Частина 2. Властивості елементів та їх сполук

1. Гідроґен та сполуки гідрогену

Історія відкриття та походження назви. Загальна характеристика Гідроґену. Проблема розміщення Гідроґену в Періодичній системі хімічних елементів. Властивості Гідроґену, характерні як для елементів-неметалів (легкий аналог галоґенів), так і для елементів-металів (легкий аналог лужних елементів). Особливості будови атома Гідроґену. Ізотопи Гідроґену – Протій, Дейтерій і Тритій. Радіоактивність Тритію. Енергія йонізації і спорідненості до електрону атома Гідроґену. Валентність і ступінь оксидації атому.

Розповсюдженість та форми знаходження Гідроґену в природі. Вміст Гідрогену в космосі.

Лабораторні і промислові способи отримання водню. Зберігання водню. Металгідридні батареї. Отримання дейтерію і тритію.

Фізичні властивості водню. Розчинність у воді та неполярних розчинниках. Фізико-хімічні властивості ізотопів Гідрогену. Рідкий водень. Модифікації молекули Н₂: орто- і пара-водень. Орто- і пара-дейтерій. Антиводень. Металічний водень.

Хімічні властивості. Молекулярний і атомарний Гідроґен. Йонізовані форми Гідроґену (Н⁺, Н^-, Н₂⁺, Н₃⁺, кластерні частинки Н_n⁺). Особливі властивості йону Н⁺. Йон гідроксонію Н_3­О⁺. Гідроґен як відновник і як оксидник. Взаємодія водню з металами і неметалами. Радикальний механізм взаємодії водню з хлором. Вибух гримучого газу. Гідрування ненасичених орґанічних сполук. Координаційна хімія Гідроґену.

Гідриди як сполуки Гідроґену з металами і неметалами. Типи гідридів: йонні (солеподібні), ковалентні, металоподібні (гідриди перехідних металів). Природа хімічних зв'язків у них. Гідриди з трицентровим зв'язком. Розчинність водню в металах. Хімічні акумулятори водню (сплав "лантан-нікель-5"). Фізичні і хімічні властивості гідридів. Отримання і застосування гідридів.

Вода як найважливіша сполука Гідроґену. Розповсюдження води в природі та її запаси. Роль води в біосфері і в геосфері. Склад природної води. Будова молекули води. Схема молекулярних орбіталей молекули Н₂О. Асоціація молекул води за рахунок водневих зв'язків. Ланцюгова реакція синтезу води. Розкладання води під дією радіації. Аномальні властивості води. Фізичні і хімічні властивості води. Фазова діаґрама води в области низьких температур і високих тисків. Структура водних розчинів електролітів. Позитивна і неґативна гідратація. Розподіл аніонів відносно катіонів в розчинах. Про взаємозв'язок структури і кислотности водних розчинів. Структура водних розчинів неелектролітів. Гідратований електрон і протон. Протон-дефектні структури. Лід. Методи і завдання дослідження структури води і водних розчинів. Типи зв’язаної води: конституційна, ліґандна (аквакомплекси), кристалізаційна, адсорбційна. Газові гідрати (клатрати). Кристалогідрати. Ізотопні різновиди води. Важка вода, її властивості. Фізичні і хімічні властивості звичайної і важкої води. Термічний і фотохімічний розклад води. Проблеми очищення води. Основні етапи водопідготовки. Отримання хемічно чистої води.

Гідроґену пероксид. Будова молекули, термічна стійкість і кислотна дисоціація. Фізичні властивості. Способи отримання і застосування гідроґен пероксиду у техніці, технології, медицині. Оксидаційно-відновні властивості. Пероксиди металів як похідні гідроґен пероксиду (пероксосолі). Йонні та ковалентні пероксиди. Депротонування Н₂О₂. Гідропероксиди. Надпероксиди. Пероксокислоти (надкислоти) і їх солі – будова, властивості і застосування на прикладі пероксосульфатної кислоти.

Застосування Гідроґену та його сполук. Водень як перспективне пальне. Воднева енергетика. Нікель-металгіридні акумулятори. Значення ізотопів Гідроґену для ядерної техніки. Техніка безпеки при роботі з воднем.