Водород (общие сведения).
Водород – то есть рождающий воду, первый по счету из элементов представленных в периодической системе химических элементов. При обычных условиях бесцветен и представляет собой газ, который не имеет ни запаха, ни вкуса.
Символ — Н
Атомный номер — 1
Латинское название — Hydrogenium
Электронная конфигурация — 1s1
Атомная масса — 1,00794 а.е.м. (г/моль)
Температура плавления — 14,01 K
Температура кипения — 20,28 K
Простое вещество – газ с двухатомными молекулами Н2.
Общие сведения.
Водород очень широко представлен в природе. Как следует из названия «водород», атомы водорода вместе с кислородом – это составные части молекулы воды. Довольно много связанного, то есть входящего в состав разных минеральных соединений, водорода присутствует в литосфере. Атомы этого элемента присутствуют в различных органических соединениях. Важнейшие из них, такие как, белки, углеводы, витамины, нуклеиновые кислоты, жиры, содержат водород в своем составе.
История открытия водорода.
Горючий газ, выделявшийся в реакциях между кислотами и металлами, интересовал еще М. В. Ломоносова. Парацельс, известный немецкий естествоиспытатель и врач, живший несколько ранее, в шестнадцатом веке, тоже обнаружил его горючесть. А в 1700 году Никола Лемери, французский аптекарь и химик, открыл способность водорода взрываться на воздухе. Генри Кавендиш в 1766 году назвал этот газ «горючим воздухом». В 1781 году он смог доказать, что результатом реакции этого газа и кислорода является вода. Антуан Лавуазье, получивший водород разложением воды в 1779 году, предложил его название. Оно было составлено из двух слов «гидор», что на греческом означает «вода» и «геннао», значащее на том же языке «рождаю». В 1824 году М. Ф. Соловьевым было предложено русское название – «водород».
Свойства водорода.
Можно заметить, что в отличие от других химических элементов, собранных в периодической системе, водород размещается как бы сразу в двух группах. Это происходит оттого, что в случае присоединения электрона, водород проявляет свойства неметалла. Таким образом, он оказался помещенным в седьмую группу, вместе с галогенами. А при отдаче электрона, его свойства становятся подобными свойствам металлов. Поэтому символ водорода можно найти и в первой группе, в одном ряду со щелочными металлами.
Водород обладает самой малой массой. Воздух в четырнадцать с половиной раз тяжелее, чем этот газ. Его плотность, измеренная при нормальных условиях, равна 0,0899 кг/м3. При температурах ниже — 252,7°C он перестает быть газом и становится жидкостью, обладающей самым малым весом. Ее плотность 70,8 кг/м3. Если снизить температуру еще сильнее, ниже — 259,15°C, вместо газа можно будет увидеть твердое вещество.
Газообразный молекулярный водород растворяется в воде очень плохо. Меньше, чем 0,02 см3/мл. Гораздо лучше он растворяется в губчатом железе и металлическом палладии. В последнем случае на один объем палладия приходится примерно 850 объемов водорода.
Горит водород, выделяя теплоту 143,06 МДж/кг. Смесь водорода с кислородом в пропорции два к одному называется «гремучий газ». При его взрыве образуется вода. Поэтому работа с газообразным водородом сопряжена с опасностью и требует максимальной осторожности.
Химически водород реагирует с металлами и неметаллами. Широко применяются реакции, в которых металлы с помощью водорода восстанавливаются из оксидов.
Область применения.
Пищевая промышленность потребляет много водорода. В процессе гидрирования, то есть насыщения атомарным водородом жидких растительных жиров получается твердый маргарин. Тот же процесс – гидрирование используется и в производстве мыла. В состав вездесущих пластических масс, использующихся в современном мире повсеместно, входит водород. Жидким водородом охлаждают мощные генераторы электрического тока на атомных электростанциях. Он же является и ракетным топливом.
В химической промышленности водород применяется для получения аммиака. Из него впоследствии получаются азотная кислота и азотные удобрения. Водород – одна из составляющих синтеза хлороводорода. Этот галогеносодержащий газ в виде раствора в воде является соляной кислотой, необходимой во многих химических процессах.
Водород участвует в производстве метилового спирта и многих других органических спиртов. При его участии получается синтетический бензин. Для повышения калорийности топлива проводится гидрогенизация менее качественных его сортов. Водород помогает сделать сварку и резку металлов более высокотемпературной. Кислородо — водородное пламя позволяет достичь температуры до 2800 — 3000°С. Температура атомно — водородной сварки доходит до 4000 градусов по шкале Цельсия. В металлургии из оксидов водородом восстанавливают ценные металлы, такие как индий, вольфрам и молибден.
Интересные факты.
Водород, в виде двухатомного газа встречается очень редко. Небольшое его присутствие обнаруживается в природных газах, например вулканического происхождения. В атмосфере его ничтожно мало. В то же время это самое распространенный элемент во Вселенной. Приблизительно 76 процентов по массе. Из водорода, в состоянии плазмы состоит примерно половины массы Солнца. Так же устроены и другие, подобные Солнцу звезды. Межзвездный газ тоже по большей части состоит из водорода.
Уже на протяжении многих лет ведутся активные исследования. В них водород предлагается как альтернативный источник топлива для автотранспорта. Получающийся из воды и обращающийся после использования снова в воду, он может стать очень экологичным видом горючего материала. Для этого ученым нужно только сделать его применение более безопасным. Именно горючесть и взрывоопасность этого газа помешала развитию такого воздушного транспорта, как дирижабли.
Водорода больше всего в таком природном сырье, как вода. Но, на сегодняшний день большая часть водорода в промышленности получается из природного газа. Поскольку получать этот газ разложением воды слишком дорого.
Компании «DP Air Gas» занимается продажей и поставкой водорода в Украине и странах СНГ. Более полную информацию о продукции компании, которую она реализует можно получить здесь.
