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

Проверка качества оборудования

Высокое качество химического оборудования всегда было основой его длительного использования. Кроме того, даже успех любого предприятия напрямую зависит от этого.

Создание интернет-сайтов

Создание сайтов - это одно из направлений работы нашей команды и компании \"StarDesign\", которое включает в себя проектирование и создание сайтов.

Продвижение вебсайтов

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

Поставки комплектующих для химического оборудования

Китайское оборудование сегодня пользуется большим успехом во всем мире. В частности, большинство ведущих предприятий используют оборудование именно китайского производства.