Карта сайтаНа главнуюОбратная связь









Rambler's Top100



Водород



Водород
— первый элемент периодической системы элементов. Широко распространён в природе. Катион (и ядро) самого распространённого изотопа водорода 1H — протон. Свойства ядра 1H позволяют широко использовать ЯМР-спектроскопию в анализе органических веществ.

Некоторые изотопы водорода имеют собственные названия: ¹H — протий (Н), 2H — дейтерий (D) и 3H — тритий (T)

Простое вещество водород — H2 — лёгкий бесцветный газ. Горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, палладии, платине.

История

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Знаменитый английский физик и химик Г. Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик А. Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.

Происхождение названия

Лавуазье дал водороду название hydrogène (от греческого hydor — вода и gennao — рождаю) — «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году.

Химические свойства

Молекула водорода состоит из двух атомов. Химическая связь в молекуле водорода — ковалентная неполярная, так как образована атомами с одинаковой электроотрицательностью (атомами одного вида). Общая связывающая электронная пара находится в середине между ядрами взаимодействующих атомов. Благодаря обобщению электронов молекула водорода более энергетически устойчива, чем отдельные атомы водорода.


Химическая связь в молекуле водорода прочная: чтобы разорвать все молекулы водорода в 1 моль простого вещества, необходимо затратить энергию в 436 кДж, поэтому активность молекулярного водорода при обычной температуре мала. Для разрыва связи требуется активация молекулы — необходимы повышение температуры, электрическая искра, свет.

Для водорода характерны следующие реакции с простыми веществами (с Al, B, Si, P соединения водорода получают косвенным путём):

Взаимодействие с неметаллами

При поджигании или в присутствии платинового катализатора реагирует с кислородом

O2 + 2H2

Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом.

При нагревании водород обратимо взаимодействует с серой:

S + H2
H2S

С азотом — при нагревании, повышенном давлении и в присутствии катализатора (железо):

N2 + 3H2
2NH3

С галогенами образует галогеноводороды: F2 + H2
2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре, Cl2 + H2
2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

C + 2H2
CH4

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами

Водород образует с активными металлами гидриды:

Na + H2
2NaH

Ca + H2
CaH2

Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

CaH2 + 2H2O Ca(OH)2 + 2H2


Взаимодействие с оксидами металлов (как правило, d-элементов)

Оксиды восстанавливаются до металлов:

CuO + H2
Cu + H2O

Fe2O3 + 3H2 2Fe + 3H2O


WO3 + 3H2 W + 3H2O

Гидрирование органических соединений

При действии водорода на ненасыщенные углеводороды в присутствии никелевого катализатора и повышенной температуре происходит реакция гидрирования:

CH2=CH2 + H2
CH3-CH3

Водород восстанавливает альдегиды до спиртов:

CH3CHO + H2
C2H5OH

Геохимия водорода

Водород — основной строительный материал вселенной. Это самый распространённый элемент, и все элементы образуются из него в результате термоядерных и ядерных реакций.

На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем, гигантскими планетами и первичными метеоритами, из чего следует, что во время образования Земля была значительно дегазирована и водород вместе с другими летучими элементами покинул планету во время аккреции или вскоре после неё.

Свободный водород H2 относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах.

В состав минералов водород может входить в виде иона аммония, гидроксил-иона и кристаллической воды.

В атмосфере водород непрерывно образуется в результате разложения воды солнечным излучением. Он мигрирует в верхние слои атмосферы и улетучивается в космос.

Применение

Водород используют при синтезе аммиака NH3, хлороводорода HCl, метанола СН3ОН, при гидрокрекинге (крекинге в атмосфере водорода) природных углеводородов, как восстановитель при получении некоторых металлов. Гидрированием природных растительных масел получают твёрдый жир — маргарин. Жидкий водород находит применение как ракетное топливо, а также как хладагент. Смесь кислорода с водородом используют при газосварке.

Одно время высказывалось предположение, что в недалёком будущем основным источником получения энергии станет реакция горения водорода, и водородная энергетика вытеснит традиционные источники получения энергии (уголь, нефть и др.). При этом предполагалось, что для получения водорода в больших масштабах можно будет использовать электролиз воды. Электролиз воды — довольно энергоёмкий процесс, и в настоящее время получать водород электролизом в промышленных масштабах невыгодно. Но ожидалось, что электролиз будет основан на использовании среднетемпературной (500—600 °C) теплоты, которая в больших количествах возникает при работе атомных электростанций. Эта теплота имеет ограниченное применение, и возможности получения с её помощью водорода позволили бы решить как проблему экологии (при сгорании водорода на воздухе количество образующихся экологически вредных веществ минимально), так и проблему утилизации среднетемпературной теплоты.

Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки.

2H2O, реакция протекает со взрывом.

О Компании

Поставки химического оборудования из Китая

Компания не может успешно функционировать, если в ней не будет качественного оборудования или различного рода узлов.

Переводчики в Китае

Уже давно не секрет, что китайский язык – один из самых сложных на планете. Разговорный китайский отличается огромным количеством разнообразных диалектов, которые местами кардинально разные.

Сертификация химического оборудования из Китая

На территории большинства стран действует закон «О сертификации продукции». Таким образом, во время оформления товара на импорт присутствует потребность обязательно показывать сертификаты соответствия в таможенные органы.

Продвижение вебсайтов

Сайт - это маркетинговый инструмент. Цель сайта - приносить прибыль, именно поэтому недостаточно просто его сделать. Сайт надо еще раскрутить...