Водород — самый маленький и распространённый элемент во Вселенной
Представьте себе, человек включает в сеть прибор, опускает его в колбу с водой и по всему дому загораются лампочки, работают электроплита и стиральная машина. И в результате работы прибора отходами является вода, которую завтра вновь можно использовать. Фантастика? Не совсем. В мировых лабораториях ученые работают над получением альтернативного топлива. И водородное топливо — одно из наиболее перспективных в этом плане.
У нас появился новый формат! Теперь статью можно прослушать
Сейчас, когда вещества окружающего мира разложены на атомы, а человек стремится заглянуть внутрь ядра, водород и другие газы хорошо изучены. Древние алхимики, из-за невидимости газов, не учитывали участие воздуха в проводимых реакциях. И только со временем к ученым пришло понимание, что воздушные газы — полноценные участники химических реакций, и без их исследования картина мира будет неполной.
У истоков завтрашних изобретений стоят исследования ученых XVI-XVII вв и теория о флогистоне — некой горючей субстанции, что улетучивается из веществ при горении, смешивается с воздухом и не может быть выделена из него.
В 1703 году теория флогистона описана немецким ученым Георгом Шталем для объяснения процессов горения, восстановления и обжига.
Первооткрывателем водорода считают, Генри Кавендиша, который подробно исследовал вещество, названное им «горючий воздух». Профиль ученого можно увидеть на странице 72 учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой. Более точных портретов ученого к сожалению не осталось. Современники описывали его как очень скромного и странного человека.
Лавуазье во второй половине восемнадцатого века осуществили водный синтез водорода с помощью горячего железа, что доказало присутствие водорода в составе воды.
Водород (Hydrogenium) — рождающий воду. Обозначается латинской литерой Н. Вселенная на 75% состоит из водорода, и на остальные 93 природных элемента, присутствующих в таблице Менделеева приходятся остальные 25%. На Земле — его позиция скромнее, девятый по распространенности. Водород входит в состав воды, благодаря круговороту которой поддерживается жизнь на земле.
Физические свойства водорода
-
газообразное вещество;
-
не обладает цветом,
-
не ощутим вкусовыми и обонятельными рецепторами человека ( NB! Помним, что пробовать в лаборатории ничего нельзя!)
-
кипит и плавится при отрицательных температурах. (-252,6 0С и -259,2 0С соответственно);
-
в сравнении с воздухом, водород легче практически в 14 раз;
-
из-за неполярности молекулы Н2, водород плохо растворим в воде,
-
некоторые металлы (палладий) могут абсорбировать атомарный водород с образованием гидридов металлов..
Если внимательно посмотреть на Периодическую таблицу Д.И.Менделеева на последнем форзаце учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой можно заметить что водород есть и в первой группе и в седьмой. Такое расположение обусловлено тем, что в одних условиях водород -донор электрона и реагирует как металл, а в других акцептор электрона и проявляет свойства неметаллов.
Формулы получения водорода
1. Реакция металлов с разбавленными кислотами:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2↑
Для получения водорода используется аппарат Киппа. Представлен на странице 73 учебника “Химия 8 класс” под редакцией Н.Е.Кузнецовой2. Реакция щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
2Na +2H2O → 2NaOH +H2↑
3. Реакции гидролиза гидридов:
NaH +H2O → NaOH +H2↑
СаH2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2↑
4.Реакции цинка, кремния или алюминия со щелочами:
2Al +2NaOH +6H2O → 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
Zn +2KOH +2H2O → K2[Zn(OH)4] +H2↑
5. Электролиз воды.2H2O → 2H2+О2
Не смотря на то, что в результате электролиза получается чистый водород, экономически этот способ самый дорогой.
1. Взаимодействие с галогенами.
При обычной температуре водород реагирует со фтором:
H2 + F2 = 2HF.
Яркий свет обеспечивает реакцию водорода с хлором с выделением хлороводорода, взаимодействие с бромом протекает не так активно, водород с йодом не реагирует до конца даже при высокой температуре.
2. Взаимодействие с кислородом.
2H2 + O2 = 2H2O+Q
Горение водорода в кислороде - экзотермическая реакция. Температура водородно-кислородного пламени достигает почти 3000 °С.
Для получения сероводорода пропускают водород через расплавленную серу:
H2 + S = H2S
4.Химические свойства водорода с оксидами металлов.
Благодаря способности водорода отдавать электроны, он восстанавливает многие металлы из их оксидов:
CuO + H2 = Cu + H2O.
5. Химические свойства металлов с водородом.
Если водород нагреть до высокой температуры, происходит реакция с щелочными и щелочноземельными металлами.
2Na + H2 = 2NaH;
Ca + H2 = CaH2.
