di l'idrogenu hè troppu bassu, l'idrogenu nantu à a terra si sviluppa gradualmente in l'atmosfera è infine s'evapora in l'universu.


  L'idrogenu hè un gasu assai difficiuli di liquefy. À 101.325 kPa, l'idrogenu pò diventà liquidu incolore à -252.8 ℃. L'idrogenu liquidu hà proprietà superconduttive. À -259.2 ℃, l'idrogenu liquidu pò cambià in l'idrogenu solidu cum'è un fiocco di neve.


  A solubilità di l'idrogenu in u liquidu generale hè relativamente chjuca. Sottu una certa temperatura è pressione, a più alta quantità di gas dissoluta in una certa quantità di solvente hè chjamata solubilità di gas. A solubilità di u gasu ùn hè micca solu ligata à a natura di u gasu è u solvente, ma ancu à a temperatura è a pressione. In generale, a so solubilità diminuisce cù l'aumentu di a temperatura. Perchè u voluminu di gas cambia assai quandu si dissolve, a so solubilità aumenta significativamente cù l'aumentu di a pressione. A solubilità hè generalmente espressa da u voluminu massimu dissolutu in un volume di solvente à una certa temperatura. Per esempiu, se 1.82 ml d'idrogenu pò esse dissolutu in 100 ml d'acqua à 20 ℃ sottu 1 atmosfera (ambienti di l'idrogenu puru), significa 1.82%. Sicondu a cuncentrazione molare, a cuncintrazione di l'idrogenu puru dissolutu in l'acqua à 1 atmosfera à 20 ℃ hè 0. 92 mM. Hè suggeritu chì, à u cuntrariu di parechji gasi, a solubilità di l'idrogenu pò aumentà cù l'aumentu di a temperatura.


  In quantu à a sulubilità di u gasu in u liquidu, in u 1803, u chimicu britannicu Henry hà riassuntu una lege empirica basatu annantu à u studiu di a suluzione diluta di gasu, chì hè chjamata a lege di Henry. Sicondu a lege di Henry, à una certa temperatura è pressione, a solubilità di un gasu in un liquidu hè direttamente proporzionale à a pressione di equilibriu di u gasu. Vale à dì, a solubilità di u gasu in u liquidu aumenta proporzionalmente cù l'aumentu di a pressione parziale di u gasu. A solubilità di l'idrogenu 100% in u liquidu in i stessi cundizioni hè 50 volte quella di l'idrogenu 2%. A solubilità di l'idrogenu in l'acqua (0.017%) hè un pocu più grande di quella di nitrogenu (0.013%). A solubilità di l'idrogenu in grassu (0.036%) hè più chjuca di quella di nitrogenu (0.067%), chì hè circa a mità di quella di nitrogenu. À 25 ℃, a solubilità di l'idrogenu in etanolu hè 0.089%, chì hè quattru volte quella di l'acqua. Ancu s'è a solubilità di l'idrogenu in acqua è grassu hè assai chjuca, hè assai grande in metalli cum'è nickel, palladium è molibdenu. Un voluminu di palladiu pò dissolve parechji centu volumi di l'idrogenu.


  A causa di u bassu pesu moleculare di l'idrogenu, a permeabilità di l'idrogenu hè assai forte. À a temperatura normale, pò penetrà u tubu di gomma è di lattice, ma à alta temperatura, pò penetrà in palladium, nickel, azzaru è altri filmi di metalli. Un pallone d'idrogenu pienu spessu passa una notte, è u ghjornu dopu ùn pò micca volà per via di a so fuga d'aria. Questu hè chì l'idrogenu pò perforà i buchi in gomma chì a ghjente ùn pò micca vede. Inoltre, sottu à alta temperatura è pressione, l'idrogenu pò ancu passà à traversu platti d'acciaio grossi. Inoltre, l'idrogenu hà una forte permeabilità, cusì quandu l'azzaru hè espostu à l'idrogenu à una certa temperatura è pressione, l'idrogenu atomicu permeating in u lattice di l'azzaru provoca embrittlement in lenta deformazione. Sta pruprietà di l'idrogenu porta grandi difficultà à u almacenamentu è u trasportu di l'idrogenu.


  L'idrogenu hà un altu calore specificu è una bona conduttività termale. A conduttività termale di l'idrogenu hè 7 volte più grande di quella di l'aria. Sottu à a listessa pressione, u calore specificu di l'idrogenu hè 13.6 volte di nitrogenu è 2.72 volte di l'heliu. Dunque, paragunatu à l'altri gasi, l'idrogenu hà un assorbimentu di calore più forte è una conduttività termale.


  A velocità di diffusione di l'idrogenu hè rapida. Sicondu a lege di diffusione di gasu, a rata di diffusione di gas in liquidu hè inversamente proporzionale à a radica quadrata di u pesu molekulari di u gasu. In i tessuti liquidi o umani, a velocità di diffusione di l'idrogenu hè 3.74 volte quella di nitrogenu è 1.41 volte quella di l'helium (0.138).


  L'idrogenu trasmette u sonu rapidamente. In cundizioni standard, a velocità di trasmissione di u sonu di l'aria hè 331 m / s, quella di l'heliu hè 972 m / s, è quella di l'idrogenu hè 1286 m / s. Dunque, se a ghjente respira l'idrogenu, a so voce cambierà ovviamente, è i subacquei ponu ancu cambià a so voce quandu respira l'idrogenu è l'ossigenu.


Siconda, i pruprietà chimichi di l'idrogenu

  A pruprietà chimica di l'idrogenu hè stabile à a temperatura di l'ambienti, è a pruprietà chimica stabile hè principalmente determinata da u forte legame covalente trà i dui atomi di l'idrogenu chì custituiscenu l'idrogenu.


  L'idrogenu hè inflammable. In e cundizioni di ignizione o riscaldamentu, l'idrogenu pò facilmente reagisce cù diverse sustanzi. Quandu l'idrogenu puru hè ignitu, pò brusgià in silenziu, emettendu una fiamma blu chjaru, liberandu calore è generà acqua. Se un beaker seccu è friddu hè cupartu nantu à a fiamma, gocce d'acqua ponu esse vistu nantu à u muru di u beaker. U intervallu di cuncentrazione à quale l'idrogenu brusgia hè 4-74%. S'ellu hè più bassu o più altu di sta cuncentrazione, ùn brusgiarà o splode ancu sottu pressione alta. In l'ambiente di l'ossigenu, a cuncentrazione di combustione di l'idrogenu varieghja da 4% à 94%. Quandu a cuncentrazione di l'ossigenu hè più bassu di 4%, ancu in cundizioni di pressione assai alta, a mistura di l'idrogenu è l'ossigenu ùn brusgià micca. A ghjente pò aduprà sta caratteristica di l'idrogenu per l'immersione, è ponu ancu aduprà queste caratteristiche di l'idrogenu per cuncepisce l'equipaggiu per a respirazione sicura di l'idrogenu.


  L'idrogenu hà riducibilità. A pruprietà chimica di l'idrogenu hè attiva, è reagisce cù l'ossigenu per pruduce l'acqua, chì hè propensu à a combustione è a splusione. A combustione hè ancu l'incarnazione di a reducibilità di l'idrogenu, chì hè determinata da a natura di l'ossigenu chì riduce l'idrogenu. L'idrogenu pò reagisce micca solu cù l'ossigenu, ma ancu cù l'ossigenu in certi composti. Per esempiu, passendu l'idrogenu per l'oxidu di cobre caldu, u ramu metallicu rossu pò esse acquistatu, mentre chì l'acqua hè generata. In questa reazzione, l'idrogenu piglia l'ossigenu da l'oxidu di cobre è genera l'acqua; L'ossidu di cobre perde l'ossigenu è hè ridutta à u ramu rossu, chì prova chì l'idrogenu hà riducibilità è hè un bonu agentu reduccione. L'idrogenu pò ancu riduce l'altri ossidi di metalli, cum'è u triossidu di tungstenu, l'ossidu ferroferric, l'ossidu di piombo è l'ossidu di zincu.

主 图 -14

  Ancu l'idrogenu hà riducibilità, ùn significa micca chì l'idrogenu hà e stesse proprietà in suluzione o urganismu. Per esempiu, a combustione di l'idrogenu è l'ossigenu richiede chì a cuncentrazione di l'idrogenu sia sopra u 4% è u puntu di ignizione sia 400 ℃. In l'ambiente umanu, ancu in l'ambiente di l'idrogenu puru, a cuncentrazione di l'idrogenu dissoluta hè solu 1.8%. Tuttavia, postu chì a temperatura di u corpu hè solu 37 ℃, sta cundizione hè luntanu da a cundizione induve l'idrogenu è l'ossigenu reagiscenu, cusì l'idrogenu è l'ossigenu ùn ponu micca reagisce in u corpu umanu. Questu hè u mutivu impurtante perchè a ghjente hà utilizatu l'idrogenu cum'è gas inerte fisiulogicu per un bellu pezzu.


  L'idrogenu ùn hè micca solu riducente, ma ancu oxidante. L'idrogenu hè una molécula diatomica formata covalentemente da l'atomi di l'idrogenu, è ogni atomu di l'idrogenu pò ottene un elettrone per furmà ioni d'idrogenu negativu. Sta situazione pò esse vistu in a reazzione cù metalli riduzzione forte, è u so effettu hè simili à u cloru. In stu tipu di reazzione, l'idrogenu hè un oxidante, chì pò oxidize metalli in ioni metalli. Strictly speaking, u pruduttu di a reazzione trà l'idrogenu è u metallu hè l'idruru, chì hè carattarizatu da una forte reducibilità è hè assai faciule di reagisce cù l'acqua per liberà una grande quantità di l'idrogenu.