Tvorba vodíka. Rôzne formy vodíka

Najbežnejším chemickým prvkom vo vesmíre je vodík. Toto je druh referenčného bodu, pretože v periodickej tabuľke sa jeho atómové číslo rovná jednej. Ľudstvo dúfa, že sa o ňom bude môcť dozvedieť viac ako o jednom z najviac možných Vozidlo v budúcnosti. Vodík je najjednoduchší, najľahší, najbežnejší prvok, je ho všade dostatok – sedemdesiatpäť percent celkovej hmotnosti hmoty. Je to v každej hviezde, najmä veľa vodíka v plynných obroch. Jeho úloha pri fúznych reakciách hviezd je kľúčová. Bez vodíka nie je voda, čo znamená, že neexistuje život. Každý si pamätá, že molekula vody obsahuje jeden atóm kyslíka a dva atómy v nej sú vodík. Toto je dobre známy vzorec H20.

Ako to používame

V roku 1766 objavil vodík Henry Cavendish pri analýze oxidačnej reakcie kovu. Po niekoľkých rokoch pozorovania si uvedomil, že v procese spaľovania vodíka vzniká voda. Predtým vedci tento prvok izolovali, ale nepovažovali ho za nezávislý. V roku 1783 dostal vodík názov vodík (v preklade z gréckeho „hydro“ – voda a „gén“ – rodiť). Prvok, ktorý vytvára vodu, je vodík. Je to plyn, ktorého molekulový vzorec je H 2 . Ak je teplota blízka izbovej teplote a tlak je normálny, tento prvok je nepostrehnuteľný. Vodík nedokážu zachytiť ani ľudské zmysly – je bez chuti, farby, zápachu. Ale pod tlakom a pri teplote -252,87 C (veľmi chladno!) Tento plyn skvapalňuje. Takto sa skladuje, keďže vo forme plynu zaberá oveľa viac miesta. Je to kvapalný vodík, ktorý sa používa ako raketové palivo.

Vodík sa môže stať pevným, kovovým, ale na to je potrebný supervysoký tlak, a to teraz robia najvýznamnejší vedci, fyzici a chemici. Už teraz tento prvok slúži ako alternatívne palivo pre dopravu. Jeho aplikácia je podobná, ako funguje motor. vnútorné spaľovanie: Pri spaľovaní vodíka sa uvoľňuje veľké množstvo jeho chemickej energie. Prakticky bol vyvinutý aj spôsob vytvorenia palivového článku na jeho základe: pri spojení s kyslíkom dochádza k reakcii, vďaka ktorej vzniká voda a elektrina. Je možné, že doprava sa čoskoro „prepne“ namiesto benzínu na vodík – veľa automobiliek má záujem o vytváranie alternatívnych horľavých materiálov a sú tu aj úspechy. Ale čisto vodíkový motor je stále v budúcnosti, existuje veľa ťažkostí. Výhody sú však také, že vytvorenie palivovej nádrže s pevným vodíkom je v plnom prúde a vedci a inžinieri sa nechystajú ustúpiť.

Základné informácie

Hydrogenium (lat.) - vodík, prvé poradové číslo v periodickej tabuľke, označuje sa H. Atóm vodíka má hmotnosť 1,0079, je to plyn, ktorý nemá normálnych podmienkachžiadna chuť, žiadna vôňa, žiadna farba. Chemici už od 16. storočia opisujú určitý horľavý plyn a označujú ho rôznymi spôsobmi. Ale vyšlo to všetkým za rovnakých podmienok - keď kyselina pôsobí na kov. Vodík, dokonca aj samotný Cavendish, bol dlhé roky jednoducho nazývaný „horľavým vzduchom“. Až v roku 1783 Lavoisier syntézou a analýzou dokázal, že voda má zložité zloženie, a o štyri roky neskôr dal „horľavému vzduchu“ jeho moderný názov. Koreň tohto zložené slovo je široko používaný, keď je potrebné pomenovať zlúčeniny vodíka a akékoľvek procesy, na ktorých sa podieľa. Napríklad hydrogenácia, hydrid a podobne. A ruský názov navrhol v roku 1824 M. Solovyov.

V prírode sa distribúcia tohto prvku nerovná. V litosfére a hydrosfére zemskej kôry je jeho hmotnosť jedno percento, ale atómy vodíka až šestnásť percent. Najbežnejšia voda na Zemi a 11,19% hmotnosti v nej je vodík. Tiež je určite prítomný takmer vo všetkých zlúčeninách, ktoré tvoria ropu, uhlie, všetky zemné plyny, hlina. Vo všetkých organizmoch rastlín a živočíchov je vodík - v zložení bielkovín, tukov, nukleových kyselín, sacharidy a pod. Voľný stav pre vodík nie je typický a takmer nikdy sa nevyskytuje – v prírodných a sopečných plynoch je ho veľmi málo. Veľmi zanedbateľné množstvo vodíka v atmosfére - 0,0001%, čo sa týka počtu atómov. Na druhej strane celé prúdy protónov predstavujú vodík v blízkozemskom priestore, ktorý tvorí vnútorný radiačný pás našej planéty.

priestor

Vo vesmíre nie je žiadny prvok taký bežný ako vodík. Objem vodíka v zložení prvkov Slnka je viac ako polovica jeho hmotnosti. Väčšina hviezd tvorí vodík vo forme plazmy. Hlavnú časť rôznych plynov hmlovín a medzihviezdneho prostredia tvorí aj vodík. Je prítomný v kométach, v atmosfére mnohých planét. Prirodzene, nie in čistej forme, - potom ako voľný H 2, potom ako metán CH 4, potom ako amoniak NH 3, dokonca ako voda H 2 O. Veľmi často sa vyskytujú radikály CH, NH, SiN, OH, PH a pod. Ako prúd protónov je vodík súčasťou korpuskulárneho telesa slnečné žiarenie a kozmické lúče.

V bežnom vodíku je zmesou dvoch stabilných izotopov ľahký vodík (alebo protium 1H) a ťažký vodík (alebo deutérium - 2H alebo D). Existujú aj iné izotopy: rádioaktívne trícium - 3H alebo T, inak - superťažký vodík. A tiež veľmi nestabilné 4 N. V prírode obsahuje zlúčenina vodíka izotopy v takých pomeroch: na jeden atóm deutéria pripadá 6800 atómov prótia. Trícium vzniká v atmosfére z dusíka, ktorý je ovplyvnený neutrónmi kozmického žiarenia, ale zanedbateľný. Čo znamenajú hmotnostné čísla izotopov? Číslo označuje, že jadro protia má iba jeden protón, zatiaľ čo deutérium má nielen protón, ale aj neutrón v jadre atómu. Trícium má v jadre dva neutróny na jeden protón. Ale 4 N obsahuje tri neutróny na protón. Preto sú fyzikálne a chemické vlastnosti izotopov vodíka v porovnaní s izotopmi všetkých ostatných prvkov veľmi odlišné – rozdiel v hmotnostiach je príliš veľký.

Štruktúra a fyzikálne vlastnosti

Z hľadiska štruktúry je atóm vodíka v porovnaní so všetkými ostatnými prvkami najjednoduchší: jedno jadro - jeden elektrón. Ionizačný potenciál - väzbová energia jadra s elektrónom - 13,595 elektrónvoltov (eV). Práve kvôli jednoduchosti tejto štruktúry je atóm vodíka vhodný ako model v kvantovej mechanike, keď je potrebné vypočítať energetické hladiny zložitejšie atómy. V molekule H 2 sú dva atómy, ktoré sú spojené chemickou kovalentnou väzbou. Energia rozpadu je veľmi vysoká. Atómový vodík môže vznikať pri chemických reakciách, ako je zinok a kyselina chlorovodíková. K interakcii s vodíkom však prakticky nedochádza – atómový stav vodíka je veľmi krátky, atómy sa okamžite rekombinujú na molekuly H 2 .

Z fyzikálneho hľadiska je vodík ľahší ako všetky známe látky – viac ako štrnásťkrát ľahší ako vzduch (pripomeňme letiaci preč vzduchové balóny na sviatky - vo vnútri majú akurát vodík). Hélium však môže vrieť, skvapalňovať, topiť sa, tuhnúť a iba hélium vrie a topí sa pri nižších teplotách. Je ťažké ho skvapalniť, potrebujete teplotu pod -240 stupňov Celzia. Má však veľmi vysokú tepelnú vodivosť. Takmer sa nerozpúšťa vo vode, ale kov dokonale interaguje s vodíkom - rozpúšťa sa takmer vo všetkom, najlepšie v paládiu (850 objemov sa spotrebuje na jeden objem vodíka). Kvapalný vodík je ľahký a tekutý a pri rozpustení v kovoch často ničí zliatiny v dôsledku interakcie s uhlíkom (napríklad oceľ), dochádza k difúzii, dekarbonizácii.

Chemické vlastnosti

V zlúčeninách má vodík väčšinou oxidačný stav (valenciu) +1, ako sodík a iné alkalické kovy. Je považovaný za ich analóga, ktorý stojí na čele prvej skupiny Mendelejevovho systému. Ale vodíkový ión v hydridoch kovov je negatívne nabitý s oxidačným stavom -1. Tento prvok je tiež blízky halogénom, ktoré ho dokonca dokážu nahradiť v organických zlúčeninách. To znamená, že vodík možno pripísať aj siedmej skupine Mendelejevovho systému. Za normálnych podmienok sa molekuly vodíka nelíšia v aktivite, kombinujú sa iba s najaktívnejšími nekovmi: je to dobré s fluórom a ak je ľahké, s chlórom. Ale pri zahriatí sa vodík mení - reaguje s mnohými prvkami. Atómový vodík je v porovnaní s molekulárnym vodíkom veľmi aktívny chemicky, takže v spojení s kyslíkom vzniká voda a cestou sa uvoľňuje energia a teplo. Pri izbovej teplote je táto reakcia veľmi pomalá, ale pri zahriatí nad päťstopäťdesiat stupňov sa dosiahne výbuch.

Vodík sa používa na redukciu kovov, pretože odoberá kyslík z ich oxidov. S fluórom vodík vytvára výbuch aj v tme a pri mínus dvestopäťdesiatdva stupňoch Celzia. Chlór a bróm excitujú vodík iba pri zahrievaní alebo osvetlení a jód iba pri zahrievaní. Vodík a dusík tvoria čpavok (takto sa vyrába väčšina hnojív). Pri zahrievaní veľmi aktívne interaguje so sírou a získava sa sírovodík. S telúrom a selénom je ťažké vyvolať reakciu vodíka, ale s čistým uhlíkom prebieha reakcia pri veľmi vysokých teplotách a získava sa metán. S oxidom uhoľnatým tvorí vodík rôzne organické zlúčeniny, ovplyvňuje tu tlak, teplota, katalyzátory a to všetko má veľký praktický význam. Vo všeobecnosti je úloha vodíka, ako aj jeho zlúčenín, mimoriadne veľká, pretože protickým kyselinám dáva kyslé vlastnosti. Vodíkové väzby sa tvoria s mnohými prvkami, ktoré ovplyvňujú vlastnosti anorganických aj organických zlúčenín.

Získavanie a používanie

Vodík sa v priemyselnom meradle získava zo zemných plynov – horľaviny, koksárenské pece, plyny z rafinácie ropy. Dá sa získať aj elektrolýzou, kde elektrina nie je príliš drahá. Najdôležitejším spôsobom výroby vodíka je však katalytická reakcia uhľovodíkov, väčšinou metánu, s vodnou parou, keď sa dosiahne konverzia. Široko používaný je aj spôsob oxidácie uhľovodíkov kyslíkom. Extrakcia vodíka z zemný plyn je najlacnejší spôsob. Ďalšie dve sú využitie koksárenského plynu a rafinérskeho plynu – vodík sa uvoľňuje pri skvapalnení ostatných zložiek. Ľahšie sa skvapalňujú a na vodík, ako si pamätáme, potrebujete -252 stupňov.

Peroxid vodíka je veľmi populárny. Liečba týmto roztokom sa používa veľmi často. Je nepravdepodobné, že by molekulárny vzorec H 2 O 2 pomenovali všetky tie milióny ľudí, ktorí chcú byť blondínkami a zosvetliť si vlasy, ako aj tí, ktorí milujú čistotu v kuchyni. Dokonca aj tí, ktorí ošetrujú škrabance od hry s mačiatkom, si často neuvedomujú, že používajú vodíkovú liečbu. Ale každý pozná príbeh: od roku 1852 vodík dlho používané v letectve. Vzducholoď vynájdená Henrym Giffardom bola založená na vodíku. Nazývali sa zeppelínmi. Zeppeliny boli vytlačené z oblohy rýchlym rozvojom konštrukcie lietadiel. V roku 1937 došlo k veľkej havárii, keď zhorela vzducholoď Hindenburg. Po tomto incidente sa zepelíny už nikdy nepoužili. Ale na konci osemnásteho storočia sa rozšírilo balóny naplnený vodíkom bol všadeprítomný. Okrem výroby čpavku je dnes vodík potrebný na výrobu metylalkoholu a iných alkoholov, benzínu, hydrogenovaného ťažkého vykurovacieho oleja a tuhé palivo. Bez vodíka sa nezaobídete pri zváraní, pri rezaní kovov - môže to byť kyslík-vodík a atómovo-vodík. A trícium a deutérium oživujú jadrovú energiu. Toto, ako si pamätáme, sú izotopy vodíka.

Neumyvakin

Vodík ako chemický prvok je taký dobrý, že nemôže mať svojich fanúšikov. Ivan Pavlovič Neumyvakin - doktor lekárskych vied, profesor, laureát štátnej ceny a mnohých ďalších titulov a ocenení, medzi nimi. Ako lekár tradičnej medicíny bol vyhlásený za najlepšieho ľudového liečiteľa v Rusku. Bol to on, kto vyvinul mnoho metód a princípov stvárnenia zdravotná starostlivosť astronauti počas letu. Bol to on, kto vytvoril unikátnu nemocnicu – nemocnicu na palube vesmírnej lode. Zároveň bol štátnym koordinátorom smeru kozmetickej medicíny. Vesmír a kozmetika. Jeho vášeň pre vodík nie je zameraná na zarábanie veľkých peňazí, ako je to dnes v domácej medicíne, ale naopak, naučiť ľudí vyliečiť čokoľvek z doslova centu, bez dodatočných návštev lekární.

Propaguje liečbu liekom, ktorý je prítomný doslova v každej domácnosti. Toto je peroxid vodíka. Neumyvakina môžete kritizovať, koľko chcete, stále bude trvať na svojom: áno, skutočne, doslova všetko sa dá vyliečiť peroxidom vodíka, pretože nasýti vnútorné bunky tela kyslíkom, ničí toxíny, normalizuje kyseliny a zásady. rovnováha a odtiaľ sa regenerujú tkanivá, omladzuje sa celé telo.organizmus. Nikto ešte nevidel nikoho, kto by sa vyliečil peroxidom vodíka, oveľa menej skúmal, ale Neumyvakin tvrdí, že pomocou tohto lieku sa môžete úplne zbaviť vírusových, bakteriálnych a plesňových ochorení, zabrániť rozvoju nádorov a aterosklerózy, poraziť depresiu, omladiť telo a nikdy neochorieť SARS a prechladnutie.

Panacea

Ivan Pavlovič si je istý, že pri správnom používaní tejto jednoduchej drogy a so všetkými jednoduchými pokynmi môžete poraziť mnohé choroby, vrátane veľmi závažných. Ich zoznam je obrovský: od periodontálneho ochorenia a tonzilitídy až po infarkty myokardu, mŕtvice a cukrovka. Také maličkosti, ako je sinusitída alebo osteochondróza, odletia z prvých liečebných sedení. Dokonca aj rakovinové nádory sú vystrašené a utekajú pred peroxidom vodíka, pretože sa stimuluje imunitný systém, aktivuje sa život tela a jeho obranyschopnosť.

Dokonca aj deti môžu byť liečené týmto spôsobom, ibaže je lepšie, aby tehotné ženy zatiaľ nepoužívali peroxid vodíka. Tiež sa neodporúča túto metóduľudia s transplantovanými orgánmi z dôvodu možnej tkanivovej inkompatibility. Dávkovanie by sa malo prísne dodržiavať: od jednej kvapky po desať, pričom každý deň pridajte jednu. Trikrát denne (tridsať kvapiek trojpercentného roztoku peroxidu vodíka denne, wow!) pol hodiny pred jedlom. Roztok môžete zadať intravenózne a pod dohľadom lekára. Niekedy sa peroxid vodíka kombinuje pre účinnejší účinok s inými liekmi. Vo vnútri sa roztok používa iba v zriedenej forme - s čistou vodou.

Navonok

Obklady a výplachy boli veľmi populárne ešte predtým, ako profesor Neumyvakin vytvoril svoje metódy. Každý vie, že podobne ako alkoholové obklady, ani peroxid vodíka nemožno použiť v čistej forme, pretože dôjde k popáleniu tkaniva, ale bradavice či plesňové infekcie sa lubrikujú lokálne a silným roztokom – až pätnásť percent.

S kožnými vyrážkami, s bolesťami hlavy sa vykonávajú aj postupy, na ktorých sa podieľa peroxid vodíka. Kompresia by sa mala robiť bavlnenou handričkou namočenou v roztoku dvoch čajových lyžičiek trojpercentného peroxidu vodíka a päťdesiatich miligramov čistá voda. Látku zakryte fóliou a zabaľte vlnou alebo uterákom. Trvanie kompresie je od štvrť hodiny do hodiny a pol ráno a večer až do zotavenia.

Názor lekárov

Názory sú rozdelené, nie každý obdivuje vlastnosti peroxidu vodíka, navyše im nielen neverí, ale smejú sa im. Medzi lekármi sú aj takí, ktorí Neumyvakina podporovali a dokonca zachytili vývoj jeho teórie, no sú v menšine. Väčšina lekárov považuje takýto liečebný plán nielen za neúčinný, ale často aj smrteľný.

Oficiálne totiž zatiaľ neexistuje jediný preukázaný prípad, kedy by sa pacient vyliečil peroxidom vodíka. Zároveň neexistujú žiadne informácie o zhoršení zdravotného stavu v súvislosti s používaním tejto metódy. Ale drahocenný čas je stratený a človek, ktorý dostal niektorú z vážnych chorôb a úplne sa spoliehal na Neumyvakinov všeliek, riskuje, že bude neskoro začať svoju skutočnú tradičnú liečbu.

Najrozšírenejším prvkom vo vesmíre je vodík. V hmote hviezd má formu jadier - protónov - a je materiálom pre termonukleárne procesy. Takmer polovicu hmotnosti Slnka tvoria aj molekuly H 2 . Jeho obsah v zemská kôra dosahuje 0,15% a atómy sú prítomné v zložení ropy, zemného plynu, vody. Spolu s kyslíkom, dusíkom a uhlíkom ide o organogénny prvok, ktorý je súčasťou všetkých živých organizmov na Zemi. V našom článku budeme študovať fyzické a Chemické vlastnosti vodík, definujeme hlavné oblasti jeho použitia v priemysle a jeho význam v prírode.

Pozícia v periodickom systéme chemických prvkov Mendelejeva

Prvým prvkom, ktorý otvára periodickú tabuľku, je vodík. Jeho atómová hmotnosť je 1,0079. Má dva stabilné (protium a deutérium) a jeden rádioaktívny izotop (trícium). Fyzikálne vlastnosti určuje miesto nekovu v tabuľke chemické prvky. Za normálnych podmienok je vodík (jeho vzorec je H 2) plyn, ktorý je takmer 15-krát ľahší ako vzduch. Štruktúra atómu prvku je jedinečná: pozostáva iba z jadra a jedného elektrónu. Molekula látky je dvojatómová, častice v nej sú spojené pomocou kovalentnej nepolárnej väzby. Jeho energetická náročnosť je pomerne vysoká – 431 kJ. To vysvetľuje nízku chemickú aktivitu zlúčeniny za normálnych podmienok. Elektronický vzorec vodík je: H:H.

Látka má celý riadok vlastnosti, ktoré nemajú medzi ostatnými nekovmi obdoby. Uvažujme o niektorých z nich.

Rozpustnosť a tepelná vodivosť

Kovy najlepšie vedú teplo, no vodík sa im približuje z hľadiska tepelnej vodivosti. Vysvetlenie javu spočíva vo veľmi vysokej rýchlosti tepelného pohybu ľahkých molekúl hmoty, preto sa vo vodíkovej atmosfére ohrievaný objekt ochladzuje 6-krát rýchlejšie ako vo vzduchu. Zlúčenina sa môže dobre rozpúšťať v kovoch, napríklad takmer 900 objemov vodíka môže byť absorbovaných jedným objemom paládia. Kovy môžu vstúpiť do chemických reakcií s H 2, v ktorých sa prejavujú oxidačné vlastnosti vodíka. V tomto prípade sa tvoria hydridy:

2Na + H2 \u003d 2 NaH.

Pri tejto reakcii atómy prvku prijímajú elektróny z kovových častíc a menia sa na anióny s jednotkovým záporným nábojom. Jednoduchá látka H 2 je v tomto prípade oxidačné činidlo, ktoré pre ňu väčšinou nie je typické.

Vodík ako redukčné činidlo

Kovy a vodík spája nielen vysoká tepelná vodivosť, ale aj schopnosť ich atómov v chemických procesoch darovať vlastné elektróny, čiže byť oxidované. Napríklad zásadité oxidy reagujú s vodíkom. Redoxná reakcia končí uvoľnením čistého kovu a tvorbou molekúl vody:

CuO + H2 \u003d Cu + H20.

Interakcia látky s kyslíkom počas zahrievania vedie aj k produkcii molekúl vody. Proces je exotermický a je sprevádzaný uvoľňovaním Vysoké číslo termálna energia. Ak plynná zmes H 2 a O 2 reaguje v pomere 2: 1, potom sa nazýva, pretože pri zapálení exploduje:

2H2+02 \u003d 2H20.

Voda je a hrá dôležitú úlohu pri formovaní zemskej hydrosféry, klímy a počasia. Poskytuje kolobeh prvkov v prírode, podporuje všetky životné procesy organizmy, ktoré obývajú našu planétu.

Interakcia s nekovmi

Najdôležitejšie chemické vlastnosti vodíka sú jeho reakcie s nekovovými prvkami. o normálnych podmienkach sú dostatočne chemicky inertné, takže látka môže reagovať len s halogénmi, napríklad s fluórom alebo chlórom, ktoré sú spomedzi všetkých nekovov najaktívnejšie. Takže zmes fluóru a vodíka exploduje v tme alebo v chlade a s chlórom - pri zahrievaní alebo na svetle. Reakčnými produktmi budú halogenovodíky, ktorých vodné roztoky sú známe ako fluoridové a chloridové kyseliny. C interaguje pri teplote 450-500 stupňov, tlaku 30-100 MPa a v prítomnosti katalyzátora:

N2 + 3H2⇔p, t, kat⇔2NH3.

Uvažované chemické vlastnosti vodíka majú veľký význam pre priemysel. Môžete napríklad získať cenný chemický produkt - amoniak. Je hlavnou surovinou na výrobu dusičnanových kyslých a dusíkatých hnojív: močovina, dusičnan amónny.

organickej hmoty

Medzi uhlíkom a vodíkom dochádza k produkcii najjednoduchšieho uhľovodíka - metánu:

C + 2H2 = CH4.

Najdôležitejšia je látka neoddeliteľnou súčasťou prírodné a Používajú sa ako cenné druhy palivá a suroviny pre priemysel organickej syntézy.

V chémii zlúčenín uhlíka je prvok obsiahnutý v obrovskom množstve látok: alkány, alkény, uhľohydráty, alkoholy atď. Je známych veľa reakcií organických zlúčenín s molekulami H2. Majú na sebe spoločný názov hydrogenácia alebo hydrogenácia. Aldehydy sa teda môžu redukovať vodíkom na alkoholy, nenasýtené uhľovodíky - na alkány. Napríklad etylén sa premieňa na etán:

C2H4 + H2 \u003d C2H6.

Veľký praktický význam majú také chemické vlastnosti vodíka, ako je napríklad hydrogenácia tekutých olejov: slnečnice, kukurice a repky. Vedie k tvorbe tuhého tuku – bravčovej masti, ktorá sa používa pri výrobe glycerínu, mydla, stearínu, tvrdého margarínu. Na zlepšenie vzhľad a chutnosť pridávajú sa k nemu potravinový výrobok, mlieko, živočíšne tuky, cukor, vitamíny.

V našom článku sme študovali vlastnosti vodíka a zistili jeho úlohu v prírode a ľudskom živote.

VODÍK (lat. Hydrogenium), H, chemický prvok skupiny VII krátkej formy (1. skupina dlhej formy) periodickej sústavy; atómové číslo 1, atómová hmotnosť 1,00794; nekovové. V prírode existujú dva stabilné izotopy: protium 1H (99,985 % hmotnosti) a deutérium D alebo 2H (0,015 %). Umelo vyrobené rádioaktívne trícium 3 H, alebo T (β-rozpad, T 1/2 12,26 rokov), vzniká v prírode v zanedbateľnom množstve vo vyšších vrstvách atmosféry ako výsledok interakcie kozmického žiarenia hlavne s jadrami N a O. Umelo získali extrémne nestabilné rádioaktívne izotopy 4H, 5H, 6H.

Odkaz na históriu. Vodík prvýkrát študoval v roku 1766 G. Cavendish a pomenoval ho „horľavý vzduch“. V roku 1787 A. Lavoisier ukázal, že tento plyn tvorí pri spaľovaní vodu, zaradil ho do zoznamu chemických prvkov a navrhol názov hydrogène (z gréčtiny?δωρ – voda a γενν?ω – rodiť).

distribúcia v prírode. Obsah vodíka v atmosférický vzduch 3,5-10% hmotnosti, v zemskej kôre 1%. Hlavnou zásobárňou vodíka na Zemi je voda (11,19 % hmotnosti vodíka). Vodík patrí medzi biogénne prvky, je súčasťou zlúčenín tvoriacich uhlie, ropu, prírodné horľavé plyny, množstvo minerálov a pod.V blízkozemskom priestore tvorí vodík vo forme prúdu protónov vnútorný radiačný pás Zeme. . Vodík je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre; vo forme plazmy tvorí asi 70 % hmotnosti Slnka a hviezd, hlavná časť medzihviezdneho prostredia a plynných hmlovín, je prítomný v atmosfére množstva planét vo forme H 2, CH 4, NH3, H20 atď.

Vlastnosti. Konfigurácia elektrónového obalu atómu vodíka je 1s 1; v zlúčeninách vykazuje oxidačné stavy +1 a -1. Elektronegativita podľa Paulinga 2.1; polomery (pm): atómový 46, kovalentný 30, van der Waals 120; ionizačná energia H° → H + 1312,0 kJ/mol. Vo voľnom stave vodík tvorí dvojatómovú molekulu H2, medzijadrová vzdialenosť je 76 pm a disociačná energia je 432,1 kJ/mol (0 K). V závislosti od vzájomnej orientácie jadrových spinov existujú orto-vodík (paralelné spiny) a para-vodík (antiparalelné spiny), ktoré sa líšia magnetickými, optickými a tepelnými vlastnosťami a sú zvyčajne obsiahnuté v pomere 3: 1; pri premene para-vodíka na orto-vodík sa spotrebuje 1418 J/mol energie.

Vodík je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu; t PL -259,19 ° С, t KIP -252,77 ° С. Vodík je najľahší a najviac tepelne vodivý zo všetkých plynov: pri 273 K je hustota 0,0899 kg / m 3, tepelná vodivosť je 0,1815 W / (m K). Nerozpúšťa sa vo vode; dobre sa rozpúšťa v mnohých kovoch (najlepšie v Pd - až 850 % objemu); difunduje cez mnohé materiály (napr. oceľ). Na vzduchu horí, vytvára výbušné zmesi. Pevný vodík kryštalizuje v hexagonálnej mriežke; pri tlaku nad 10 4 MPa je možný fázový prechod s vytvorením štruktúry vybudovanej z atómov s kovovými vlastnosťami - takzvaný kovový vodík.

Vodík tvorí zlúčeniny s mnohými prvkami. S kyslíkom tvorí vodu (pri teplotách nad 550 °C je reakcia sprevádzaná výbuchom), s dusíkom - amoniak, s halogénmi - halogenovodíky, s kovmi, intermetalickými látkami a tiež s mnohými nekovmi (napríklad chalkogény ) - hydridy, s uhlíkom - uhľovodíky. Reakcie s CO majú praktický význam (pozri Syntézny plyn). Vodík redukuje oxidy a halogenidy mnohých kovov na kovy, nenasýtené uhľovodíky na nasýtené (pozri Hydrogenácia). Jadro atómu vodíka - protón H + - určuje kyslé vlastnosti zlúčenín. AT vodné roztoky H + tvorí s molekulou vody hydróniový ión H 3 O +. V zložení molekúl rôzne zlúčeniny vodík má tendenciu vytvárať vodíkové väzby s mnohými elektronegatívnymi prvkami.

Aplikácia. Plynný vodík sa používa pri priemyselnej syntéze amoniaku, kyseliny chlorovodíkovej, metanolu a vyššie alkoholy syntetické kvapalné palivá atď. na hydrogenáciu tukov a iných organických zlúčenín; pri rafinácii ropy - na hydrorafináciu a hydrokrakovanie ropných frakcií; v metalurgii - na získavanie kovov (napríklad W, Mo, Re z ich oxidov a fluoridov), vytváranie ochranného prostredia pri spracovaní kovov a zliatin; pri výrobe výrobkov z kremenného skla pomocou vodíkovo-kyslíkového plameňa, na atómovo-vodíkové zváranie žiaruvzdorných ocelí a zliatin a pod., ako zdvíhací plyn pre balóny. Kvapalný vodík je palivo v raketách a vesmírne technológie; používa sa aj ako chladivo.

O hlavných spôsoboch získavania, ako aj o skladovaní, preprave a využívaní vodíka ako nosiča energie pozri Vodíková energia.

Lit. pozri pri sv. Energia vodíka.

Vodík- prvý chemický prvok Periodickej tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev. Chemický prvok vodík sa nachádza v prvej skupine, hlavnej podskupine, prvej perióde periodickej sústavy.

Relatívna atómová hmotnosť vodíka = 1.

Vodík má najjednoduchšiu štruktúru atómu, skladá sa z jedného elektrónu, ktorý sa nachádza v jadrovom priestore. Jadro atómu vodíka pozostáva z jedného protónu.

Atóm vodíka pri chemických reakciách môže darovať aj pridať elektrón, čím sa tvoria dva typy iónov:

H0 + 1ē → H1− H0 – 1ē → H1+.

Vodík je najrozšírenejším prvkom vo vesmíre. Tvorí asi 88,6 % všetkých atómov (asi 11,3 % tvoria atómy hélia, podiel všetkých ostatných prvkov spolu je asi 0,1 %). Hlavný je teda vodík komponent hviezdy a medzihviezdny plyn. V medzihviezdnom priestore tento prvok existuje vo forme jednotlivých molekúl, atómov a iónov a môže vytvárať molekulárne oblaky, ktoré sa výrazne líšia veľkosťou, hustotou a teplotou.

Hmotnostný podiel vodíka v zemskej kôre je 1%. Je to deviaty najbežnejší prvok. Význam vodíka v chemických procesoch prebiehajúcich na Zemi je takmer taký veľký ako význam kyslíka. Na rozdiel od kyslíka, ktorý existuje na Zemi vo viazanom aj voľnom stave, takmer všetok vodík na Zemi je vo forme zlúčenín; len veľmi malé množstvo vodíka vo forme jednoduchá látka obsiahnuté v atmosfére (0,00005 % objemu pre suchý vzduch).

Vodík je prítomný takmer vo všetkých organickej hmoty a je prítomný vo všetkých živých bunkách.

Fyzikálne vlastnosti vodíka

Jednoduchá látka tvorená chemickým prvkom vodík má molekulárnu štruktúru. Jeho zloženie zodpovedá vzorcu H2. Rovnako ako chemický prvok, jednoduchá látka sa nazýva aj vodík.

Vodík Je to bezfarebný plyn, bez zápachu a chuti, prakticky nerozpustný vo vode. Pri izbovej teplote a normálne atmosferický tlak rozpustnosť je 18,8 ml plynu na 1 liter vody.

Vodík- najľahší plyn, jeho hustota je 0,08987 g / l. Pre porovnanie: hustota vzduchu je 1,3 g/l.

Vodík sa môže rozpúšťať v kovoch napríklad v jednom objeme paládia sa môže rozpustiť až 850 objemov vodíka. Vďaka svojej extrémne malej molekulovej veľkosti je vodík schopný difundovať cez mnoho materiálov.

Rovnako ako iné plyny, vodík kondenzuje pri nízkych teplotách na bezfarebnú priehľadnú kvapalinu, k tomu dochádza pri teplote - 252,8 °C. Keď teplota dosiahne -259,2°C, vodík kryštalizuje vo forme bielych kryštálov, podobných snehu.

Na rozdiel od kyslíka vodík nevykazuje alotropiu.

Aplikácia vodíka

Vodík sa používa v rôznych priemyselných odvetví priemyslu. Veľa vodíka ide do výroby amoniaku (NH3). Dusíkaté hnojivá sa získavajú z amoniaku, syntetické vlákna a plasty, drogy.

AT Potravinársky priemysel vodík sa používa pri výrobe margarínu, ktorý obsahuje tvrdé tuky. Aby sa získali z tekutých tukov, prechádza cez ne vodík.

Keď vodík horí v kyslíku, teplota plameňa je asi 2500 °C. Pri tejto teplote je možné taviť a zvárať žiaruvzdorné kovy. Pri zváraní sa teda používa vodík.

Ako raketové palivo sa používa zmes kvapalného vodíka a kyslíka.

V súčasnosti niekoľko krajín začalo s výskumom nahradenia neobnoviteľných zdrojov energie (ropa, plyn, uhlie) vodíkom. Pri spaľovaní vodíka v kyslíku je to šetrné k životnému prostrediu čistý produkt- voda, nie oxid uhličitý, ktorý spôsobuje skleníkový efekt.

Vedci naznačujú, že v polovici 21. storočia by sa mala začať masová výroba áut na vodíkový pohon. Široké uplatnenie nájdu palivové články pre domácnosť, ktorých práca je založená aj na oxidácii vodíka kyslíkom.

Koncom 19. a začiatkom 20. stor. na úsvite éry letectva boli balóny, vzducholode a balóny plnené vodíkom, pretože je oveľa ľahší ako vzduch. Éra vzducholodí sa však po katastrofe, ktorá sa vzducholode stala, začala rýchlo vytrácať do minulosti Hindenburg. 6. mája 1937 vzducholoď, naplnený vodíkom sa vznietil, čo malo za následok smrť desiatok pasažierov.

Vodík je v určitých pomeroch s kyslíkom extrémne výbušný. Nedodržanie bezpečnostných predpisov viedlo k vznieteniu a výbuchu vzducholode.

• Vodík- prvý chemický prvok Periodickej tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev
• Vodík sa nachádza v skupine I, hlavnej podskupine, perióde 1 periodického systému
• Valencia vodíka v zlúčeninách - I
• Vodík Bezfarebný plyn, bez zápachu a chuti, prakticky nerozpustný vo vode
• Vodík- najľahší plyn
• Kvapalný a pevný vodík sa vyrába pri nízkych teplotách
• Vodík sa môže rozpúšťať v kovoch
• Aplikácie vodíka sú rôzne

Zaberá prvé miesto v periodickom systéme chemických prvkov Mendelejeva a je označený symbolom H.

Prečítajte si článok a navštívte stránku www.h2miraclewater-russia.ru pre viac informácií o vodíkových strojoch a vodíkovej vode.