Водород

Электронное строение 1s¹, неметалл, для которого более характерны свойства восстановителя, чем окислителя. Поэтому атом водорода в химических реакциях обычно, подобно атомам щелочных Ме, отдает свой единственный электрон, образуя катион Н⁺ (протон). Однако он может, подобно атомам галогенов, также присоединять один электрон от партнера с образованием аниона Н^- (гидрид-ион). Поэтому водород в периодической системе часто помещают в IА группу ив VIIА.

У водорода три изотопа, которые отличаются друг от друга числом нейтронов в ядрах их атомов: ¹Н – протий (легкий водород) не имеет нейтрона, ²Н или D – дейтерий (тяжелый водород) имеет один нейтрон и ³Н или Т – тритий (сверхтяжелый водород) имеет два нейтрона. Тритий радиоактивен.

Молекула водорода двухатомна – Н₂. Вследствие неполярности и большой прочности молекулы Н₂ водород при обычных условиях взаимодействует только с активными неметаллами: фтором, хлором, бромом и кислородом, которые легко, особенно на свету, образуют радикалы:

Н₂ + F₂ = 2HF; H₂ + Cl₂ + квант света = 2HCl; 2H₂ + O₂ = 2H₂O(на свету)

Эти реакции протекают по цепному механизму, с большим выделением теплоты и могут сопровождаться взрывом.

Реакции взаимодействия водорода с менее активными неметаллами происходят при нагревании и в присутствии катализаторов:

Н₂ + S = H₂S; 3H₂ + N₂ = 2NH₃ (катализатор Fe)

Водород при высоких температурах способен восстанавливать:

- некоторые Ме и неМе из их оксидов:

CuO + H₂ = Cu + H₂O; SO₂ + 2H₂ = S + 2H₂O

- высшие оксиды до низших:

CO₂ + H₂ = CO + H₂O; Fe₂O₃ + H₂ = 2FeO + H₂O.

При взаимодействии водорода с активными (щелочными или щелочноземельными) Ме он проявляет свойства окислителя, т.е. принимает электроны, образуя гидрид-анион Н^- входящий в состав солеобразных гидридов этих Ме:

2Na + H₂ = 2NaH (гидрид натрия); Ca + H₂ = CaH₂ (гидрид кальция)

Гидриды Ме, содержащие водород в степени окисления -1, являются чрезвычайно сильными восстановителями и активно взаимодействуют даже с таким слабым окислителем как вода:

NaH + H₂O = NaOH + H₂↑