Водорода оксид: описание вещества, получение, свойства

Что собой представляет кислородное соединение водорода? Оксид данного элемента обладает определенными физическими и химическими свойствами. Попробуем понять двойственность признаков данного соединения и выявить его отличительные характеристики.

Определение

Самым важным и распространенным на нашей планете веществом является именно кислородное соединение водорода. Оксид его знаком нам в качестве обычной воды. Сложно представить себе какое-то иное соединение, которое имеет такое же значение для живых организмов. Оксидами принято называть бинарные соединения, в составе которых есть кислород. Важным условием при этом является расположение кислорода в конце химической формулы.

Классификация

В настоящее время выделяют три группы оксидов. Основными считают кислородные соединения, которые образованы металлами, имеющими низкую валентность (один или два). В качестве исключений из общего правила можно рассмотреть оксиды бериллия и цинка. Несмотря на то что валентность этих металлов равна двум, их кислородные соединения относят к амфотерным оксидам. Особенностью амфотерных соединений считают их взаимодействие с кислотами и щелочами. Двойственные свойства также проявляют оксиды металлов, имеющих валентность три.

Кислотные оксиды образуются неметаллами, а также металлами с валентностью от четырех до семи. К какой группе относится соединение водорода? Оксид данного элемента проявляет двойственные химические свойства, поэтому считается амфотерным соединением.

Получение в лаборатории

Восстановление оксидов водородом является одним из способов получения воды. Данный процесс используется в промышленности для переработки металлолома, выделения из него черных и цветных металлов. Гидрирование относится к термическому и каталитическому процессу, одним из продуктов которого является жидкая вода.

Распространенность в природе

Есть ли в природе данное соединение водорода? Оксид этого неметалла присутствует в газообразном виде в составе воздуха, в твердом состоянии он находится в ледниках. Жидкая форма данного оксида - обычная вода, с которой знаком каждый человек. По праву именно этот оксид считают самым распространенным на Земле веществом, обеспечивающим протекание всех биологических и химических процессов, происходящих в живой природе.

Физические свойства и особенности строения

При нормальных условиях вода является бесцветной жидкостью, не имеющей вкуса и запаха. Данное вещество считается отличным полярным растворителем, поэтому многие процессы протекают именно в водной среде. Температура ее кипения составляет 100 градусов. При нулевой же температуре вода превращается в лед. Данное соединение имеет дипольное строение, а объяснить это можно особенностями молекулы. Так как у кислорода остаются незадействованными две электронные пары, в оксиде sp3 гибридное состояние имеет атом кислорода, величина валентного угла составляет 110 градусов.

Химические свойства

С какими веществами вступает в реакцию оксид водорода? Химическое уравнение, отражающее реакцию между водой и кислотными оксидами, предполагает образование кислот. Исключением из общего правила является оксид кремния - с ним не реагирует оксид водорода. Уравнение реакции между кислородным соединением активного металла и водой представлено в виде: СаО+Н₂О=Са(ОН)₂

Конечным продуктом такого взаимодействия является щелочь.

Помимо реакций с оксидами, вода способна к взаимодействию с металлами. Щелочные металлы (без нагревания) образуют щелочь, при этом образуется и газообразный водород.

Металлы средней активности (при нагревании) образуют в реакции с водой оксид и водород. Малоактивные металлы, которые располагаются в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, не способны взаимодействовать с водой.

Последовательность лабораторного получения воды может быть представлена в следующем виде: водород-оксид. Реакция, протекающая в этом случае, является экзотермической и сопровождается выделением большого количества тепловой энергии. Конечным продуктом ее является оксид водорода. Уравнение реакции имеет вид: 2Н₂+О₂=2Н₂О

Дипольное строение молекулы воды объясняет возможность образования этим неорганическим соединением водородных связей, имеющих ковалентный характер. У этого соединения самое высокое значение теплопроводности, поэтому именно вода является тем веществом, которое применяют в отопительных системах.

Биологическое значение

Невозможно представить жизнь человека без воды. Этот универсальный растворитель нужен не только в химической лаборатории. Каждую секунду в живых существах осуществляются сложные биохимические процессы. Вода не только является активным участником многих синтезов, но и выступает в качестве побочного продукта многих из них. За шестьдесят лет своего существования, человек пропускает через свой организм около 50 тонн этого уникального неорганического вещества.

Оксид водорода нашел применение во многих сферах промышленной деятельности человека. Данное соединение незаменимо в медицине, востребовано в сельском хозяйстве.

Например, в теплоэнергетике описываемое химическое соединение является рабочим телом и основным теплоносителем. Электрические станции, базирующиеся на нем, расходуют до 40 кубических метров воды за одну секунду. К примеру, для полного охлаждения конденсатора гидротурбины, необходимо до десяти тысяч кубических метров оксида водорода. В металлургической отрасли вода применяется в качестве охлаждающего вещества для основного оборудования, используются и ее физические характеристики, например высокая теплопроводность.

В химической отрасли она востребована как хороший растворитель, а также отличное «транспортное средство» для перемещения реагентов из одного технологического препарата в другой.

Отметим, что и вывод жидких производственных отходов также осуществляется в виде суспензий и эмульсий. Сложно достоверно оценить те объемы оксида водорода, которые идут на бытовые и промышленные нужды.

В медицине вода - это отличный растворитель, вещество для гигиены и санитарии, лекарственное средство. Она обеспечивает перенос питательных веществ к растениям, является активным участником фотосинтеза, регулятором температуры живых существ. В быту данное химическое соединение необходимо и для приготовления пищи, и для вывода продуктов жизнедеятельности человека. Именно поэтому так важно, чтобы питьевая вода, используемая людьми, отвечала всем требованиям, не содержала вредных для здоровья человека примесей.

Кстати, среди многочисленных существ, которые обитают на нашей планете, не нуждаются в воде только вирусы.