Защо водата не гори, въпреки че се състои от горими вещества (водород и кислород). Водород

Индустриалните методи за получаване на прости вещества зависят от каква форма съответният елемент е в природата, т.е. това могат да бъдат суровини за неговата подготовка. По този начин, съществуващ кислород в свободното състояние се получава чрез физически метод - отделяне от течен въздух. Водородът е почти изцяло под формата на съединения, следователно се използват химични методи за получаване на него. По-специално могат да се използват реакции на разлагане. Един от методите за получаване на водород е реакцията на разлагане на вода чрез токов удар.

Основният индустриален метод за получаване на водород е реакция с вода от метан, която е част от природен газ. Извършва се при високи температури (лесно се уверява, че когато метанът преминава, дори и чрез вряща вода, не се появява реакция):

CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 KJ

В лабораторията не е задължително да се използват естествени суровини за получаване на прости вещества, но избират изходните вещества, от които е по-лесно да се избере необходимото вещество. Например, в лабораторния кислород не се получава от въздуха. Същото се отнася и за получаването на водород. Един от лабораторните методи за получаване на водород, който понякога се използва в индустрията - разширяване на вода с електрически инсулт.

Обикновено водородните лаборатории се получават чрез взаимодействие на цинк със солна киселина.

В индустрията

1.Електролиза на водни соли:

2NACL + 2H2O →H2 + 2НАОН + С12

2.Предаване на водна пара над гореща кокс при температура от около 1000 ° C:

H 2 O + C ⇄ H 2 + сътрудничество

3.От природен газ.

Конверсия чрез водна пара: СН 4 + Н20 ⇄ CO + 3H2 (1000 ° C) Каталитично окисление с кислород: 2CH 4 + O2 ⇄ 2CO + 4H2

4. Crequen и реформиране на въглеводороди в процеса на рафиниране на петрола.

В лабораторията

1.Ефекта на разредените киселини към метали. За извършване на такава реакция, най-често се използват цинк и солна киселина:

Zn + 2HCL → ZnCl 2 + H2

2.Взаимодействие с калций с вода:

Са + 2H2O → Ca (OH) 2 + Н2

3.Хидролиза хидрид:

NaH + H2O → NaOH + H2

4.Действие на алкали върху цинк или алуминий:

2AL + 2NAOH + 6H2O → 2na + 3H2 ZN + 2KOH + 2H20 → K2 + H2 \\ t

5.С помощта на електролиза. При електролизата на водните разтвори на алкални или киселини върху катода се освобождават водород, например:

2H30 + + 2E - → H2 + 2H2O

• Биореактор за производство на водород

Физически свойства

Газов водород може да съществува в две форми (модификации) - под формата на орто и пара-водород.

В ортодоралната молекула (so pl. -259.10 ° C, t. -252.56 ° C) Ядрените завъртания са насочени еднакво (паралелно), а при Paravodorod (m. Pl. -259,32 ° C, t. Kip. -252,89 ° C) - противоположно един на друг (анти-паралел).

Възможно е да се разделят Alto Altropy Altropy при активен ъгъл при температура на течната азот. При много ниски температури равновесието между ортопомията и водоустойчивостта е почти насочено към последното. При 80 към съотношението на формуляра приблизително 1: 1. Депозитът на паралодин под нагряване се превръща в ортодоксид до образуването на равновесие при стайна температура на сместа (орто-пара: 75:25). Без катализатор, трансформацията се случва бавно, което дава възможност да се проучат свойствата на отделните амотропни форми. Водородна молекула DVKHATOMNA - H₂. При нормални условия това е газ без цвят, мирис и вкус. Водородът е най-лесният газ, плътността му е многократно по-малка от плътността на въздуха. Очевидно е, че по-малкото тегло на молекулите, толкова по-висока е тяхната скорост при същата температура. Като най-лесните, водородните молекули се движат по-бързо от молекулите на всеки друг газ и по този начин по-бързо могат да предават топлина от едно тяло в друго. От това следва, че водородът има най-висока топлопроводимост сред газообразните вещества. Неговата топлопроводимост е приблизително седем пъти по-висока от термичната проводимост на въздуха.

Химични свойства

Водородните молекули Н са доста издръжливи и за да се влезе в реакцията водород, трябва да се изразходва голяма енергия: Н2 \u003d 2N - 432 kJ така, при нормални температури, водород реагира с много активни метали, например с калций, Формиране на калциев хидрид: Са + Н2 \u003d Сан 2 и с един неметалол - флуор, образуване на флуор хидроген: F2 + Н2 \u003d 2HF с повечето метали и неметали водород реагира при повишени температури или с различен ефект, \\ t например при осветление. Тя може да "отнеме" кислород от някои оксиди, например: CUO + H2 \u003d CU + H2 0 записаното уравнение отразява реакцията на възстановяване. Реакциите на възстановяване се наричат \u200b\u200bпроцеси, в резултат на което кислородът се взема от съединението; Постоянните вещества на кислород се наричат \u200b\u200bредуциращи агенти (в същото време самите те са окислени). След това ще бъде дадено друго определение на понятията за "окисление" и "възстановяване". И това определение исторически първо запазва значението и сега, особено в органичната химия. Отговорът за възстановяване е обратното на окислителната реакция. И двете реакции винаги преминават по едно и също време като един процес: при окисляване (възстановяване) на едно вещество, той се дефинира едновременно възстановяване (окисление) на друг.

N2 + 3H2 → 2 NH3

С халогени форми халогенно размножаване:

F 2 + Н2 → 2 HF, реакцията протича с експлозия в тъмното и при всяка температура, CI2 + Н2 → 2 НС1, реакцията протича с експлозия, само в светлината.

Със сажди взаимодействат със силно отопление:

C + 2H2 → CH4

Взаимодействие с метали на алкални и бучки

Водородни форми с активни метали хидриди:

Na + H2 → 2 NaH CA + H2 → CAH 2 mg + H 2 → MGH 2

Хидриди - физиологичен разтвор, твърди вещества, лесно хидролизиран:

CAH 2 + 2H2O → CA (OH) 2 + 2H2

Взаимодействие с метални оксиди (обикновено D-елементи)

Оксидите са възстановени на метали:

CUO + H 2 → CU + H20 FE 2O3 + 3H2 → 2 FE + 3H20 WO 3 + 3H2 → W + 3H2O

Хидрогениране на органични съединения

При действието на водород върху ненаситени въглеводороди в присъствието на никелов катализатор и повишена температура, възниква реакция хидрогениране:

СН2 \u003d СН2 + Н2 → СН3 -СН3

Водород възстановява алдехидите към алкохоли:

CH3 CHO + H2 → C2H5OH.

Геохимия на водород

Водородът е основният строителен материал на Вселената. Това е най-често срещаният елемент и всички елементи се образуват от него в резултат на термоядрени и ядрени реакции.

Свободният водород H 2 е относително рядко открит в земните газове, но под формата на вода е необходимо изключително важно участие в геохимични процеси.

Водородните минерали могат да бъдат включени под формата на амониев йон, хидроксилна йонна и кристална вода.

В атмосферата водородът непрекъснато се образува в резултат на водоразположение чрез слънчева радиация. Мигрира към горните слоеве на атмосферата и изчезва в космоса.

Приложение

• Водородна енергия

Атомният водород се използва за атомно заваряване на водород.

В хранително-вкусовата промишленост водородът е регистриран като хранителна добавка E949.като опаковъчен газ.

Характеристики на обращение

Водородът при смес с въздух образува експлозивна смес - т.нар. Газ плъх. Този газ има най-голяма експлозивност с обем водород и кислород 2: 1, или водород и въздух приблизително 2: 5, тъй като във въздуха на кислород има приблизително 21%. Също така водородът е опасен пожар. Течният водород, когато се появява върху кожата може да причини тежка измръзване.

Експлозивните концентрации на водород с кислород възникват от 4% до 96% от обемното. Със смес с въздух от 4% до 75 (74)% от обемното.

Използване на водород

В химическата промишленост водородът се използва в производството на амоняк, сапун и пластмаси. В хранително-вкусовата промишленост с водород от течни растителни масла правят маргарин. Водородът е много белия дроб и във въздуха винаги се издига. Веднъж след агенции и балони се пълни с водород. Но в 30-те години. ХХ век Имаше няколко ужасни катастрофи, когато дирижаблите избухнаха и изгарят. Днес дирижаблити се пълнят с газов хелий. Водородът се използва и като ракетно гориво. Някой ден водород може да се използва широко като гориво за пътници и камиони. Водородните двигатели не замърсяват околната среда и разпределят само водните пари (въпреки че самият водород води до някои замърсяване на околната среда). Нашето слънце се състои главно от водород. Слънчевата топлина и светлината е резултат от освобождаване на ядрената енергия по време на сливането на водородни ядра.

Използване на водород като гориво (икономическа ефективност)

Най-важната характеристика на веществата, използвани като гориво, е тяхната топлина на горенето. От хода на общата химия е известно, че реакцията на взаимодействието на водород с кислород се появява с освобождаване на топлина. Ако приемате 1 mol Н2 (2 g) и 0.5 mol 02 (16 g) при стандартни условия и възбудете реакцията, след това според уравнението

H 2 + 0.5 O 2 \u003d H 2O

след завършване на реакцията, 1 mol Н20 (18 g) се образува с освобождаване на енергия от 285.8 kJ / mol (за сравнение: топлината на изгарянето на ацетилен е 1300 kJ / mol, пропан - 2200 kJ / mol) . 1 m³ водород тежи 89.8 g (44.9 mol). Следователно, 12832.4 KJ енергия ще бъдат изразходвани за получаване на 1 m³ водород. Като се вземат предвид факта, че 1 kW · h \u003d 3600 kJ получаваме 3.56 kWh електроенергия. Знаейки тарифата за 1 kW на електроенергия и цената на 1 m³ газ, е възможно да се сключи за осъществимостта на прехода към водородно гориво.

Например, експерименталният модел на Honda FCX 3 поколения с водороден резервоар 156 L (съдържа 3.12 kg водород под налягане от 25 mPa) 355 km дискове. Съответно, 123.8 kWh се получава от 3.12 kg H2. На 100 км потреблението на енергия ще бъде 36.97 kWh. Познаване на цената на електричеството, цената на газа или бензина, тяхното потребление за кола на 100 км е лесно изчисляване на отрицателния икономически ефект на прехода на автомобила към водородно гориво. Да речем (Русия 2008), 10 цента на kWh електроенергия водят до факта, че 1 m³ водород води до цената от 35,6 цента, и като се вземат предвид ефективността на разпадането на водата от 40-45 цента, същия брой kWh · H от Banoline Burning 12832,4KG / 42000KJ / 0.7kg / l * 80Tesunts / L \u003d 34 цента на цени на дребно, докато за водород, изчислихме идеалния вариант, без да се вземат предвид транспортирането, обезценяването на оборудването и т.н. Метан с горивна енергия от около 39 MJ на m³ Резултатът ще бъде под два до четири пъти поради разликата в цената (1m³ за Украйна струва $ 179, а за Европа $ 350). Това означава, че еквивалентно количество метан ще струва 10-20 цента.

Въпреки това, ние не трябва да забравяме, че когато горяме водород, получаваме чиста вода, от която е била добит. Това е, ние имаме възобновяем pplash. Енергия без вреда на околната среда, за разлика от газ или бензин, които са първични енергийни източници.

PHP на линия 377 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Изисква (http: //www..php): Неуспешно отваряне на поток: не може да се намери подходяща обвивка в /hsphere/local/home/winexins/Sight/tab/vodorod.php на линия 377 фатален Грешка: Изисква (): Неуспешно отваряне на отвора "http: //www..php" (access_path \u003d ".. php на линия 377

Hydrogen H е най-често срещаният елемент във вселената (около 75% от теглото), на Земята - деветото разпространение. Най-важното естествено съединение на водород е вода.
Водородът се нарежда първо в периодичната система (Z \u003d 1). Тя има най-простата структура на атома: Atom Core - 1 Proton, е заобиколен от електронен облак, състоящ се от 1 електрон.
При някои състояния водородът показва метални свойства (дава електрон), в други - неметални (получаване на електрон).
В природата има водородни изотопи: 1N - дати (сърцевината се състои от един протон), 2N-деутерий (D - ядрото се състои от един протон и един неутрон), 3H - тритий (t - ядрото се състои от един протон и се състои от един протон и два неутрона).

Просто вещество водород

Водородната молекула се състои от два атома, взаимосвързани с ковалентна неполярна връзка.
Физически свойства. Водородът е безцветно нетоксичен газ без миризма и вкус. Водородната молекула не е полярна. Следователно, силите на междумолекуларното взаимодействие в водороден газообразен водород. Това се проявява в ниски температури на кипене (-252.6 0 ° C) и топене (-259.2 0 ° C).
Водородът е по-лесен от въздуха, d (по въздух) \u003d 0.069; Мискулно се разтваря във вода (в 100 тома H2O, 2 тома H2 се разтварят). Следователно, водородът при получаването му в лабораторията може да се събира чрез методите за екструзия на въздух или вода.

Получаване на водород

В лабораторията:

1. Равенство на разредените киселини към металите:
Zn + 2HCL → ZnCl 2 + H2

2. Възстановяване на алкална и SH-Z вода с вода:
Са + 2H2O → Ca (OH) 2 + Н2

3. хидриди хидриди: метални хидриди лесно се разлагат с вода за образуване на подходящ алкален и водород:
NaH + H2O → NaOH + H2
Sah 2 + 2N 2 O \u003d SA (OH) 2 + 2N 2

4. Алкали за равенство за цинк или алуминий или силиций:
2AL + 2NAOH + 6H2O → 2NA + 3H2
Zn + 2Koh + 2H2O → K2 + H2
Si + 2NaoH + H 2O → Na2 Si0 3 + 2H2

5. Електролиза на вода. За да се увеличи електрическата проводимост на водата, към него се прибавя електролитът, например NaO, Н2S04 или Na2S04. На катода се образува 2 обема водород, върху обема на кислородния анод - 1 кислород.
2H2O → 2H2 + O 2

Промишлено производство на водород

1. Превръщане на метан с водна пара, Ni 800 ° C (най-евтино):
CH 4 + Н20 → CO + 3H2
CO + H 2O → CO 2 + H 2

Общо:
CH 4 + 2H2O → 4H2 + CO 2

2. двойки вода чрез гореща кокс при 1000 ° C:
C + H 2O → CO + H2
CO + H 2O → CO 2 + H 2

Полученият въглероден оксид (IV) се абсорбира от вода, този метод се получава с 50% промишлен водород.

3. Нагряване метан до 350 ° С в присъствието на желязо или никелов катализатор:
SH 4 → C + 2N 2

4. Електролиза на KCL или NaCl водни разтвори, като страничен продукт:
2N 2 O + 2NACL → CI2 + Н2 + 2На

Химични свойства на водород

• В съединения водородът винаги е моновалентен. Характеризира се със степента на окисление +1, но в хидридите на металите тя е равна на -1.
• Водородната молекула се състои от два атома. Появата на комуникация между тях се дължи на образуването на обща двойка електрони h: h или h2
• Благодарение на това обобщение на електроните, H2 молекулата е по-енергично стабилна от отделните му атоми. За да се счупят молекулите на атомите в 1 mol, е необходимо да се харчи енергията от 436 kJ: h 2 \u003d 2N, ΔH ° \u003d 436 kJ / mol
• Това обяснява относително малка активност на молекулен водород при нормална температура.
• С много неталии, водородни форми газообразни съединения от тип RN 4, RN3, RN2, RN.

1) с халогени образуват халогенни породи:
H2 + Cl 2 → 2nsl.
В същото време с флуор, той експлодира, с хлор и бромом реагира само при осветление или нагряване и с йод само когато се нагрява.

2) с кислород:
2N 2 + O 2 → 2N 2
С освобождаване на топлина. При нормални температури реакцията протича бавно, над 550 ° С - с експлозия. Смес от 2 обема Н 2 и 1 обем 2 се нарича газ за плъх.

3) Когато се нагрява, силно реагира със сиво (много по-трудно с селен и телур):
Н2 + S → Н2S (водороден сулфид),

4) с азот с образуването на амоняк само на катализатора и при повишени температури и налягания:
Zn 2 + n 2 → 2nn 3

5) с въглерод при високи температури:
2N 2 + C → CH4 (метан)

6) с алкални и алкалоземни метали образуват хидриди (водород - окислително средство):
H 2 + 2li → 2lih
в хидридите на металите, водородният йон се зарежда отрицателно (степен на окисление -1), т.е. хидридът Na + H е построен като Na + Cl хлорид -

Със сложни вещества:

7) с метални оксиди (използвани за възстановяване на металите):
CUO + H 2 → CU + H 2O
FE 3 O 4 + 4H2 → 3FE + 4N 2

8) с въглероден оксид (II):
CO + 2H2 → CH3OH
Синтез - газ (смес от водород и въглероден оксид) има важна практическа стойност, TC, в зависимост от температурата, налягането и катализатора, се образуват различни органични съединения, например, тя е NSO, вече е 3 и други.

9) ненаситените въглеводороди реагират с водород, движещи се към наситен:
С N2N + H2 → C N2N + 2.

Кислородът е най-често срещаният елемент на земята. Заедно с азот и незначителен брой други газове, свободният кислород образува атмосферата на земята. Съдържанието му във въздуха е 20.95% по обем или 23.15% тегловни. В земната кора 58% от атомите са атоми на свързан кислород (47% тегловни). Кислородът е част от водата (резервите на свързан кислород в хидросферата са изключително големи), скали, много минерали и соли, съдържат в мазнини, протеини и въглехидрати, от които се състоят живите организми. Практически всички свободни кислород на Земята са възникнали и продължават в резултат на фотосинтезния процес.

Физически свойства.

Кислород - газ без цвят, вкус и миризма, малко по-тежък въздух. Във водата, малък разтворител (в 1 литър вода при 20 градуса, 31 ml кислород се разтваря), но все още по-добре от други атмосферни газове, следователно водата е обогатена с кислород. Плътността на кислорода при нормални условия е 1.429 g / l. При температури -183 0 c и налягане от 101,325 kPA кислород влиза в течно състояние. Течният кислород има синкав цвят, изтегля в магнитно поле и при -218.7 ° С, образува сини кристали.

Естественият кислород има три изотопа около 16, около 17, около 18.

Allotropy- способността на химичния елемент да съществува под формата на две или няколко прости вещества, като се различават само в броя на атомите в молекулата или структурата.

Озон около 3 - съществува в горните слоеве на атмосферата на височина 20-25 км от повърхността на земята и образува така наречения "озонов слой", който предпазва земята от разрушителното ултравиолетова радиация на слънцето; Бледо виолетово, отровно в големи количества със специфична, остра, но приятна миризма. Точката на топене е - 192.7 0 s, точка на кипене-111.9 0 С. във вода, разтворим е по-добър от кислород.

Озонът е силен окислен агент. Неговата окислителна активност се основава на способността на молекулата да се разложи с освобождаването на атомния кислород:

Той окислява много прости и сложни вещества. С някои метали, озониди, например, калиев озонид:

K + O 3 \u003d KO 3

Озонът се получава в специални устройства - узонатори. В тях, при действието на електрически разтоварване, превръщането на молекулен кислород в озон:

Подобна реакция се осъществява под действието на гръмотевиците.

Използването на озон се дължи на силните си окислителни свойства: използва се за избелване на тъканите, дезинфекция на питейна вода, в медицината като дезинфектант.

Вдишването на озона в големи количества е вредно: досадно е лигавиците на очите и респираторните органи.

Химични свойства.

При химични реакции с атоми на други елементи (с изключение на флуор), кислородът показва изключително окислителни свойства

Най-важното химическо имущество е способността да се образуват оксиди с почти всички елементи. В същото време, с повечето вещества, кислородът реагира директно, особено когато се нагрява.

В резултат на тези реакции, като правило, се образуват оксиди, по-рядко - пероксиди:

2SA + O 2 \u003d 2SAO

2VA + O 2 \u003d 2VAO

2NA + O 2 \u003d Na2O2

Кислородът не взаимодейства директно с халогени, злато, платина, техните оксиди са индиректно получени. Когато сярата се нагрява, въглерод, фосфор изгаря в кислород.

Взаимодействието на кислород с азот започва само при температура от 1200 0 s или в електрическо разреждане:

N 2 + O 2 \u003d 2NO

С водороден кислород формира вода:

2N 2 + O 2 \u003d 2N 2

В процеса на тази реакция се подчертава значително количество топлина.

Смес от два водородни обема с един кислород по време на подвижните запалници; Тя се нарича бръснат газ.

Много метали в контакт с въздушния кислород са унищожени - корозия. Някои метали при нормални условия се окисляват само от повърхността (например алуминий, хром). Полученият оксиден филм предотвратява допълнително взаимодействие.

4AL + 3O 2 \u003d 2AL 2O 3

Сложните вещества при определени условия също взаимодействат с кислород. В същото време се образуват оксиди и в някои случаи - оксиди и прости вещества.

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2N 2

H2 S + O 2 \u003d 2SO 2 + 2N 2

4NN 3 + ZO 2 \u003d 2N 2 + 6N 2

4ч 3 NH2 + 9O 2 \u003d 4CO2 + 2N 2 + 10H2O

Когато взаимодействат със сложни вещества, кислород действа като окисляващ агент. Относно окислителната активност на кислорода, важното му свойство се основава - способността за подкрепа изгаряневещества.

Кислородът с водород също образува съединение - водороден пероксид Н202 е безцветна прозрачна течност с горящ стягащ вкус, добре разтворим във вода. В химичното съотношение на водороден пероксид е много интересна връзка. Характеризира се с ниската си стабилност: когато стои, бавно се разлага на вода и кислород:

H2O 2 \u003d H2O + O 2

Светлината, отоплението, алкалното присъствие, контакт с окислители или редуциращи агенти ускоряват процеса на разпадане. Степента на окисление на кислород в водороден пероксид \u003d - 1, т.е. Има междинна стойност между степента на окисление на кислород във вода (-2) и в молекулен кислород (0), така че водороден пероксид проявява редокс двойственост. Окислителните свойства на водородния пероксид са много по-силни от намаляването и те се появяват в кисела, алкална и неутрална среда.

H2O 2 + 2KI + H2S04 \u003d K2S04 + I 2 + 2H2O

В периодичната система водородът се намира в две абсолютно противоположни в техните свойства на групи елементи. Тази функция го прави напълно уникален. Водородът не е просто елемент или вещество, но също така е неразделна част от много сложни съединения, органогенен и биогенен елемент. Затова обмисляме неговите свойства и характеристики по-подробно.

Разделянето на горивния газ в процеса на взаимодействие между метали и киселини се наблюдава през XVI век, т.е. по време на формирането на химията като наука. Известният английски учен Хенри Кавендиш изследваше същността от 1766 г. и му даде името "запалим въздух". При изгаряне този газ дава вода. За съжаление, ангажиментът на учебната теория на флогистон (хипотетичен "хипотон на материята") попречи да дойде в правилните заключения.

Френският химик и натуралистът А. Лавуизиер, заедно с инженера J. все повече и с помощта на специални газометри през 1783 г., проведоха синтез на вода и след това и неговия анализ чрез разлагане на водна пара горещо желязо. Така учените успяха да стигнат до правилните заключения. Те открили, че "запалим въздух" не е само част от водата, но може да се получи и от него.

През 1787 г. Lavoisier изтъкна предположението, че изучаването на газ е просто вещество и съответно се отнася до броя на първичните химични елементи. Той го нарече Хидроген (от гръцките думи на Хадр - вода + генна - Бог), т.е. "Хоринг вода".

Руското име "водород" през 1824 г. е предложил химик М. Соловия. Определянето на състава на водата отбеляза края на "теорията на заготовката". На кръстовището на XVIII и XIX век, установено е, че водородният атом е много лек (в сравнение с атомите на други елементи) и неговата маса е прието за основното устройство за сравнение на атомните маси, получаване на стойност, равна на 1.

Физически свойства

Хидрогенът е най-лесният от всички известни науки за веществата (той е 14.4 пъти по-лек от въздуха), неговата плътност е 0.0899 g / l (1 атм, 0 ° С). Този материал се топи (влязъл) и циреи (втечнен), съответно, при -259.1 ° С и -252.8 ° С (само хелий има по-ниско кипене и топене t °).

Критичната температура на водород е изключително ниска (-240 ° C). Поради тази причина неговото втечнение е доста сложен и разходен процес. Критичното налягане на веществото е 12.8 kgf / cm², а критичната плътност е 0.0312 г / cm³. Сред всички газове водородът има най-голяма топлопроводимост: при 1 атм и 0 ° С, тя се равнява на 0.174 W / (MHC).

Специфична топлинна мощност на веществото при същите условия - 14.208 kJ / (CGKK) или 3,394 кал / (gc ° C). Този елемент е слабо разтворим във вода (около 0.0182 ml / g при 1 атм и 20 ° С), но добре в повечето метали (Ni, PT, PA и други), особено в паладий (приблизително 850 обема на един PD).

С най-новата собственост, неговата дифузия е свързана, докато дифузията през въглеродната сплав (например стомана) може да бъде придружена от унищожаването на сплавта поради взаимодействието на водород с въглерод (този процес се нарича декарбонизация). В течно състояние веществото е много лесно (плътност - 0.0708 g / cm3 при t ° \u003d -253 ° C) и течност (вискозитет - 13.8 шлайфа при същите условия).

В много съединения този елемент показва валентност +1 (степен на окисление), като натрий и други алкални метали. Обикновено се счита за аналог на тези метали. Съответно той ръководи групата на Менделеев. В хидридите на металите, водородният йон показва отрицателен заряд (степента на окисление в същото време -1), т.е. Na + H- има структура, подобна на Na + Cl-хлорид. В съответствие с това и някои други факти (близостта на физическите свойства на елемента "Н" и халоген, способността да се заменят с халогени в органични съединения) Hydrogene принадлежи към VII групата на системата Mendeleev.

При нормални условия молекулярният водород има ниска активност, директно свързваща се само с най-активните неметали (с флуор и хлор, с последната - в светлината). На свой ред, когато се нагрява, тя взаимодейства с много химически елементи.

Атомният водород има повишена химическа активност (при в сравнение с молекулярно). С кислород, той образува вода по формулата:

N₂ + ½2 \u003d N20,

подчертаване на 285.937 kJ / mol топлина или 68,3174 kcal / mol (25 ° C, 1 atm). При конвенционалните температурни условия реакцията протича доста бавно и при t ° \u003d 550 ° C - неконтролируемо. Ограниченията на експлозията на сместа от водород + кислород в обем са 4-94% Н₂ и смесите на водород + въздух - 4-74% Н₂ (смес от два обема Н₂ и един обем O₂ се нарича плъх газ.

Този елемент се използва за възстановяване на повечето метали, тъй като отнема кислород чрез оксиди:

Fe₃o₄ + 4H2 \u003d 3FE + 4N20,

CUO + H2 \u003d CU + H20 и др.

С различни халогени, водородните форми халоген водороден отдели, например:

N₂ + Cl2 \u003d 2NSL.

Въпреки това, когато реакциите с флуор, водород експлодира (това се случва в тъмното, при -25 ° С), с бром и хлор реагира само при нагряване или осветяване, и с йод - изключително при нагряване. Когато взаимодействат с азот, се образува амоняк, но само на катализатора, при повишено налягане и температури:

Zn2 + N₂ \u003d 2NN₃.

Когато се нагрява, водородът активно реагира със сяра:

N1 + S \u003d H20 (водороден сулфид)

и е много по-трудно - с телур или селен. С чист въглерод водород реагира без катализатор, но при високи температури:

2N2 + С (аморфен) \u003d CH₄ (метан).

Това вещество директно реагира с някои от металите (алкална, алкална пръст и друга), образувайки хидриди, например:

H₂ + 2li \u003d 2LIH.

Оцененото практическо значение има взаимодействията на водородния и въглероден оксид (II). В този случай, в зависимост от налягането, температурата и катализатора, се образуват различни органични съединения: NSNO, CN₃ON и др. Ненаситените въглеводороди в реакционния процес се движат в наситен, например:

С N 'N + Н₂ \u003d С N ° С ^.

Водород и неговите съединения играят изключителна роля в химията. Той причинява киселинните свойства на Т. N. Протонните киселини са наклонени, за да образуват водородна връзка с различни елементи, които имат значително въздействие върху свойствата на много неорганични и органични съединения.

Получаване на водород

Основните видове суровини за промишленото производство на този елемент са газове за рафиниране, естествени горивни и кокс газове. Получава се и от вода чрез електролиза (на места с достъпна електричество). Един от най-важните методи за производството на природен газ е каталитичното взаимодействие на въглеводороди, главно метан, с водна пара (T.N. конверсия). Например:

CH₄ + H20 \u003d CO + ZN2.

Непълното окисление на въглеводороди с кислород:

Ch₄ + ½o2 \u003d CO + 2N₂.

Синтезиран въглероден оксид (II) преобразуване:

CO + N20 \u003d SO + H₂.

Водородът, произведен от природен газ, е най-евтиният.

За електролиза на вода се използва постоянен ток, който се прекарва през разтвор на NaOH или Con (киселини не се използват за избягване на корозия на инструментите). В лабораторията, материалът се получава чрез електролиза на вода или в резултат на реакцията между солна киселина и цинк. Въпреки това, по-често използват готови фабрични материали в цилиндри.

От газа от рафиниране и кокс, този елемент се изолира чрез отстраняване на всички други компоненти на газовата смес, тъй като те са по-лесни за втечняване с дълбоко охлаждане.

Индустриално, този материал започва да получава дори в края на XVIII век. След това се използва за пълнене на балони. В момента водородът се използва широко в промишлеността, главно в химикала, за производството на амоняк.

Масовите потребители на веществото са производители на метилови и други алкохоли, синтетичен бензин и много други продукти. Те се получават чрез синтез на въглероден оксид (II) и водород. Хидроген се използва за хидрогенизиране на тежки и твърди течни горива, мазнини и др. За синтеза на НС1, хидротретиране на петролни продукти, както и при рязане / заваряване на метали. Най-важните елементи за ядрената енергия са неговите изотопи - тритий и деутерий.

Биологична роля на водород

Около 10% от масата на живите организми (средно) попадат върху този елемент. Той е част от водата и основните групи естествени съединения, включително протеини, нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати. Защо служи?

Този материал играе решаваща роля: при запазване на пространствената структура на протеините (кватернерна), при прилагането на принципа на допълнителността на нуклеиновата киселина (т.е. при прилагането и съхранението на генетична информация), като цяло в "разпознаване" в молекулярно място ниво.

Хидрогенният йон Н + участва във важни динамични реакции / процеси в тялото. Включително: в биологично окисление, което осигурява живи клетки по енергия, в реакции на биосинтеза, в фотосинтеза в растенията, в бактериална фотосинтеза и азониране, при поддържане на киселинно-алкален баланс и хомеостаза, в мембранните транспортни процеси. Заедно с въглерод и кислород, той формира функционална и структурна основа на житейските явления.