Pembentukan hidrogen. Berbagai bentuk hidrogen

Unsur kimia yang paling umum di alam semesta adalah hidrogen. Ini adalah semacam titik acuan, karena dalam tabel periodik nomor atomnya sama dengan satu. Umat ​​manusia berharap dapat belajar lebih banyak tentang dia sebagai salah satu yang paling mungkin Kendaraan di masa depan. Hidrogen adalah elemen paling sederhana, paling ringan, paling umum, berlimpah di mana-mana - tujuh puluh lima persen dari total massa materi. Itu ada di bintang mana pun, terutama banyak hidrogen di raksasa gas. Perannya dalam reaksi fusi bintang adalah kuncinya. Tanpa hidrogen, tidak ada air, yang berarti tidak ada kehidupan. Semua orang ingat bahwa molekul air mengandung satu atom oksigen, dan dua atom di dalamnya adalah hidrogen. Ini adalah rumus terkenal H2O.

Bagaimana kita menggunakannya?

Menemukan hidrogen pada tahun 1766 Henry Cavendish ketika menganalisis reaksi oksidasi logam. Setelah beberapa tahun pengamatan, ia menyadari bahwa dalam proses pembakaran hidrogen, air terbentuk. Sebelumnya, para ilmuwan mengisolasi elemen ini, tetapi tidak menganggapnya independen. Pada tahun 1783, hidrogen diberi nama hidrogen (diterjemahkan dari bahasa Yunani "hydro" - air, dan "gen" - untuk melahirkan). Unsur yang menghasilkan air adalah hidrogen. Ini adalah gas yang rumus molekulnya adalah H2. Jika suhu mendekati suhu kamar dan tekanannya normal, elemen ini tidak terlihat. Hidrogen bahkan tidak dapat ditangkap oleh indera manusia - tidak berasa, tidak berwarna, tidak berbau. Tetapi di bawah tekanan dan pada suhu -252,87 C (sangat dingin!) Gas ini mencair. Beginilah cara penyimpanannya, karena dalam bentuk gas membutuhkan lebih banyak ruang. Ini adalah hidrogen cair yang digunakan sebagai bahan bakar roket.

Hidrogen dapat menjadi padat, logam, tetapi untuk ini, diperlukan tekanan ultra-tinggi, dan inilah yang sedang dilakukan oleh para ilmuwan, fisikawan, dan ahli kimia paling terkemuka sekarang. Sudah sekarang elemen ini berfungsi sebagai bahan bakar alternatif untuk transportasi. Menerapkannya mirip dengan cara kerja mesin. pembakaran internal: Ketika hidrogen dibakar, banyak energi kimianya dilepaskan. Metode untuk membuat sel bahan bakar berdasarkan itu juga telah dikembangkan secara praktis: ketika dikombinasikan dengan oksigen, terjadi reaksi, dan melalui ini, air dan listrik terbentuk. Ada kemungkinan bahwa transportasi akan segera "beralih" alih-alih bensin ke hidrogen - banyak pembuat mobil tertarik untuk membuat bahan alternatif yang mudah terbakar, dan ada beberapa keberhasilan. Tapi mesin hidrogen murni masih di masa depan, ada banyak kesulitan. Namun, keuntungannya adalah bahwa pembuatan tangki bahan bakar dengan hidrogen padat sedang berjalan lancar, dan para ilmuwan dan insinyur tidak akan mundur.

Informasi dasar

Hidrogenium (lat.) - hidrogen, nomor seri pertama dalam tabel periodik, dilambangkan dengan H. Atom hidrogen memiliki massa 1,0079, itu adalah gas yang tidak memiliki kondisi normal tidak berasa, tidak berbau, tidak berwarna. Ahli kimia sejak abad keenam belas telah menggambarkan gas yang mudah terbakar tertentu, yang menunjukkannya dengan cara yang berbeda. Tetapi ternyata untuk semua orang dalam kondisi yang sama - ketika asam bekerja pada logam. Hidrogen, bahkan oleh Cavendish sendiri, selama bertahun-tahun hanya disebut "udara yang mudah terbakar". Baru pada tahun 1783, Lavoisier membuktikan bahwa air memiliki komposisi yang kompleks, melalui sintesis dan analisis, dan empat tahun kemudian ia memberi "udara yang mudah terbakar" nama modernnya. Akar dari ini kata majemuk digunakan secara luas ketika perlu untuk memberi nama senyawa hidrogen dan proses apa pun yang melibatkannya. Misalnya hidrogenasi, hidrida dan sejenisnya. Dan nama Rusia diusulkan pada tahun 1824 oleh M. Solovyov.

Di alam, distribusi elemen ini tidak ada bandingannya. Di litosfer dan hidrosfer kerak bumi, massanya adalah satu persen, tetapi atom hidrogen sebanyak enam belas persen. Air yang paling umum di Bumi, dan 11,19% menurut beratnya adalah hidrogen. Juga, pasti ada di hampir semua senyawa yang membentuk minyak, batu bara, semua gas alam, tanah liat. Ada hidrogen di semua organisme tumbuhan dan hewan - dalam komposisi protein, lemak, asam nukleat, karbohidrat dan sebagainya. Keadaan bebas untuk hidrogen tidak khas dan hampir tidak pernah terjadi - sangat sedikit dalam gas alam dan vulkanik. Jumlah hidrogen yang sangat dapat diabaikan di atmosfer - 0,0001%, dalam hal jumlah atom. Di sisi lain, seluruh aliran proton mewakili hidrogen di ruang dekat Bumi, yang membentuk sabuk radiasi bagian dalam planet kita.

Ruang angkasa

Di luar angkasa, tidak ada unsur yang umum seperti hidrogen. Volume hidrogen dalam komposisi unsur-unsur Matahari lebih dari setengah massanya. Kebanyakan bintang membentuk hidrogen dalam bentuk plasma. Bagian utama dari berbagai gas nebula dan medium antarbintang juga terdiri dari hidrogen. Itu hadir di komet, di atmosfer sejumlah planet. Secara alami, tidak dalam bentuk murni, - kemudian sebagai H 2 bebas, kemudian sebagai metana CH 4, kemudian sebagai amonia NH 3, bahkan sebagai air H 2 O. Sangat sering terdapat radikal CH, NH, SiN, OH, PH dan sejenisnya. Sebagai aliran proton, hidrogen adalah bagian dari sel radiasi sinar matahari dan sinar kosmik.

Dalam hidrogen biasa, campuran dua isotop stabil adalah hidrogen ringan (atau protium 1 H) dan hidrogen berat (atau deuterium - 2 H atau D). Ada isotop lain: tritium radioaktif - 3 H atau T, jika tidak - hidrogen superberat. Dan juga 4 N yang sangat tidak stabil. Di alam, senyawa hidrogen mengandung isotop dalam proporsi seperti itu: ada 6800 atom protium per atom deuterium. Tritium terbentuk di atmosfer dari nitrogen, yang dipengaruhi oleh neutron sinar kosmik, tetapi dapat diabaikan. Apa yang dimaksud dengan nomor massa isotop? Angka tersebut menunjukkan bahwa inti protium hanya memiliki satu proton, sedangkan deuterium tidak hanya memiliki satu proton, tetapi juga sebuah neutron dalam inti atom. Tritium memiliki dua neutron dalam nukleus untuk satu proton. Tetapi 4 N mengandung tiga neutron per proton. Oleh karena itu, sifat fisik dan kimia isotop hidrogen sangat berbeda dibandingkan dengan isotop semua elemen lainnya - perbedaan massa terlalu besar.

Struktur dan sifat fisik

Dalam hal struktur, atom hidrogen adalah yang paling sederhana dibandingkan dengan semua elemen lainnya: satu nukleus - satu elektron. Potensi ionisasi - energi ikat inti dengan elektron - 13,595 elektron volt (eV). Justru karena kesederhanaan struktur inilah atom hidrogen cocok sebagai model dalam mekanika kuantum ketika diperlukan untuk menghitung tingkat energi atom yang lebih kompleks. Dalam molekul H2, ada dua atom yang dihubungkan oleh ikatan kovalen kimia. Energi peluruhannya sangat tinggi. Atom hidrogen dapat dibentuk dalam reaksi kimia, seperti seng dan asam klorida. Namun, interaksi dengan hidrogen praktis tidak terjadi - keadaan atom hidrogen sangat pendek, atom segera bergabung kembali menjadi molekul H2.

Dari sudut pandang fisik, hidrogen lebih ringan dari semua zat yang diketahui - lebih dari empat belas kali lebih ringan dari udara (ingat terbang menjauh balon udara pada hari libur - di dalam mereka hanya memiliki hidrogen). Namun, helium dapat mendidih, mencair, meleleh, mengeras, dan hanya helium yang mendidih dan meleleh pada suhu yang lebih rendah. Sulit untuk mencairkannya, Anda membutuhkan suhu di bawah -240 derajat Celcius. Tetapi memiliki konduktivitas termal yang sangat tinggi. Itu hampir tidak larut dalam air, tetapi logam berinteraksi sempurna dengan hidrogen - ia larut di hampir semua, terutama di paladium (8 ratus lima puluh volume dihabiskan untuk satu volume hidrogen). Hidrogen cair ringan dan cair, dan ketika dilarutkan dalam logam, ia sering menghancurkan paduan karena interaksi dengan karbon (baja, misalnya), difusi, dekarbonisasi terjadi.

Sifat kimia

Dalam senyawa, sebagian besar, hidrogen menunjukkan keadaan oksidasi (valensi) +1, seperti natrium dan logam alkali lainnya. Dia dianggap sebagai analog mereka, berdiri di kepala kelompok pertama sistem Mendeleev. Tetapi ion hidrogen dalam hidrida logam bermuatan negatif, dengan keadaan oksidasi -1. Juga, elemen ini dekat dengan halogen, yang bahkan dapat menggantikannya dalam senyawa organik. Ini berarti bahwa hidrogen juga dapat dikaitkan dengan kelompok ketujuh dari sistem Mendeleev. Dalam kondisi normal, molekul hidrogen tidak berbeda dalam aktivitasnya, hanya bergabung dengan non-logam yang paling aktif: baik dengan fluor, dan jika ringan, dengan klorin. Tetapi ketika dipanaskan, hidrogen menjadi berbeda - ia bereaksi dengan banyak elemen. Hidrogen atom, dibandingkan dengan hidrogen molekuler, sangat aktif secara kimiawi, sehingga air terbentuk sehubungan dengan oksigen, dan energi serta panas dilepaskan di sepanjang jalan. Pada suhu kamar, reaksi ini sangat lambat, tetapi ketika dipanaskan di atas lima ratus lima puluh derajat, terjadi ledakan.

Hidrogen digunakan untuk mereduksi logam, karena menghilangkan oksigen dari oksidanya. Dengan fluor, hidrogen membentuk ledakan bahkan dalam kegelapan dan pada suhu minus dua ratus lima puluh dua derajat Celcius. Klorin dan brom mengeksitasi hidrogen hanya ketika dipanaskan atau diterangi, dan yodium hanya ketika dipanaskan. Hidrogen dan nitrogen membentuk amonia (ini adalah bagaimana kebanyakan pupuk dibuat). Ketika dipanaskan, ia sangat aktif berinteraksi dengan belerang, dan hidrogen sulfida diperoleh. Dengan telurium dan selenium sulit untuk menyebabkan reaksi hidrogen, tetapi dengan karbon murni reaksi terjadi pada suhu yang sangat tinggi, dan metana diperoleh. Dengan karbon monoksida, hidrogen membentuk berbagai senyawa organik, tekanan, suhu, pengaruh katalis di sini, dan semua ini sangat penting secara praktis. Secara umum, peran hidrogen, serta senyawanya, sangat besar, karena memberikan sifat asam pada asam protik. Ikatan hidrogen terbentuk dengan banyak unsur, mempengaruhi sifat-sifat senyawa anorganik dan organik.

Mendapatkan dan menggunakan

Hidrogen diperoleh pada skala industri dari gas alam - mudah terbakar, oven kokas, gas penyulingan minyak. Bisa juga dengan elektrolisis dimana listrik tidak terlalu mahal. Namun, metode yang paling penting dari produksi hidrogen adalah reaksi katalitik dari hidrokarbon, sebagian besar metana, dengan uap air, ketika konversi diperoleh. Metode oksidasi hidrokarbon dengan oksigen juga banyak digunakan. Ekstraksi hidrogen dari gas alam adalah cara termurah. Dua lainnya adalah penggunaan gas oven kokas dan gas kilang - hidrogen dilepaskan ketika komponen lainnya dicairkan. Mereka lebih mudah dicairkan, dan untuk hidrogen, seperti yang kita ingat, Anda membutuhkan -252 derajat.

Hidrogen peroksida sangat populer. Perawatan dengan larutan ini sangat sering digunakan. Rumus molekul H 2 O 2 tidak mungkin disebutkan oleh jutaan orang yang ingin menjadi pirang dan mencerahkan rambut mereka, serta mereka yang menyukai kebersihan di dapur. Bahkan mereka yang merawat goresan karena bermain dengan anak kucing seringkali tidak menyadari bahwa mereka menggunakan perawatan hidrogen. Tapi semua orang tahu ceritanya: sejak 1852, hidrogen untuk waktu yang lama digunakan dalam aeronautika. Pesawat yang ditemukan oleh Henry Giffard didasarkan pada hidrogen. Mereka disebut zeppelin. Zeppelin dipaksa keluar dari langit oleh perkembangan pesat konstruksi pesawat. Pada tahun 1937, terjadi kecelakaan besar ketika kapal udara Hindenburg terbakar. Setelah kejadian ini, zeppelin tidak pernah digunakan lagi. Tetapi pada akhir abad kedelapan belas, penyebaran balon diisi dengan hidrogen ada di mana-mana. Selain produksi amonia, saat ini hidrogen dibutuhkan untuk pembuatan metil alkohol dan alkohol lainnya, bensin, minyak bakar berat terhidrogenasi dan bahan bakar padat. Anda tidak dapat melakukannya tanpa hidrogen saat mengelas, saat memotong logam - itu bisa berupa oksigen-hidrogen dan atom-hidrogen. Dan tritium dan deuterium memberi kehidupan pada energi nuklir. Ini, seperti yang kita ingat, isotop hidrogen.

Neumyvakin

Hidrogen sebagai unsur kimia sangat baik sehingga mau tidak mau memiliki penggemarnya sendiri. Ivan Pavlovich Neumyvakin - doktor ilmu kedokteran, profesor, pemenang Hadiah Negara dan banyak lagi gelar dan penghargaan, di antaranya. Sebagai dokter pengobatan tradisional, ia dinobatkan sebagai penyembuh rakyat terbaik di Rusia. Dialah yang mengembangkan banyak metode dan prinsip rendering perawatan medis astronot dalam penerbangan. Dialah yang menciptakan rumah sakit unik - rumah sakit di atas kapal luar angkasa. Pada saat yang sama ia adalah koordinator negara bagian untuk pengobatan kosmetik. Ruang dan kosmetik. Kecintaannya pada hidrogen tidak ditujukan untuk menghasilkan banyak uang, seperti yang sekarang terjadi dalam pengobatan rumah tangga, tetapi sebaliknya, untuk mengajari orang cara menyembuhkan apa pun dari obat yang benar-benar murah, tanpa kunjungan tambahan ke apotek.

Dia mempromosikan pengobatan dengan obat yang ada di setiap rumah. Ini adalah hidrogen peroksida. Anda dapat mengkritik Neumyvakin sebanyak yang Anda suka, ia masih akan bersikeras sendiri: ya, memang, secara harfiah semuanya dapat disembuhkan dengan hidrogen peroksida, karena memenuhi sel-sel internal tubuh dengan oksigen, menghancurkan racun, menormalkan asam dan basa keseimbangan, dan dari sini jaringan diregenerasi, seluruh tubuh diremajakan organisme. Belum ada yang melihat siapa pun yang disembuhkan dengan hidrogen peroksida, apalagi diperiksa, tetapi Neumyvakin mengklaim bahwa menggunakan obat ini, Anda dapat sepenuhnya menyingkirkan penyakit virus, bakteri dan jamur, mencegah perkembangan tumor dan aterosklerosis, mengalahkan depresi, meremajakan tubuh dan tidak pernah sakit SARS dan pilek.

Obat mujarab

Ivan Pavlovich yakin bahwa dengan penggunaan yang tepat dari obat sederhana ini dan dengan semua instruksi sederhana, Anda dapat mengalahkan banyak penyakit, termasuk yang sangat serius. Daftarnya sangat banyak: dari penyakit periodontal dan tonsilitis hingga infark miokard, stroke, dan diabetes. Hal-hal sepele seperti sinusitis atau osteochondrosis menjauh dari sesi perawatan pertama. Bahkan tumor kanker ketakutan dan lari dari hidrogen peroksida, karena sistem kekebalan dirangsang, kehidupan tubuh dan pertahanannya diaktifkan.

Bahkan anak-anak dapat diperlakukan dengan cara ini, kecuali bahwa lebih baik bagi wanita hamil untuk tidak menggunakan hidrogen peroksida untuk sementara waktu. Juga tidak disarankan metode ini orang dengan transplantasi organ karena kemungkinan ketidakcocokan jaringan. Dosis harus diperhatikan dengan ketat: dari satu tetes hingga sepuluh, tambahkan satu setiap hari. Tiga kali sehari (tiga puluh tetes larutan hidrogen peroksida tiga persen per hari, wow!) setengah jam sebelum makan. Anda dapat memasukkan larutan secara intravena dan di bawah pengawasan dokter. Terkadang hidrogen peroksida digabungkan untuk efek yang lebih efektif dengan obat lain. Di dalam larutan hanya digunakan dalam bentuk encer - dengan air bersih.

Secara lahiriah

Kompres dan pembilasan sangat populer bahkan sebelum Profesor Neumyvakin menciptakan metodenya. Semua orang tahu bahwa, seperti kompres alkohol, hidrogen peroksida tidak dapat digunakan dalam bentuk murni, karena jaringan akan terbakar, tetapi kutil atau infeksi jamur dilumasi secara lokal dan dengan larutan kuat - hingga lima belas persen.

Dengan ruam kulit, dengan sakit kepala, prosedur juga dilakukan di mana hidrogen peroksida terlibat. Kompres harus dilakukan dengan kain katun yang direndam dalam larutan dua sendok teh tiga persen hidrogen peroksida dan lima puluh miligram air murni. Tutupi kain dengan kertas timah dan bungkus dengan wol atau handuk. Durasi kompres adalah dari seperempat jam hingga satu setengah jam di pagi dan sore hari hingga pemulihan.

Pendapat dokter

Pendapat terbagi, tidak semua orang mengagumi sifat hidrogen peroksida, apalagi, mereka tidak hanya tidak mempercayainya, mereka menertawakannya. Di antara para dokter ada yang mendukung Neumyvakin dan bahkan mengambil pengembangan teorinya, tetapi mereka adalah minoritas. Kebanyakan dokter menganggap rencana perawatan seperti itu tidak hanya tidak efektif, tetapi seringkali berakibat fatal.

Memang, belum ada satu pun kasus yang terbukti secara resmi ketika seorang pasien akan disembuhkan dengan hidrogen peroksida. Pada saat yang sama, tidak ada informasi tentang penurunan kesehatan sehubungan dengan penggunaan metode ini. Tetapi waktu yang berharga hilang, dan seseorang yang telah menerima salah satu penyakit serius dan yang sepenuhnya bergantung pada obat mujarab Neumyvakin berisiko terlambat memulai pengobatan tradisionalnya yang sebenarnya.

Unsur yang paling melimpah di alam semesta adalah hidrogen. Dalam hal bintang, ia memiliki bentuk inti - proton - dan merupakan bahan untuk proses termonuklir. Hampir setengah dari massa Matahari juga terdiri dari molekul H2. Isinya di kerak bumi mencapai 0,15%, dan atom hadir dalam komposisi minyak, gas alam, air. Bersama dengan oksigen, nitrogen dan karbon, itu adalah elemen organogenik yang merupakan bagian dari semua organisme hidup di Bumi. Dalam artikel kami, kami akan mempelajari fisik dan Sifat kimia hidrogen, kami mendefinisikan area utama penerapannya dalam industri dan pentingnya di alam.

Posisi dalam sistem periodik unsur kimia Mendeleev

Unsur pertama yang membuka tabel periodik adalah hidrogen. Miliknya massa atom adalah 1,0079. Ia memiliki dua stabil (protium dan deuterium) dan satu isotop radioaktif (tritium). Properti fisik ditentukan oleh tempat non-logam dalam tabel unsur kimia. Dalam kondisi normal, hidrogen (rumusnya adalah H 2) adalah gas yang hampir 15 kali lebih ringan dari udara. Struktur atom suatu unsur unik: hanya terdiri dari inti dan satu elektron. Molekul suatu zat bersifat diatomik, partikel-partikel di dalamnya dihubungkan menggunakan ikatan kovalen non-polar. Intensitas energinya cukup tinggi - 431 kJ. Ini menjelaskan aktivitas kimia senyawa yang rendah dalam kondisi normal. Rumus elektronik hidrogen adalah: H:H.

Substansi memiliki seluruh baris sifat yang tidak memiliki analog di antara non-logam lainnya. Mari kita pertimbangkan beberapa di antaranya.

Kelarutan dan konduktivitas termal

Logam menghantarkan panas paling baik, tetapi hidrogen mendekatinya dalam hal konduktivitas termal. Penjelasan dari fenomena tersebut terletak pada kecepatan pergerakan termal molekul cahaya yang sangat tinggi, oleh karena itu, dalam atmosfer hidrogen, benda yang dipanaskan mendingin 6 kali lebih cepat daripada di udara. Senyawa tersebut dapat larut dengan baik dalam logam, misalnya hampir 900 volume hidrogen dapat diserap oleh satu volume paladium. Logam dapat masuk ke dalam reaksi kimia dengan H 2 di mana sifat pengoksidasi hidrogen dimanifestasikan. Dalam hal ini, hidrida terbentuk:

2Na + H 2 \u003d 2 NaH.

Dalam reaksi ini, atom suatu unsur menerima elektron dari partikel logam, berubah menjadi anion dengan muatan negatif satuan. Zat sederhana H 2 dalam hal ini adalah zat pengoksidasi, yang biasanya tidak khas untuk itu.

Hidrogen sebagai reduktor

Logam dan hidrogen disatukan tidak hanya oleh konduktivitas termal yang tinggi, tetapi juga oleh kemampuan atomnya dalam proses kimia untuk melepaskan elektronnya sendiri, yaitu, untuk dioksidasi. Misalnya, oksida basa bereaksi dengan hidrogen. Reaksi redoks berakhir dengan pelepasan logam murni dan pembentukan molekul air:

CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 O.

Interaksi suatu zat dengan oksigen selama pemanasan juga mengarah pada produksi molekul air. Prosesnya eksotermik dan disertai dengan pelepasan jumlah yang besar energi termal. Jika campuran gas H2 dan O2 bereaksi dengan perbandingan 2:1, maka disebut meledak karena pada saat dinyalakan:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O.

Air adalah dan memainkan peran penting dalam pembentukan hidrosfer bumi, iklim, dan cuaca. Ini menyediakan siklus elemen di alam, mendukung semua proses kehidupan organisme yang menghuni planet kita.

Interaksi dengan non-logam

Sifat kimia hidrogen yang paling penting adalah reaksinya dengan unsur non-logam. Pada kondisi normal cukup lembam secara kimia, sehingga zat tersebut hanya dapat bereaksi dengan halogen, misalnya, dengan fluor atau klorin, yang paling aktif di antara semua non-logam. Jadi, campuran fluor dan hidrogen meledak dalam gelap atau dingin, dan dengan klorin - saat dipanaskan atau dalam cahaya. Produk reaksi akan menjadi hidrogen halida, larutan berair yang dikenal sebagai asam fluorida dan klorida. C berinteraksi pada suhu 450-500 derajat, tekanan 30-100 MPa dan dengan adanya katalis:

N₂ + 3H₂ p, t, kat 2NH₃.

Sifat kimia hidrogen yang dipertimbangkan memiliki: sangat penting untuk industri. Misalnya, Anda bisa mendapatkan produk kimia yang berharga - amonia. Ini adalah bahan baku utama untuk produksi asam nitrat dan pupuk nitrogen: urea, amonium nitrat.

bahan organik

Antara karbon dan hidrogen mengarah pada produksi hidrokarbon paling sederhana - metana:

C + 2H2 = CH4.

Substansi adalah yang terpenting bagian yang tidak terpisahkan alami dan Mereka digunakan sebagai spesies berharga bahan bakar dan bahan baku untuk industri sintesis organik.

Dalam kimia senyawa karbon, suatu unsur termasuk dalam sejumlah besar zat: alkana, alkena, karbohidrat, alkohol, dll. Banyak reaksi senyawa organik dengan molekul H2 diketahui. Mereka memakai nama yang umum hidrogenasi atau hidrogenasi. Jadi, aldehida dapat direduksi dengan hidrogen menjadi alkohol, hidrokarbon tak jenuh - menjadi alkana. Misalnya, etilen diubah menjadi etana:

C 2 H 4 + H 2 \u003d C 2 H 6.

Yang sangat penting secara praktis adalah sifat kimia hidrogen seperti, misalnya, hidrogenasi minyak cair: bunga matahari, jagung, dan lobak. Ini mengarah pada produksi lemak padat - lemak babi, yang digunakan dalam produksi gliserin, sabun, stearin, margarin keras. Untuk perbaikan penampilan dan kelezatan produk makanan, susu, lemak hewani, gula, vitamin ditambahkan ke dalamnya.

Dalam artikel kami, kami mempelajari sifat-sifat hidrogen dan menemukan perannya di alam dan kehidupan manusia.

HYDROGEN (Latin Hydrogenium), H, unsur kimia golongan VII bentuk pendek (golongan 1 bentuk panjang) dari sistem periodik; nomor atom 1, massa atom 1,00794; bukan metal. Ada dua isotop stabil di alam: protium 1 H (99,985% berat) dan deuterium D, atau 2 H (0,015%). Tritium 3 H radioaktif yang diproduksi secara artifisial, atau T (peluruhan , T 1/2 12,26 tahun), terbentuk di alam dalam jumlah yang dapat diabaikan di lapisan atas atmosfer sebagai hasil interaksi radiasi kosmik terutama dengan N dan O inti Isotop radioaktif yang sangat tidak stabil yang diperoleh secara artifisial 4 H, 5 H, 6 H.

Referensi sejarah. Hidrogen pertama kali dipelajari pada tahun 1766 oleh G. Cavendish dan dinamai olehnya "udara yang mudah terbakar". Pada tahun 1787, A. Lavoisier menunjukkan bahwa gas ini membentuk air selama pembakaran, memasukkannya ke dalam daftar unsur kimia dan mengusulkan nama hidrogne (dari bahasa Yunani?δωρ - air dan ?ω - untuk melahirkan).

distribusi di alam. Kandungan hidrogen dalam udara atmosfer 3,5-10% berat, di kerak bumi 1%. Reservoir utama hidrogen di Bumi adalah air (11,19% hidrogen berdasarkan massa). Hidrogen adalah salah satu unsur biogenik, itu adalah bagian dari senyawa yang membentuk batu bara, minyak, gas alam yang mudah terbakar, banyak mineral, dll. Di ruang dekat Bumi, hidrogen dalam bentuk fluks proton membentuk sabuk radiasi internal Bumi . Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di luar angkasa; dalam bentuk plasma, itu membuat sekitar 70% dari massa Matahari dan bintang-bintang, bagian utama dari medium antarbintang dan nebula gas, hadir di atmosfer sejumlah planet dalam bentuk H 2 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, dll.

Properti. Konfigurasi kulit elektron atom hidrogen adalah 1s 1 ; dalam senyawa itu menunjukkan keadaan oksidasi +1 dan -1. Keelektronegatifan menurut Pauling 2.1; jari-jari (pm): atom 46, kovalen 30, van der Waals 120; energi ionisasi H° → H + 1312,0 kJ/mol. Dalam keadaan bebas, hidrogen membentuk molekul diatomik H2, jarak antar inti adalah 76 pm, dan energi disosiasi adalah 432,1 kJ/mol (0 K). Tergantung pada orientasi timbal balik dari putaran inti, ada orto-hidrogen (putaran paralel) dan para-hidrogen (putaran anti-paralel), yang berbeda dalam sifat magnetik, optik, dan termal dan biasanya terkandung dalam rasio 3: 1; konversi para-hidrogen menjadi orto-hidrogen membutuhkan energi 1418 J/mol.

Hidrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau; t PL -259,19 ° , t KIP -252,77 ° . Hidrogen adalah yang paling ringan dan paling konduktif termal dari semua gas: pada 273 K, kepadatannya 0,0899 kg / m 3, konduktivitas termal adalah 0,1815 W / (m K). Tidak larut dalam air; larut dengan baik di banyak logam (terbaik di Pd - hingga 850% volume); berdifusi melalui banyak bahan (misalnya baja). Itu terbakar di udara, membentuk campuran eksplosif. Hidrogen padat mengkristal dalam kisi heksagonal; pada tekanan di atas 10 4 MPa, transisi fase dimungkinkan dengan pembentukan struktur yang dibangun dari atom dan memiliki sifat logam - yang disebut hidrogen logam.

Hidrogen membentuk senyawa dengan banyak unsur. Dengan oksigen, ia membentuk air (pada suhu di atas 550 ° C, reaksi disertai dengan ledakan), dengan nitrogen - amonia, dengan halogen - hidrogen halida, dengan logam, intermetallida, dan juga dengan banyak non-logam (misalnya, chalcogens) - hidrida, dengan karbon - hidrokarbon. Reaksi dengan CO sangat penting secara praktis (lihat Gas sintesis). Hidrogen mereduksi oksida dan halida dari banyak logam menjadi logam, hidrokarbon tak jenuh menjadi jenuh (lihat Hidrogenasi). Inti atom hidrogen - proton H + - menentukan sifat asam senyawa. PADA larutan air H + membentuk ion hidronium H 3 O + dengan molekul air. Dalam komposisi molekul berbagai koneksi hidrogen cenderung membentuk ikatan hidrogen dengan banyak unsur elektronegatif.

Aplikasi. Gas hidrogen digunakan dalam sintesis industri amonia, asam klorida, metanol dan alkohol lebih tinggi, bahan bakar cair sintetis, dll., untuk hidrogenasi lemak dan senyawa organik lainnya; dalam penyulingan minyak - untuk hydrotreatment dan hydrocracking fraksi minyak; dalam metalurgi - untuk memperoleh logam (misalnya, W, Mo, Re dari oksida dan fluoridanya), menciptakan lingkungan pelindung dalam pemrosesan logam dan paduan; dalam produksi produk kaca kuarsa menggunakan nyala hidrogen-oksigen, untuk pengelasan atom-hidrogen baja tahan api dan paduan, dll., Sebagai gas pengangkat untuk balon. Hidrogen cair adalah bahan bakar dalam roket dan teknologi luar angkasa; juga digunakan sebagai pendingin.

Tentang metode utama untuk memperoleh, serta tentang penyimpanan, pengangkutan, dan penggunaan hidrogen sebagai pembawa energi, lihat Energi Hidrogen.

Lit. lihat di st. Energi hidrogen.

Hidrogen- unsur kimia pertama dari Tabel Periodik unsur kimia D.I. Mendeleev. Unsur kimia hidrogen terletak di kelompok pertama, subkelompok utama, periode pertama Sistem Periodik.

Massa atom relatif hidrogen = 1.

Hidrogen memiliki struktur atom yang paling sederhana, terdiri dari satu elektron, yang terletak di ruang nuklir. Inti atom hidrogen terdiri dari satu proton.

Atom hidrogen, dalam reaksi kimia, dapat menyumbangkan dan menambahkan elektron, membentuk dua jenis ion:

H0 + 1ē → H1− H0 – 1ē → H1+.

Hidrogen merupakan unsur yang paling melimpah di alam semesta. Ini menyumbang sekitar 88,6% dari semua atom (sekitar 11,3% adalah atom helium, bagian dari semua elemen lain yang digabungkan adalah sekitar 0,1%). Jadi, hidrogen adalah yang utama komponen bintang dan gas antarbintang. Di ruang antarbintang, elemen ini ada dalam bentuk molekul individu, atom, dan ion dan dapat membentuk awan molekul yang sangat bervariasi dalam ukuran, kepadatan, dan suhu.

Fraksi massa hidrogen di kerak bumi adalah 1%. Ini adalah elemen paling umum kesembilan. Pentingnya hidrogen dalam proses kimia yang terjadi di Bumi hampir sama besarnya dengan oksigen. Tidak seperti oksigen, yang ada di Bumi dalam keadaan terikat dan bebas, hampir semua hidrogen di Bumi berbentuk senyawa; hanya sejumlah kecil hidrogen dalam bentuk zat sederhana terkandung di atmosfer (0,00005% volume untuk udara kering).

Hidrogen hadir di hampir semua bahan organik dan terdapat di semua sel hidup.

Sifat fisik hidrogen

Zat sederhana yang dibentuk oleh unsur kimia hidrogen memiliki struktur molekul. Komposisinya sesuai dengan rumus H2. Seperti unsur kimia, zat sederhana juga disebut hidrogen.

Hidrogen Ini adalah gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, praktis tidak larut dalam air. Pada suhu kamar dan normal tekanan atmosfir kelarutannya adalah 18,8 ml gas per 1 liter air.

Hidrogen- gas paling ringan, kerapatannya 0,08987 g / l. Sebagai perbandingan: massa jenis udara adalah 1,3 g/l.

Hidrogen dapat larut dalam logam misalnya, hingga 850 volume hidrogen dapat larut dalam satu volume paladium. Karena ukuran molekulnya yang sangat kecil, hidrogen mampu berdifusi melalui banyak bahan.

Seperti gas lainnya, hidrogen mengembun pada suhu rendah menjadi cairan transparan tidak berwarna, ini terjadi pada suhu - 252,8°C. Ketika suhu mencapai -259,2°C, hidrogen mengkristal dalam bentuk kristal putih, mirip dengan salju.

Tidak seperti oksigen, hidrogen tidak menunjukkan alotropi.

Aplikasi hidrogen

Hidrogen digunakan dalam berbagai industri industri. Banyak hidrogen masuk ke produksi amonia (NH3). Pupuk nitrogen diperoleh dari amonia, serat sintetis dan plastik, obat-obatan.

PADA Industri makanan hidrogen digunakan dalam produksi margarin, yang mengandung lemak keras. Untuk mendapatkannya dari lemak cair, hidrogen dilewatkan melalui mereka.

Ketika hidrogen terbakar dalam oksigen, suhu nyala sekitar 2500 °C. Pada suhu ini, logam tahan api dapat dilebur dan dilas. Jadi, hidrogen digunakan dalam pengelasan.

Campuran hidrogen cair dan oksigen digunakan sebagai bahan bakar roket.

Saat ini, sejumlah negara telah memulai penelitian untuk mengganti sumber energi tak terbarukan (minyak, gas, batu bara) dengan hidrogen. Ketika hidrogen dibakar dalam oksigen, yang ramah lingkungan produk murni- air, bukan karbon dioksida, yang menyebabkan efek rumah kaca.

Para ilmuwan menyarankan bahwa di pertengahan abad ke-21, produksi massal mobil bertenaga hidrogen harus dimulai. Sel bahan bakar rumah tangga, yang pekerjaannya juga didasarkan pada oksidasi hidrogen dengan oksigen, akan menemukan aplikasi yang luas.

Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, pada awal era aeronautika, balon, kapal udara, dan balon diisi dengan hidrogen, karena jauh lebih ringan daripada udara. Namun, era kapal udara mulai memudar dengan cepat ke masa lalu setelah bencana yang menimpa kapal udara Hindenburg. 6 Mei 1937 kapal udara, diisi dengan hidrogen, terbakar, mengakibatkan kematian puluhan penumpangnya.

Hidrogen sangat eksplosif dalam proporsi tertentu dengan oksigen. Kegagalan untuk mematuhi peraturan keselamatan menyebabkan pengapian dan ledakan pesawat.

• Hidrogen- unsur kimia pertama dari Tabel Periodik unsur kimia D.I. Mendeleev
• Hidrogen terletak di grup I, subgrup utama, periode 1 dari Sistem Periodik
• Valensi hidrogen dalam senyawa - I
• Hidrogen Gas tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa, praktis tidak larut dalam air
• Hidrogen- gas paling ringan
• Hidrogen cair dan padat diproduksi pada suhu rendah
• Hidrogen dapat larut dalam logam
• Aplikasi hidrogen bervariasi

Ini menempati tempat pertama dalam sistem periodik unsur kimia Mendeleev dan ditandai dengan simbol H.

Baca artikel dan kunjungi situsnya www.h2miraclewater-russia.ru untuk informasi lebih lanjut tentang mesin hidrogen dan air hidrogen.