BÁO CÁO MÔN HỌC HÓA VÔ CƠ
HIDRO
2010
Trường Đại Học Cần Thơ
Khoa Khoa Học Tự Nhiên
Bộ Môn Hóa
Nội Dung
1.Nguồn gốc tên gọi đặc điểm cấu tạo và các loại đồng vị
2.Đơn chất
3.Hợp chất
4.Trạng thái tự nhiên, điều chế và ứng dụng
Nguồn gốc tên gọi đặc điểm cấu tạo và các loại đồng vị
Hiđrô (trong tiếng Pháp, hydrogène, hydr-, thân từ của hydros, tiếng Hy Lạp nghĩa là "nước", và -gène, tiếng Pháp nghĩa là "sinh", có nghĩa là "sinh ra nước" khi hợp với ôxy) lần đầu tiên được Henry Cavendish phát hiện như một chất riêng biệt năm 1766. Cavendish tình cờ tìm ra nó khi thực hiện các thí nghiệm với thủy ngân và các axít. Mặc dù ông đã sai lầm khi cho rằng hiđrô là hợp chất của thủy ngân (và không phải của axít), nhưng ông đã có thể miêu tả rất nhiều thuộc tính của hiđrô rất cẩn thận. Antoine Lavoisier đặt tên cho nguyên tố này và chứng tỏ nước được tạo ra từ hiđrô và ôxy.
CẤU TẠO

Nguyên tử hiđro có kiến trúc đơn giản (1s1), gồm một electron và hạt nhân mang một đơn vị điện tích dương gọi là proton





Tỉ lệ của các đồng vị
1H D T
99,984% 0,016% 10-4%
Hiđro có ba đồng vị: proti (1H), đơteri (2H hay D) và triti (3H hay T)
Do có kiến trúc đặt biệt, nguyên tử hidro có ba khả năng
Mất electron hóa trị biến thành ion H+
H – e = H+ Ho = 1312KJ/mol
Kết hợp electron biến thành ion H- H + e = H- Ho = -67 KJ/mol
Tạo nên cặp electron chung cho liên kết cộng hóa trị

Các khả năng trên cho thấy H có một vị trí đặc biệt trong BHTH; nó vừa giống và vừa khác các kim loại kiềm và các halogen


Đơn chất
 Tính chất vật lý

 Tính chất hóa học:

Phân tử hidro với lớp vỏ điện tử của He, có độ bền lớn nên rất khó phân hủy thành nguyên tử. Quá trình phân hủy thu nhiệt
H2 = 2H ΔH0=436KJ.mol
Thể hiện tính khử khi kết hợp với á kim và nhiều oxit kim loại

- Tác dụng với oxy
2H2(k) + O2(k) = 2H2O(k) ΔH=-241,82KJ/mol
- Tác dụng với halogen
H2 + Cl2 = 2HCl (to cao)
- Tác dụng với các á kim khác
H2 + S = H2S
- Tác dụng với oxit kim loại
CuO + H2 = Cu + H2O (to cao)
Al2O3 + 3H2 = 2Al + 3H2O (to cao)
- Khi có Pt làm xúc tác, hidro có thể khử nhiều hợp chất hữu cơ tan trong các dung môi hữu cơ, khử hợp chất không no thành hợp chất no, khử andehit thành rượu. Ở áp suất cao hidro có thể đẩy một số kim loại ra khỏi dung dịch muối của chúng

Thể hiện tính oxy hóa:
Khi tác dụng với kim loại kiềm, kiềm thổ cho hidrua
H2 + 2Li = 2LiH
H2 + Ca = CaH2
 Đặc điểm
 Hidrua ion khi nóng chảy có nhiệt độ nóng chảy cao và có tính dẫn điện
 Dạng tinh thể không màu, không có độ bền cao đối với nhiệt
 Hidrua kim loại kiềm có cấu trúc lập phương của muối ăn, hidrua kim loại kiềm thổ có cấu trúc tà phương
Hợp chất
Hợp chất có số oxy hóa (-1)
Hidrua ion
Tính chất hóa học
Hidrua ion có hoạt tính hóa học rất cao, chúng phản ứng nhanh chóng và hoàn toàn với những chất nào có thể sinh H+ (là những axit yếu)

NaH + H2O = NaOH + H2
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
Hidrua ion có thể kết hợp với các hidrua khác tạo thành phức chất: NaBH4, LiAlH4
4LiH + AlCl3 = LiAlH4 + 3LiCl
 Điều chế
Đun nóng kim loại trong khí quyển
2Na + H2 = 2NaH
Ca + H2 = CaH2
Hidrua cộng hóa trị
Là những hidrua của hầu hết các nguyên tố không kim loại và nửa kim loại: SiH4, CH4 NH3 AlH3…
Là chất dễ bay hơi.
Những hidrua cộng hóa trị không bền bị nước phân hủy
SiH4 + 3H2O = H2SiO3 + 4H2,
Hidrua cộng hóa trị có tính axit hay lưỡng tính
Các hidrua bazơ và axit trong ête có thể phản ứng với nhau tạo nên phức chất tương ứng
BH3 + LiH = Li[BH4]
KH + AlH3 = K[AlH4]
Mang đặc trưng cộng hóa trị, còn phần liên kết ion rất nhỏ
Điểm khác có khả năng tạo nên những tinh thể polime rắn: B10H14, (AlH3)n, Si4H10
Hidrua kiểu kim loại

Hidro
Kim loại chuyển tiếp như
Sc Ti Cr Ag Pd
Hidrua kim loại
Dạng bột xám hay dạng khối dòn, nhưng bền về phương diện hóa học. Tất cả chúng bề ngoài có ánh kim, (giống kim loại) dẫn điện tốt (liên kết hóa học gần với kim loại)
Hợp chất có số oxy hóa +1
Hợp chất này rất phổ biến
Khí Lỏng Rắn
(HCl H2S NH3) (H2O HNO3) (H3PO4 H2SiO3)

Liên kết giữa hidro với các nguyên tố là liên kết cộng hóa trị
Tạo liên kết hiđro
Trạng thái tự nhiên, điều chế và ứng dụng
Trạng thái tự nhiên
Hidro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, chiếm một lượng lớn trong thành phần của các vì sao, các hành tinh lớn như: mộc tinh, thiên vương tinh, thổ tinh, hải vương tinh
Hidro tồn tại dưới dạng hợp chất, không ở trạng thái tụ do (trừ khí núi lửa). Các hợp chất chính của hydro là nước, đất đá (11% về khối lượng trong đất sét 1,5% ở dạng hợp chất với C có trong dầu mỏ, than đá, khí thiên nhiên và mọi sinh vật)
Điều chế
Trong công nghiệp
Hidro được điều chế bằng nhiều cách và đi từ khí thiên nhiên, gồm nhiều giai đoạn
-Đun nóng hỗn hợp metan, hơi nước, oxy 800-900C có xúc tác là Ni
CH4 + H2O + O2 = CO2 + 3 H2


800-900oC
-Phản ứng giữa than cốc và hơi nước ở nhiệt độ cao.
C + H2O = CO + H2
Trong phòng thí nghiệm

-Điện phân nước: H2 sinh ra ở cực âm, O2 sinh ra ở cực dương.
Cực dương
4 OH- - 4 e = O2 + 2H2O
Cực âm
4 H+ + 4 e = 2 H2
Cho Zn tác dụng với HCl hoặc H2SO4 loãng trong bình kíp

Zn +H2SO4 = ZnSO4 +H2

Trong phòng thí nghiệm, có thể dùng hidro có sẵn trong bình thép dựng hidro nên ở áp suất 150 – 200 atm.
Ứng dụng
 Dùng để hàn kim loại
 Dùng để điều chế một số kim loại: Ni, Fe, W
 Hidro làm pin nhiên liệu
 Dùng làm nhiên liệu cho xe,máy bay
Pin nhiên liệu Hidro
Điện thoại sử dụng pin làm bằng Hidro
Pin làm từ hidro lỏng để sử dụng cho các thiết bị kĩ thuật số
Máy bay bay bằng nhiên liệu Hidro
Xe sử dụng nhiên liệu Hidro
Thank you for
your attention
Good bye