GIÁO TRÌNH HÓA HỌC CÁC NGUYÊN TỐ KHÔNG CHUYỂN TIẾP VÀ CHUYỂN TIẾP - NGUYỄN HỮU KHÁNH HƯNG, HUỲNH THỊ KIỀU XUÂN

7.3. Đơn chất
7.3.1. Cấu trúc và lý tính
1. Hydrogen chỉ có một điện tử nên nó tạo thành các phân tử nhị nguyên tử H với năng lượng liên kết
2
lớn:
2H → H
2
ΔH 0 = –431 kJ/mol
2. Hydrogen rắn có mạng tinh thể van der Waals với cấu trúc lục phương.
3. Do phân tử H
2
không phân cực và thể tích phân tử rất nhỏ nên hydrogen có nhiệt độ nóng chảy và
nhiệt độ sôi rất thấp: T
nc
= −259,1 0 C; T
s
= −252,6 0 C.
4. Hydrogen có tốc độ khuyếch tán lớn, ít tan trong nước và các dung môi.
5. Ở điều kiện thường, hydrogen là một chất khí không màu và không mùi.
7.3.2. Hóa tính
1. Do liên kết H−H bền vững nên hydrogen kém hoạt động ở nhiệt độ thường. Hoạt tính tăng lên rõ rệt ở
nhiệt độ cao.
2. Hydrogen mới điều chế ra được gọi là hydrogen mới sinh có thể ở trạng thái nguyên tử H• hay ở trạng
thái kích thích H
2
* nên có hoạt tính rất cao.
3. Hydrogen mới sinh có thể phản ứng với các đơn chất như N
2
, S, P, As,… cũng như khử nhiều hợp
chất ngay ở nhiệt độ thường như MnO
4
–
về Mn
2+
, H2 SO
3
về H
2
S, Cr
2
O
7
2–
về Cr
3+
, NO3
−
về NH4
+
,…
a. Tính oxi hóa
1. Tính oxi hóa chỉ thể hiện khi phản ứng với các kim loại hoạt động để về số oxi hóa −1:
2Na + H
2
→ 2NaH
b. Tính khử
1. Hydrogen thể hiện tính khử khi phản ứng với các không kim loại và các chất oxi hóa.
2. Ở nhiệt độ thường hydrogen chỉ phản ứng được với fluor:
F
2
+ H
2
→ 2HF
3. Khi kích thích bằng bức xạ hay đun nóng có xúc tác thì hydrogen phản ứng với nhiều không kim loại
khác như Cl
2
, Br
2
, I
2
, O
2
, N
2
, S,…
O
2
+ H
2
H 2O
4. Ở nhiệt độ cao, hydrogen phản ứng được với các oxid của kim loại kém hoạt động:
CuO + H Cu + H⎯→⎯Δ O
2 2
5. Trong dung dịch, tính khử của H
2
rất yếu:
2H + + 2e − → H
2
E 0 = 0,000V
88