Powstawanie wodoru. Różne formy wodoru

Najczęstszym pierwiastkiem chemicznym we wszechświecie jest wodór. Jest to swego rodzaju punkt odniesienia, ponieważ w układzie okresowym jego liczba atomowa jest równa jeden. Ludzkość ma nadzieję dowiedzieć się więcej o nim jako o jednym z najbardziej możliwych Pojazd w przyszłości. Wodór jest najprostszym, najlżejszym, najbardziej powszechnym pierwiastkiem, występuje wszędzie – siedemdziesiąt pięć procent całkowitej masy materii. Znajduje się w każdej gwieździe, zwłaszcza w dużych ilościach wodoru w gazowych olbrzymach. Jego rola w reakcjach fuzji gwiazd jest kluczowa. Bez wodoru nie ma wody, co oznacza, że ​​nie ma życia. Wszyscy pamiętają, że cząsteczka wody zawiera jeden atom tlenu, a dwa atomy w niej to wodór. Jest to dobrze znana formuła H 2 O.

Jak tego używamy

Odkryto wodór w 1766 Henry Cavendish podczas analizy reakcji utleniania metalu. Po kilku latach obserwacji zdał sobie sprawę, że w procesie spalania wodoru powstaje woda. Wcześniej naukowcy izolowali ten pierwiastek, ale nie uważali go za niezależny. W 1783 r. nadano wodorowi nazwę wodór (przetłumaczoną z greckiego „hydro” – woda i „gen” – rodzić). Pierwiastkiem wytwarzającym wodę jest wodór. Jest to gaz o wzorze cząsteczkowym H 2 . Jeśli temperatura jest zbliżona do temperatury pokojowej, a ciśnienie jest normalne, element ten jest niewyczuwalny. Wodór nie jest nawet wychwytywany przez ludzkie zmysły – jest bez smaku, bezbarwny, bezwonny. Ale pod ciśnieniem iw temperaturze -252,87°C (bardzo zimno!) ten gaz skrapla się. W ten sposób jest przechowywany, ponieważ w postaci gazu zajmuje znacznie więcej miejsca. Jest to ciekły wodór, który jest używany jako paliwo rakietowe.

Wodór może stać się stały, metaliczny, ale do tego potrzebne jest superwysokie ciśnienie, a to właśnie robią obecnie najwybitniejsi naukowcy, fizycy i chemicy. Już teraz ten pierwiastek służy jako alternatywne paliwo do transportu. Stosowanie go jest podobne do działania silnika. wewnętrzne spalanie: Kiedy wodór jest spalany, uwalniana jest duża część jego energii chemicznej. Praktycznie opracowano również metodę tworzenia na jej podstawie ogniwa paliwowego: w połączeniu z tlenem zachodzi reakcja, a przez to powstaje woda i elektryczność. Niewykluczone, że transport niedługo „przestawi się” z benzyny na wodór – wielu producentów samochodów jest zainteresowanych tworzeniem alternatywnych materiałów palnych i są pewne sukcesy. Ale silnik czysto wodorowy jest wciąż w przyszłości, jest wiele trudności. Jednak zalety są takie, że tworzenie zbiornika paliwa ze stałym wodorem idą pełną parą, a naukowcy i inżynierowie nie zamierzają się wycofywać.

Podstawowe informacje

Wodór (łac.) - wodór, pierwszy numer seryjny w układzie okresowym, oznaczany przez H. Atom wodoru ma masę 1,0079, jest to gaz, który nie ma normalne warunki bez smaku, bez zapachu, bez koloru. Chemicy od XVI wieku opisali pewien gaz palny, określając go na różne sposoby. Ale okazało się, że wszyscy w tych samych warunkach - gdy kwas działa na metal. Wodór, nawet przez samego Cavendisha, przez wiele lat był po prostu nazywany „palnym powietrzem”. Dopiero w 1783 roku Lavoisier poprzez syntezę i analizę udowodnił, że woda ma złożony skład, a cztery lata później nadał „powietrzu palnemu” jej współczesną nazwę. Korzeń tego słowo złożone jest szeroko stosowany, gdy konieczne jest nazwanie związków wodoru i wszelkich procesów, w których uczestniczy. Na przykład uwodornienie, wodorki i tym podobne. A rosyjską nazwę zaproponował w 1824 r. M. Sołowiow.

W naturze rozkład tego pierwiastka nie ma sobie równych. W litosferze i hydrosferze skorupy ziemskiej jej masa wynosi jeden procent, ale atomy wodoru aż szesnaście procent. Najpopularniejszą wodą na Ziemi i 11,19% wagowo w niej jest wodór. Jest również z pewnością obecny w prawie wszystkich związkach, które składają się na ropę, węgiel, wszystkie gazy naturalne, glinę. We wszystkich organizmach roślin i zwierząt znajduje się wodór - w składzie białek, tłuszczów, kwasy nukleinowe, węglowodany i tak dalej. Wolny stan wodoru nie jest typowy i prawie nigdy nie występuje – jest go bardzo mało w gazach naturalnych i wulkanicznych. Bardzo znikoma ilość wodoru w atmosferze - 0,0001% w przeliczeniu na liczbę atomów. Z drugiej strony, całe strumienie protonów reprezentują wodór w przestrzeni bliskiej Ziemi, który tworzy wewnętrzny pas radiacyjny naszej planety.

Przestrzeń

W kosmosie żaden pierwiastek nie jest tak powszechny jak wodór. Objętość wodoru w składzie pierwiastków Słońca to ponad połowa jego masy. Większość gwiazd tworzy wodór w postaci plazmy. Główną część różnych gazów mgławic i ośrodka międzygwiazdowego stanowi również wodór. Występuje w kometach, w atmosferze wielu planet. Oczywiście nie w czysta forma, - potem jako wolny H2, potem jako metan CH4, potem jako amoniak NH3, a nawet jako woda H2O. Bardzo często występują rodniki CH, NH, SiN, OH, PH i tym podobne. Jako strumień protonów wodór jest częścią korpuskularnej Promieniowanie słoneczne i promienie kosmiczne.

W zwykłym wodorze mieszanina dwóch stabilnych izotopów to lekki wodór (lub prot 1 H) i ciężki wodór (lub deuter - 2 H lub D). Istnieją inne izotopy: radioaktywny tryt - 3 H lub T, w przeciwnym razie - superciężki wodór. A także bardzo niestabilny 4 N. W naturze związek wodorowy zawiera izotopy w takich proporcjach: na atom deuteru przypada 6800 atomów protu. Tryt powstaje w atmosferze z azotu, na który mają wpływ neutrony promieniowania kosmicznego, ale w niewielkim stopniu. Co oznaczają liczby masowe izotopów? Liczba wskazuje, że jądro protium ma tylko jeden proton, podczas gdy deuter ma nie tylko proton, ale także neutron w jądrze atomu. Tryt ma w jądrze dwa neutrony na jeden proton. Ale 4 N zawiera trzy neutrony na proton. Dlatego właściwości fizyczne i chemiczne izotopów wodoru są bardzo różne w porównaniu do izotopów wszystkich innych pierwiastków - różnica mas jest zbyt duża.

Struktura i właściwości fizyczne

Pod względem budowy atom wodoru jest najprostszy w porównaniu ze wszystkimi innymi pierwiastkami: jedno jądro - jeden elektron. Potencjał jonizacji - energia wiązania jądra z elektronem - 13,595 elektronowoltów (eV). Właśnie ze względu na prostotę tej struktury atom wodoru jest wygodnym modelem w mechanice kwantowej, gdy trzeba obliczyć poziomy energii bardziej złożone atomy. W cząsteczce H2 znajdują się dwa atomy połączone chemicznym wiązaniem kowalencyjnym. Energia rozpadu jest bardzo wysoka. Wodór atomowy może powstawać w reakcjach chemicznych, takich jak cynk i kwas solny. Jednak oddziaływanie z wodorem praktycznie nie występuje - stan atomowy wodoru jest bardzo krótki, atomy natychmiast łączą się w cząsteczki H2.

Z fizycznego punktu widzenia wodór jest lżejszy niż wszystkie znane substancje – ponad czternaście razy lżejszy od powietrza (przypomnijmy balony powietrzne na wakacjach - w środku mają tylko wodór). Jednak hel może wrzeć, upłynnić, stopić się, zestalić i tylko hel wrze i topi się w niższych temperaturach. Ciężko go upłynnić, potrzebna jest temperatura poniżej -240 stopni Celsjusza. Ale ma bardzo wysoką przewodność cieplną. Prawie nie rozpuszcza się w wodzie, ale metal doskonale współdziała z wodorem - rozpuszcza się prawie we wszystkich, najlepiej w palladu (850 objętości zużywa się na jedną objętość wodoru). Ciekły wodór jest lekki i płynny, a po rozpuszczeniu w metalach często niszczy stopy w wyniku interakcji z węglem (na przykład stal), następuje dyfuzja, dekarbonizacja.

Właściwości chemiczne

W związkach, w większości, wodór wykazuje stopień utlenienia (wartościowość) +1, podobnie jak sód i inne metale alkaliczne. Uważany jest za ich odpowiednik, stojący na czele pierwszej grupy systemu Mendelejewa. Ale jon wodorowy w wodorkach metali jest naładowany ujemnie, a stopień utlenienia wynosi -1. Również ten pierwiastek jest zbliżony do halogenów, które są nawet w stanie zastąpić go w związkach organicznych. Oznacza to, że wodór można również przypisać siódmej grupie układu Mendelejewa. W normalnych warunkach cząsteczki wodoru nie różnią się aktywnością, łącząc się tylko z najbardziej aktywnymi niemetalami: dobrze jest z fluorem, a jeśli jest lekki, z chlorem. Ale po podgrzaniu wodór staje się inny - reaguje z wieloma pierwiastkami. Wodór atomowy, w porównaniu z wodorem molekularnym, jest bardzo aktywny chemicznie, więc woda powstaje w połączeniu z tlenem, a po drodze uwalniana jest energia i ciepło. W temperaturze pokojowej reakcja ta jest bardzo powolna, ale po podgrzaniu powyżej pięciuset pięćdziesięciu stopni dochodzi do eksplozji.

Wodór jest używany do redukcji metali, ponieważ odbiera tlen z ich tlenków. Z fluorem wodór wybucha nawet w ciemności i przy minus dwustu pięćdziesięciu dwóch stopniach Celsjusza. Chlor i brom pobudzają wodór tylko po podgrzaniu lub oświetleniu, a jod tylko po podgrzaniu. Wodór i azot tworzą amoniak (tak powstaje większość nawozów). Po podgrzaniu bardzo aktywnie oddziałuje z siarką i uzyskuje się siarkowodór. Z tellurem i selenem trudno wywołać reakcję wodoru, ale z czystym węglem reakcja zachodzi w bardzo wysokich temperaturach i otrzymuje się metan. Z tlenkiem węgla wodór tworzy różne związki organiczne, wpływają na to ciśnienie, temperatura, katalizatory, a wszystko to ma ogromne znaczenie praktyczne. Ogólnie rzecz biorąc, rola wodoru, jak i jego związków jest wyjątkowo duża, ponieważ nadaje on kwasom protonowym właściwości kwasowe. Wiązania wodorowe tworzą się z wieloma pierwiastkami, wpływającymi na właściwości zarówno związków nieorganicznych, jak i organicznych.

Pobieranie i używanie

Wodór pozyskiwany jest na skalę przemysłową z gazów ziemnych – palnych, koksowniczych, gazowych z rafinacji ropy naftowej. Można go również uzyskać przez elektrolizę, gdzie energia elektryczna nie jest zbyt droga. Jednak najważniejszą metodą produkcji wodoru jest katalityczna reakcja węglowodorów, głównie metanu, z parą wodną, ​​podczas której dochodzi do konwersji. Szeroko stosowana jest również metoda utleniania węglowodorów tlenem. Ekstrakcja wodoru z gazu ziemnego to najtańszy sposób. Pozostałe dwa to wykorzystanie gazu koksowniczego i gazu rafineryjnego – wodór jest uwalniany podczas skraplania pozostałych składników. Łatwiej je upłynniają, a do wodoru, jak pamiętamy, potrzeba -252 stopni.

Bardzo popularny jest nadtlenek wodoru. Leczenie tym rozwiązaniem jest stosowane bardzo często. Miliony ludzi, którzy chcą być blondynkami i chcą rozjaśnić włosy, a także kochają czystość w kuchni, raczej nie nazwają formuły cząsteczkowej H 2 O 2 . Nawet ci, którzy leczą zadrapania po zabawie z kotkiem, często nie zdają sobie sprawy, że stosują leczenie wodorowe. Ale wszyscy znają tę historię: od 1852 r. wodór przez długi czas stosowane w lotnictwie. Wynaleziony przez Henry'ego Giffarda sterowiec był oparty na wodorze. Nazywano je sterowcami. Sterowce zostały zepchnięte z nieba przez szybki rozwój konstrukcji samolotów. W 1937 roku doszło do poważnego wypadku, kiedy spłonął sterowiec Hindenburg. Po tym incydencie sterowce nigdy nie zostały ponownie użyte. Ale pod koniec XVIII wieku rozpowszechnienie balony wypełniony wodorem był wszechobecny. Oprócz produkcji amoniaku, dziś wodór jest potrzebny do produkcji alkoholu metylowego i innych alkoholi, benzyny, uwodornionego ciężkiego oleju opałowego i paliwo stałe. Nie można obejść się bez wodoru podczas spawania, cięcia metali - może to być tlen-wodór i atomowo-wodór. A tryt i deuter dają życie energii jądrowej. To, jak pamiętamy, izotopy wodoru.

Neumyvakin

Wodór jako pierwiastek chemiczny jest tak dobry, że nie mógł nie mieć własnych fanów. Ivan Pavlovich Neumyvakin - doktor nauk medycznych, profesor, laureat Nagrody Państwowej oraz wielu innych tytułów i nagród, m.in. Jako lekarz medycyny tradycyjnej został uznany za najlepszego uzdrowiciela ludowego w Rosji. To on opracował wiele metod i zasad renderowania opieka medyczna astronauci w locie. To on stworzył wyjątkowy szpital – szpital na pokładzie statku kosmicznego. Jednocześnie był koordynatorem państwowym kierunku medycyny estetycznej. Przestrzeń i kosmetyki. Jego zamiłowanie do wodoru nie ma na celu zarobienia dużych pieniędzy, jak ma to miejsce obecnie w medycynie domowej, ale wręcz przeciwnie, nauczenie ludzi, jak leczyć wszystko dosłownie za pomocą grosza, bez dodatkowych wizyt w aptekach.

Promuje leczenie lekiem, który jest obecny dosłownie w każdym domu. To jest nadtlenek wodoru. Możesz krytykować Neumyvakina, ile chcesz, nadal będzie nalegał na siebie: tak, rzeczywiście, dosłownie wszystko można wyleczyć nadtlenkiem wodoru, ponieważ nasyca on wewnętrzne komórki organizmu tlenem, niszczy toksyny, normalizuje kwasy i zasady równowaga, a stąd regenerowane są tkanki, odmładza się cały organizm. Nikt jeszcze nie widział nikogo wyleczonego nadtlenkiem wodoru, znacznie mniej zbadanego, ale Neumyvakin twierdzi, że za pomocą tego środka można całkowicie pozbyć się chorób wirusowych, bakteryjnych i grzybiczych, zapobiec rozwojowi nowotworów i miażdżycy, pokonać depresję, odmłodzić organizm i nigdy nie choruj na SARS i przeziębienia.

Panaceum

Iwan Pawłowicz jest pewien, że przy odpowiednim stosowaniu tego prostego leku i wszystkich prostych instrukcji można pokonać wiele chorób, w tym bardzo poważnych. Ich lista jest ogromna: od chorób przyzębia i zapalenia migdałków po zawały mięśnia sercowego, udary i cukrzyca. Takie drobiazgi jak zapalenie zatok czy osteochondroza odlatują od pierwszych sesji terapeutycznych. Nawet guzy nowotworowe są przestraszone i uciekają przed nadtlenkiem wodoru, ponieważ pobudzany jest układ odpornościowy, aktywowane jest życie organizmu i jego mechanizmy obronne.

W ten sposób można leczyć nawet dzieci, z tym, że kobietom w ciąży lepiej jest na razie powstrzymać się od stosowania nadtlenku wodoru. Również niezalecane Ta metoda osoby z przeszczepionymi narządami ze względu na możliwą niezgodność tkanek. Dawkowanie powinno być ściśle przestrzegane: od jednej kropli do dziesięciu, dodając jedną codziennie. Trzy razy dziennie (trzydzieści kropli trzyprocentowego roztworu nadtlenku wodoru dziennie, wow!) pół godziny przed posiłkiem. Możesz wprowadzić roztwór dożylnie i pod nadzorem lekarza. Czasami nadtlenek wodoru łączy się w celu uzyskania bardziej skutecznego efektu z innymi lekami. Wewnątrz roztwór stosuje się tylko w postaci rozcieńczonej - czystą wodą.

Zewnętrznie

Kompresy i płukanki były bardzo popularne jeszcze zanim profesor Neumyvakin stworzył swoje metody. Każdy wie, że podobnie jak okłady alkoholowe, nadtlenku wodoru nie można stosować w czystej postaci, bo dojdzie do poparzeń tkanek, ale brodawki czy infekcje grzybicze smaruje się miejscowo i mocnym roztworem – do piętnastu procent.

W przypadku wysypek skórnych, bólów głowy wykonuje się również zabiegi z udziałem nadtlenku wodoru. Kompres należy wykonać bawełnianą szmatką nasączoną roztworem dwóch łyżeczek trzyprocentowego nadtlenku wodoru i pięćdziesięciu miligramów czystej wody. Przykryj tkaninę folią i owiń wełną lub ręcznikiem. Czas trwania kompresu wynosi od kwadransa do półtorej godziny rano i wieczorem aż do wyzdrowienia.

Opinia lekarzy

Zdania są podzielone, nie wszyscy zachwycają się właściwościami nadtlenku wodoru, co więcej, nie tylko im nie wierzą, ale się z nich śmieją. Wśród lekarzy są tacy, którzy poparli Neumyvakina, a nawet podjęli rozwój jego teorii, ale są w mniejszości. Większość lekarzy uważa taki plan leczenia nie tylko za nieskuteczny, ale często śmiertelny.

Rzeczywiście, nie ma jeszcze oficjalnie udowodnionego przypadku, w którym pacjent byłby leczony nadtlenkiem wodoru. Jednocześnie brak jest informacji o pogorszeniu stanu zdrowia w związku ze stosowaniem tej metody. Ale cenny czas jest stracony, a osoba, która przeszła jedną z poważnych chorób i całkowicie polegała na panaceum Neumyvakina, ryzykuje spóźnienie się na rozpoczęcie prawdziwego, tradycyjnego leczenia.

Najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie jest wodór. W materii gwiazd ma postać jąder - protonów - i jest materiałem do procesów termojądrowych. Prawie połowa masy Słońca składa się również z cząsteczek H2. Jego zawartość w skorupa Ziemska osiąga 0,15%, a atomy występują w składzie ropy naftowej, gazu ziemnego, wody. Wraz z tlenem, azotem i węglem jest pierwiastkiem organogennym, który wchodzi w skład wszystkich żywych organizmów na Ziemi. W naszym artykule przestudiujemy fizyczne i Właściwości chemiczne wodór, określamy główne obszary jego zastosowania w przemyśle oraz jego znaczenie w przyrodzie.

Pozycja w układzie okresowym pierwiastków chemicznych Mendelejewa

Pierwszym elementem otwierającym układ okresowy pierwiastków jest wodór. Jego masa atomowa wynosi 1.0079. Posiada dwa izotopy stabilne (prot i deuter) i jeden izotop promieniotwórczy (tryt). Właściwości fizyczne określone przez miejsce niemetalu w tabeli pierwiastki chemiczne. W normalnych warunkach wodór (jego wzór to H 2) jest gazem prawie 15 razy lżejszym od powietrza. Struktura atomu pierwiastka jest wyjątkowa: składa się tylko z jądra i jednego elektronu. Cząsteczka substancji jest dwuatomowa, zawarte w niej cząsteczki są połączone kowalencyjnym wiązaniem niepolarnym. Jego energochłonność jest dość wysoka – 431 kJ. Wyjaśnia to niską aktywność chemiczną związku w normalnych warunkach. Formuła elektroniczna wodór to: H:H.

Substancja ma cała linia właściwości, które nie mają odpowiedników wśród innych niemetali. Rozważmy niektóre z nich.

Rozpuszczalność i przewodność cieplna

Metale najlepiej przewodzą ciepło, ale wodór zbliża się do nich pod względem przewodności cieplnej. Wyjaśnienie tego zjawiska tkwi w bardzo dużej prędkości ruchu termicznego lekkich cząsteczek materii, dlatego w atmosferze wodoru ogrzany obiekt ochładza się 6 razy szybciej niż w powietrzu. Związek może dobrze rozpuszczać się w metalach, np. jedna objętość palladu może wchłonąć prawie 900 objętości wodoru. Metale mogą wchodzić w reakcje chemiczne z H2, w których przejawiają się utleniające właściwości wodoru. W tym przypadku powstają wodorki:

2Na + H2 \u003d 2 NaH.

W tej reakcji atomy pierwiastka przyjmują elektrony z cząstek metalu, zamieniając się w aniony o jednostkowym ładunku ujemnym. Prosta substancja H2 w tym przypadku jest środkiem utleniającym, co zwykle nie jest dla niej typowe.

Wodór jako reduktor

Metale i wodór łączy nie tylko wysoka przewodność cieplna, ale także zdolność ich atomów w procesach chemicznych do oddawania własnych elektronów, czyli utleniania. Na przykład zasadowe tlenki reagują z wodorem. Reakcja redoks kończy się uwolnieniem czystego metalu i powstaniem cząsteczek wody:

CuO + H2 \u003d Cu + H2O.

Oddziaływanie substancji z tlenem podczas ogrzewania prowadzi również do produkcji cząsteczek wody. Proces jest egzotermiczny i towarzyszy mu uwolnienie duża liczba energia cieplna. Jeśli mieszanina gazów H 2 i O 2 reaguje w stosunku 2: 1, nazywa się to, ponieważ wybucha po zapaleniu:

2H2 + O2 \u003d 2H2O.

Woda jest i odgrywa ważną rolę w tworzeniu ziemskiej hydrosfery, klimatu i pogody. Zapewnia cykl żywiołów w przyrodzie, wspiera wszystkie Procesy życiowe organizmy zamieszkujące naszą planetę.

Interakcja z niemetalami

Najważniejszymi właściwościami chemicznymi wodoru są jego reakcje z pierwiastkami niemetalicznymi. Na normalne warunki są wystarczająco obojętne chemicznie, więc substancja może reagować tylko z halogenami, na przykład z fluorem lub chlorem, które są najbardziej aktywne spośród wszystkich niemetali. Tak więc mieszanina fluoru i wodoru eksploduje w ciemności lub na zimno, a z chlorem - po podgrzaniu lub w świetle. Produktami reakcji będą halogenki wodoru, których roztwory wodne znane są jako kwasy fluorkowe i chlorkowe. C oddziałuje w temperaturze 450-500 stopni, pod ciśnieniem 30-100 MPa oraz w obecności katalizatora:

N₂ + 3H₂ ⇔ p, t, kat ⇔ 2NH₃.

Rozważane właściwości chemiczne wodoru mają bardzo ważne dla przemysłu. Na przykład możesz uzyskać cenny produkt chemiczny - amoniak. Jest głównym surowcem do produkcji kwaśnych azotanów i nawozów azotowych: mocznika, saletry amonowej.

materia organiczna

Pomiędzy węglem a wodorem prowadzi do produkcji najprostszego węglowodoru - metanu:

C + 2H2 = CH4.

Najważniejsza jest substancja część integralna naturalne i są używane jako cenne gatunki paliwa i surowce dla przemysłu syntezy organicznej.

W chemii związków węgla pierwiastek jest zawarty w ogromnej liczbie substancji: alkany, alkeny, węglowodany, alkohole itp. Znanych jest wiele reakcji związków organicznych z cząsteczkami H2. Noszą Nazwa zwyczajowa uwodornienie lub uwodornienie. Tak więc aldehydy można redukować wodorem do alkoholi, nienasyconych węglowodorów - do alkanów. Na przykład etylen przekształca się w etan:

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

Duże znaczenie praktyczne mają takie właściwości chemiczne wodoru, jak np. uwodornianie olejów płynnych: słonecznikowego, kukurydzianego, rzepakowego. Prowadzi to do produkcji tłuszczu stałego – smalcu, który wykorzystywany jest do produkcji gliceryny, mydła, stearyny, twardej margaryny. Dla ulepszenia wygląd zewnętrzny oraz smakowitość dodaje się do niego produkt spożywczy, mleko, tłuszcze zwierzęce, cukier, witaminy.

W naszym artykule zbadaliśmy właściwości wodoru i poznaliśmy jego rolę w przyrodzie i życiu człowieka.

WODÓR (łac. Hydrogenium), H, pierwiastek chemiczny grupy VII formy krótkiej (grupa 1 formy długiej) układu okresowego; liczba atomowa 1, masa atomowa 1.00794; niemetalowe. W przyrodzie występują dwa stabilne izotopy: prot 1 H (99,985% wagowych) i deuter D, czyli 2 H (0,015%). Sztucznie wytwarzany radioaktywny tryt 3 H, czyli T (rozpad β, T 1/2 12,26 lat), powstaje w przyrodzie w znikomych ilościach w górnych warstwach atmosfery w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego głównie z jądrami N i O. Sztucznie uzyskano niezwykle niestabilne izotopy promieniotwórcze 4 H, 5 H, 6 H.

Odniesienie do historii. Wodór został po raz pierwszy zbadany w 1766 przez G. Cavendisha i nazwany przez niego „palnym powietrzem”. W 1787 r. A. Lavoisier wykazał, że gaz ten podczas spalania tworzy wodę, umieścił go na liście pierwiastków chemicznych i zaproponował nazwę hydrogen (z greckiego?δωρ - woda i γενν?ω - rodzić).

dystrybucja w przyrodzie. Zawartość wodoru w powietrze atmosferyczne 3,5-10% wagowo, w skorupie ziemskiej 1%. Głównym rezerwuarem wodoru na Ziemi jest woda (11,19% masy wodoru). Wodór jest jednym z pierwiastków biogennych, wchodzi w skład związków tworzących węgle, ropę, naturalne gazy palne, wiele minerałów itp. W przestrzeni okołoziemskiej wodór w postaci strumienia protonów tworzy wewnętrzny pas radiacyjny Ziemi . Wodór jest pierwiastkiem najobficiej występującym w kosmosie; w postaci plazmy stanowi około 70% masy Słońca i gwiazd, głównej części ośrodka międzygwiazdowego i mgławic gazowych, występuje w atmosferze wielu planet w postaci H 2 , CH 4, NH3, H2O itd.

Nieruchomości. Konfiguracja powłoki elektronowej atomu wodoru wynosi 1s 1 ; w związkach wykazuje stany utlenienia +1 i -1. Elektroujemność według Paulinga 2.1; promienie (pm): atom 46, kowalencyjny 30, van der Waals 120; energia jonizacji H° → H + 1312,0 kJ/mol. W stanie wolnym wodór tworzy dwuatomową cząsteczkę H2, odległość międzyjądrowa wynosi 76 pm, a energia dysocjacji 432,1 kJ/mol (0 K). W zależności od wzajemnej orientacji spinów jądrowych wyróżnia się ortowodór (spiny równoległe) i parawodór (spiny antyrównoległe), które różnią się właściwościami magnetycznymi, optycznymi i termicznymi i zwykle zawierają się w stosunku 3: 1; konwersja parawodoru w ortowodór zużywa 1418 J/mol energii.

Wodór jest gazem bezbarwnym, bez smaku i zapachu; t PL -259,19 ° С, t KIP -252,77 ° С. Wodór jest najlżejszym i najbardziej przewodzącym ciepło spośród wszystkich gazów: przy 273 K gęstość wynosi 0,0899 kg / m 3, przewodność cieplna 0,1815 W / (m K). Nie rozpuszcza się w wodzie; dobrze rozpuszcza się w wielu metalach (najlepiej w Pd - do 850% obj.); przenika przez wiele materiałów (np. stal). Spala się w powietrzu, tworzy mieszaniny wybuchowe. Wodór w stanie stałym krystalizuje w siatce heksagonalnej; przy ciśnieniu powyżej 104 MPa możliwe jest przejście fazowe z wytworzeniem struktury zbudowanej z atomów i posiadającej właściwości metaliczne - tzw. metaliczny wodór.

Wodór tworzy związki z wieloma pierwiastkami. Z tlenem tworzy wodę (w temperaturze powyżej 550 °C reakcji towarzyszy wybuch), z azotem - amoniakiem, z halogenami - halogenowodorami, z metalami, międzymetalami, a także z wieloma niemetalami (np. chalkogenami). ) - wodorki, z węglem - węglowodory. Reakcje z CO mają znaczenie praktyczne (patrz Gaz syntezowy). Wodór redukuje tlenki i halogenki wielu metali do metali, nienasycone węglowodory do nasyconych (patrz Uwodornianie). Jądro atomu wodoru - proton H+ - determinuje kwasowe właściwości związków. W roztwory wodne H + tworzy jon hydroniowy H 3 O + z cząsteczką wody. W składzie cząsteczek różne związki wodór ma tendencję do tworzenia wiązań wodorowych z wieloma pierwiastkami elektroujemnymi.

Aplikacja. Gazowy wodór jest wykorzystywany w przemysłowej syntezie amoniaku, kwasu solnego, metanolu i wyższe alkohole, syntetyczne paliwa płynne itp. do uwodorniania tłuszczów i innych związków organicznych; w rafinacji ropy naftowej - do hydrorafinacji i hydrokrakingu frakcji olejowych; w metalurgii - do pozyskiwania metali (np. W, Mo, Re z ich tlenków i fluorków), tworzenia środowiska ochronnego w obróbce metali i stopów; w produkcji wyrobów ze szkła kwarcowego z wykorzystaniem płomienia wodorowo-tlenowego, do spawania atomowo-wodorowego stali i stopów ogniotrwałych itp., jako gazu unoszącego balony. Ciekły wodór jest paliwem w rakiecie i technologia kosmiczna; stosowany również jako czynnik chłodniczy.

O głównych sposobach pozyskiwania, a także przechowywania, transportu i wykorzystania wodoru jako nośnika energii patrz Energia Wodorowa.

Oświetlony. patrz na ul. Energia wodorowa.

Wodór- pierwszy pierwiastek chemiczny układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew. Pierwiastek chemiczny wodór znajduje się w pierwszej grupie, głównej podgrupie, pierwszym okresie Układu Okresowego.

Względna masa atomowa wodoru = 1.

Wodór ma najprostszą budowę atomu, składa się z pojedynczego elektronu, który znajduje się w przestrzeni jądrowej. Jądro atomu wodoru składa się z jednego protonu.

Atom wodoru w reakcjach chemicznych może zarówno oddawać, jak i dodawać elektron, tworząc dwa rodzaje jonów:

H0 + 1ē → H1− H0 – 1ē → H1+.

Wodór jest najobficiej występującym pierwiastkiem we wszechświecie. Stanowi około 88,6% wszystkich atomów (około 11,3% to atomy helu, udział wszystkich pozostałych pierwiastków łącznie wynosi około 0,1%). Dlatego głównym jest wodór składnik gwiazdy i gaz międzygwiezdny. W przestrzeni międzygwiazdowej pierwiastek ten występuje w postaci pojedynczych cząsteczek, atomów i jonów i może tworzyć obłoki molekularne o bardzo zróżnicowanych rozmiarach, gęstości i temperaturze.

Udział masowy wodoru w skorupie ziemskiej wynosi 1%. Jest to dziewiąty najczęstszy element. Znaczenie wodoru w procesach chemicznych zachodzących na Ziemi jest prawie tak duże, jak tlenu. W przeciwieństwie do tlenu, który istnieje na Ziemi zarówno w stanie związanym, jak i wolnym, praktycznie cały wodór na Ziemi ma postać związków; tylko bardzo mała ilość wodoru w formie prosta substancja zawarte w atmosferze (0,00005% objętości dla suchego powietrza).

Wodór jest obecny prawie we wszystkich materia organiczna i jest obecny we wszystkich żywych komórkach.

Właściwości fizyczne wodoru

Prosta substancja utworzona przez pierwiastek chemiczny wodór ma strukturę molekularną. Jego skład odpowiada formule H2. Podobnie jak pierwiastek chemiczny, prosta substancja nazywana jest również wodorem.

Wodór Jest gazem bezbarwnym, bez zapachu i smaku, praktycznie nierozpuszczalny w wodzie. W temperaturze pokojowej i normalnie ciśnienie atmosferyczne rozpuszczalność wynosi 18,8 ml gazu na 1 litr wody.

Wodór- najlżejszy gaz, jego gęstość wynosi 0,08987 g/l. Dla porównania: gęstość powietrza wynosi 1,3 g/l.

Wodór może rozpuszczać się w metalach na przykład w jednej objętości palladu można rozpuścić do 850 objętości wodoru. Ze względu na niezwykle mały rozmiar cząsteczki wodór jest zdolny do dyfuzji przez wiele materiałów.

Podobnie jak inne gazy, wodór kondensuje w niskich temperaturach w bezbarwną przezroczystą ciecz, dzieje się to w temperaturze - 252,8 °C. Gdy temperatura dochodzi do -259,2°C, wodór krystalizuje w postaci białych kryształków, podobnie jak śnieg.

W przeciwieństwie do tlenu wodór nie wykazuje alotropii.

Zastosowanie wodoru

Wodór jest używany w różne branże przemysł. Dużo wodoru trafia do produkcji amoniaku (NH3). Nawozy azotowe pozyskiwane są z amoniaku, syntetyczne włókna i tworzywa sztuczne, leki.

W Przemysł spożywczy wodór jest wykorzystywany do produkcji margaryny, która zawiera twarde tłuszcze. Aby uzyskać je z płynnych tłuszczów, przepuszcza się przez nie wodór.

Gdy wodór spala się w tlenie, temperatura płomienia wynosi około 2500°C. W tej temperaturze metale ogniotrwałe mogą być topione i spawane. W ten sposób do spawania stosuje się wodór.

Jako paliwo rakietowe stosuje się mieszaninę ciekłego wodoru i tlenu.

Obecnie w wielu krajach rozpoczęto badania nad zastępowaniem nieodnawialnych źródeł energii (ropa, gaz, węgiel) wodorem. Kiedy wodór jest spalany w tlenie, jest przyjazny dla środowiska czysty produkt- woda, a nie dwutlenek węgla, co powoduje efekt cieplarniany.

Naukowcy sugerują, że w połowie XXI wieku powinna rozpocząć się masowa produkcja samochodów napędzanych wodorem. Domowe ogniwa paliwowe, których praca opiera się również na utlenianiu wodoru tlenem, znajdą szerokie zastosowanie.

Na przełomie XIX i XX wieku u zarania ery aeronautyki balony, sterowce i balony były wypełnione wodorem, ponieważ jest on znacznie lżejszy od powietrza. Jednak era sterowców zaczęła szybko odchodzić w przeszłość po katastrofie, która przydarzyła się sterowcowi Hindenburga. 6 maja 1937 sterowiec, wypełniony wodorem, zapalił się, w wyniku czego zginęło kilkudziesięciu pasażerów.

Wodór jest niezwykle wybuchowy w pewnych proporcjach z tlenem. Nieprzestrzeganie przepisów bezpieczeństwa doprowadziło do zapłonu i wybuchu sterowca.

• Wodór- pierwszy pierwiastek chemiczny układu okresowego pierwiastków chemicznych D.I. Mendelejew
• Wodór znajduje się w grupie I, podgrupie głównej, okresie 1 układu okresowego
• Wartościowość wodoru w związkach - I
• Wodór Gaz bezbarwny, bezwonny i bez smaku, praktycznie nierozpuszczalny w wodzie
• Wodór- najlżejszy gaz
• Wodór w stanie ciekłym i stałym wytwarzany jest w niskich temperaturach
• Wodór może rozpuszczać się w metalach
• Zastosowania wodoru są zróżnicowane

Zajmuje pierwsze miejsce w układzie okresowym pierwiastków chemicznych Mendelejewa i jest oznaczony symbolem H.

Przeczytaj artykuł i odwiedź stronę www.h2miraclewater-russia.ru aby uzyskać więcej informacji o maszynach wodorowych i wodzie wodorowej.