История на откриването на водорода

Ако това е най-разпространеният химичен елемент на Земята, тогава водородът е най-разпространеният елемент в цялата Вселена. Нашите (и другите звезди) са около половината от водород, а що се отнася до междузвездния газ, той се състои от 90% водородни атоми. Този химичен елемент също заема значително място на Земята, тъй като заедно с кислорода е част от водата, а самото му име "водород" идва от две древни гръцки думи: "вода" и "раждам." В допълнение към водата в повечето присъства водород органична материяи клетки, без него, както и без кислород, самият живот би бил немислим.

История на откриването на водорода

Първият сред учените, който забеляза водорода, беше великият алхимик и лекар от Средновековието Теофраст Парацелз. В своите алхимични експерименти, с надеждата да намери "философския камък", чрез смесване с киселини, Парацелз получава някакъв непознат досега горим газ. Вярно, не беше възможно да се отдели този газ от въздуха.

Само век и половина след Парацелз френският химик Лемери успява да отдели водорода от въздуха и да докаже неговата горимост. Вярно, Лемери не разбра, че газът, който получава, е чист водород. По същото време руският учен Ломоносов също се занимава с подобни химически експерименти, но истински пробив в изследването на водорода е направен от английския химик Хенри Кавендиш, който с право се счита за откривател на водорода.

През 1766 г. Кавендиш успява да получи чист водород, който нарича "горим въздух". След още 20 години талантливият френски химик Антоан Лавоазие успя да синтезира вода и да извлече от нея този много „запалим въздух“ - водород. И между другото, Лавоазие предложи името на водорода - "Hydrogenium", известен още като "водород".

Антоан Лавоазие със съпругата си, която му помага да провежда химически експерименти, включително синтез на водород.

В сърцето на местоположението химически елементив периодична системаМенделеев лъже тяхното атомно тегло, изчислено спрямо атомното тегло на водорода. Тоест, с други думи, водородът и неговото атомно тегло е крайъгълният камък на периодичната таблица, опорната точка, на базата на която великият химик създава своята система. Ето защо не е изненадващо, че водородът заема почетно първо място в периодичната таблица.

Освен това водородът има следните характеристики:

• Атомната маса на водорода е 1,00795.
• Водородът има три изотопа, всеки от които има индивидуални свойства.
• Водородът е лек елемент с ниска плътност.
• Водородът има както редуциращи, така и окислителни свойства.
• Влизайки в металите, водородът приема техния електрон и се превръща в окислител. Такива съединения се наричат ​​хидрати.

Водородът е газ, молекулата му се състои от два атома.

Ето как изглежда молекулата на водорода.

Молекулярният водород, образуван от такива двуатомни молекули, експлодира, когато се повдигне горяща кибритена клечка. Когато молекулата на водорода експлодира, тя се разпада на атоми, които се превръщат в ядра на хелий. Точно това се случва на Слънцето и другите звезди – поради непрекъснатия разпад на молекулите на водорода нашето светило изгаря и ни топли с топлината си.

Физични свойства на водорода

Водородът има следното физични свойства:

• Точката на кипене на водорода е 252,76 °C;
• И при температура от 259,14 ° C, той вече започва да се топи.
• Водородът е слабо разтворим във вода.
• Чистият водород е много опасно експлозивно и запалимо вещество.
• Водородът е 14,5 пъти по-лек от въздуха.

Химични свойства на водорода

Защото водородът може да бъде различни ситуациии окислител и редуциращ агент, той се използва за извършване на реакции и синтези.

Окислителните свойства на водорода взаимодействат с активни (обикновено алкални и алкалоземни) метали, резултатът от тези взаимодействия е образуването на хидриди - солеви съединения. Хидридите обаче се образуват и при реакциите на водород с неактивни метали.

Редукционните свойства на водорода имат способността да редуцират металите до прости вещества от техните оксиди, в промишлеността това се нарича хидротермия.

Как да получите водород?

Сред индустриалните средства за производство на водород са:

• газификация на въглища,
• парно реформиране на метан,
• електролиза.

В лабораторията може да се получи водород:

• при хидролиза на метални хидриди,
• при реакция с вода алкални и алкалоземни метали,
• при взаимодействие на разредени киселини с активни метали.

Приложение на водорода

Тъй като водородът е 14 пъти по-лек от въздуха, в старите времена са го пълнили с балони и дирижабли. Но след поредица от катастрофи, които се случиха с дирижабли, дизайнерите трябваше да търсят заместител на водорода (припомнете си, чистият водород е експлозивно вещество и най-малката искра беше достатъчна, за да предизвика експлозия).

Експлозията на дирижабъла Хинденбург през 1937 г., причината за експлозията беше запалването на водород (поради късо съединение), на който летеше този огромен дирижабъл.

Ето защо за такива самолети вместо водород започнаха да използват хелий, който също е по-лек от въздуха, получаването на хелий е по-трудоемко, но не е толкова експлозивен, колкото водорода.

Водородът се използва и за пречистване на различни видове горива, особено тези на базата на нефт и нефтопродукти.

Водород, видео

И накрая, образователно видео по темата на нашата статия.

• Обозначение - H (Водород);
• Латинско наименование - Hydrogenium;
• Период - I;
• Група - 1 (Iа);
• Атомна маса - 1.00794;
• Атомен номер - 1;
• Радиус на атом = 53 pm;
• Ковалентен радиус = 32 pm;
• Разпределението на електроните - 1s 1;
• точка на топене = -259.14°C;
• точка на кипене = -252.87°C;
• Електроотрицателност (по Полинг / по Алпред и Рохов) \u003d 2,02 / -;
• Степен на окисление: +1; 0; -един;
• Плътност (n.a.) \u003d 0,0000899 g / cm 3;
• Моларен обем = 14,1 cm 3 / mol.

Бинарни съединения на водород с кислород:

Водородът ("раждането на вода") е открит от английския учен Г. Кавендиш през 1766 г. Това е най-простият елемент в природата - водородният атом има ядро ​​и един електрон, вероятно поради тази причина водородът е най-често срещаният елемент във Вселената (повече от половината от масата на повечето звезди).

За водорода можем да кажем, че "макарата е малка, но скъпа". Въпреки своята "простота", водородът дава енергия на всички живи същества на Земята - на Слънцето протича непрекъсната термоядрена реакция, по време на която се образува един хелиев атом от четири водородни атома, този процес е придружен от освобождаване на огромно количество енергия (за повече подробности вижте Ядрен синтез).

AT земната корамасовата част на водорода е само 0,15%. Междувременно по-голямата част (95%) от всички известни на Земята химически веществасъдържа един или повече водородни атоми.

В съединения с неметали (HCl, H 2 O, CH 4 ...), водородът отдава единствения си електрон на повече електроотрицателни елементи, показвайки степен на окисление +1 (по-често), образувайки само ковалентни връзки(виж Ковалентна връзка).

В съединения с метали (NaH, CaH 2 ...), водородът, напротив, поема на единствената си s-орбитала още един електрон, като по този начин се опитва да завърши своя електронен слой, показвайки степен на окисление -1 (по-рядко) , образувайки по-често йонна връзка (виж Йонна връзка), тъй като разликата в електроотрицателността на водороден атом и метален атом може да бъде доста голяма.

H2

В газообразно състояние водородът е под формата на двуатомни молекули, образуващи неполярна ковалентна връзка.

Молекулите на водорода имат:

• голяма мобилност;
• голяма сила;
• ниска поляризуемост;
• малък размер и тегло.

Свойства на водородния газ:

• най-лекият газ в природата, без цвят и мирис;
• слабо разтворим във вода и органични разтворители;
• разтваря се в малки количества в течни и твърди метали (особено в платина и паладий);
• трудно се втечнява (поради ниската си поляризуемост);
• има най-висока топлопроводимост от всички известни газове;
• при нагряване реагира с много неметали, проявявайки свойствата на редуциращ агент;
• при стайна температура реагира с флуор (възниква експлозия): H 2 + F 2 = 2HF;
• реагира с метали за образуване на хидриди, показващи окислителни свойства: H 2 + Ca \u003d CaH 2;

В съединенията водородът проявява своите редуциращи свойства много по-силно от окислителните. Водородът е най-силният редуциращ агент след въглищата, алуминия и калция. Редукционните свойства на водорода се използват широко в промишлеността за получаване на метали и неметали (прости вещества) от оксиди и галиди.

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O

Реакции на водород с прости вещества

Водородът приема електрон, играейки ролята редуциращ агент, в реакции:

• с кислород(при запалване или в присъствието на катализатор), в съотношение 2:1 (водород:кислород) се образува експлозивен детониращ газ: 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 kJ
• с сиво(при нагряване до 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• с хлор(при запалване или облъчване с UV лъчи): H 2 0 + Cl 2 \u003d 2H +1 Cl
• с флуор: H 2 0 + F 2 \u003d 2H + 1 F
• с азот(при нагряване в присъствието на катализатори или при високо налягане): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Водородът отдава електрон, играейки ролята окислител, в реакции с алкалени алкалоземниметали за образуване на метални хидриди - солеподобни йонни съединения, съдържащи хидридни йони H - са нестабилни кристални вещества с бял цвят.

Ca + H 2 \u003d CaH 2 -1 2Na + H 2 0 \u003d 2NaH -1

Не е обичайно водородът да проявява степен на окисление -1. Реагирайки с вода, хидридите се разлагат, редуциращи водата до водород. Реакцията на калциев хидрид с вода е както следва:

CaH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + Ca (OH) 2

Реакции на водород със сложни вещества

• при висока температура водородът редуцира много метални оксиди: ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
• метиловият алкохол се получава в резултат на реакцията на водород с въглероден оксид (II): 2H 2 + CO → CH 3 OH
• в реакциите на хидрогениране водородът реагира с много органични вещества.

По-подробни уравнения химична реакцияводород и неговите съединения са разгледани на страницата "Водород и неговите съединения - уравнения на химични реакции с участието на водород".

Приложение на водорода

• в ядрената енергетика се използват изотопи на водорода - деутерий и тритий;
• в химическата промишленост водородът се използва за синтеза на много органични вещества, амоняк и хлороводород;
• в Хранително-вкусовата промишленостводородът се използва в производството на твърди мазнини чрез хидрогениране на растителни масла;
• за заваряване и рязане на метали се използва висока температура на горене на водород в кислород (2600 ° C);
• при производството на някои метали водородът се използва като редуциращ агент (виж по-горе);
• тъй като водородът е лек газ, той се използва в аеронавтиката като пълнител за балони, балони, дирижабли;
• Като гориво се използва водород, смесен с CO.

AT последно времеучените обръщат много внимание на търсенето на алтернативни източници на възобновяема енергия. Една от перспективните области е "водородната" енергетика, в която като гориво се използва водород, чийто продукт на изгаряне е обикновена вода.

Методи за получаване на водород

Промишлени методи за производство на водород:

• преобразуване на метан (каталитична редукция на водна пара) с водна пара при висока температура (800°C) върху никелов катализатор: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
• преобразуване на въглероден окис с водна пара (t=500°C) върху Fe 2 O 3 катализатор: CO + H 2 O = CO 2 + H 2;
• термично разлаганеметан: CH4 \u003d C + 2H2;
• газификация на твърди горива (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
• електролиза на вода (много скъп метод, при който се получава много чист водород): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Лабораторни методи за получаване на водород:

• действие върху метали (обикновено цинк) със солна или разредена сярна киселина: Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
• взаимодействието на водна пара с горещи железни стружки: 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2.

Водородът е газ, той е на първо място в периодичната система. Името на този широко разпространен в природата елемент на латински означава "раждащ вода". И така, какви физични и химични свойства на водорода знаем?

Водород: обща информация

При нормални условия водородът няма нито вкус, нито мирис, нито цвят.

Ориз. 1. Формулата на водорода.

Тъй като атомът има едно енергийно електронно ниво, което може да съдържа максимум два електрона, тогава за стабилно състояние атомът може или да приеме един електрон (степен на окисление -1), или да дари един електрон (степен на окисление +1), показвайки a постоянна валентност I Ето защо символът на елемента водород се поставя не само в група IA (главната подгрупа на I група) заедно с алкалните метали, но и в група VIIA (главната подгрупа на VII група) заедно с халогените. Халогенните атоми също нямат един електрон, за да запълнят външното ниво, и те, подобно на водорода, са неметали. Водородът проявява положително състояние на окисление в съединения, където е свързан с по-електроотрицателни неметални елементи и отрицателна степенокисляване - в съединения с метали.

Ориз. 2. Местоположение на водорода в периодичната система.

Водородът има три изотопа, всеки от които има собствено име: протий, деутерий, тритий. Количеството на последните на Земята е нищожно.

Химични свойства на водорода

В просто вещество H 2 връзката между атомите е силна (енергията на свързване е 436 kJ / mol), така че активността на молекулярния водород е ниска. При нормални условия той взаимодейства само с много активни метали и единственият неметал, с който реагира водородът, е флуорът:

F 2 + H 2 \u003d 2HF (флуороводород)

Водородът реагира с други прости (метали и неметали) и сложни (оксиди, неопределени органични съединения) вещества или чрез облъчване и повишаване на температурата, или в присъствието на катализатор.

Водородът изгаря в кислород с отделяне на значително количество топлина:

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Смес от водород и кислород (2 обема водород и 1 обем кислород) избухва силно при запалване и затова се нарича детониращ газ. При работа с водород трябва да се спазват правилата за безопасност.

Ориз. 3. Експлозивен газ.

В присъствието на катализатори газът може да реагира с азот:

3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3

- чрез тази реакция при повишени температури и налягания се получава амоняк в промишлеността.

При високи температури водородът може да реагира със сяра, селен и телур. а при взаимодействие с алкални и алкалоземни металиобразуват се хидриди: 4.3. Общо получени оценки: 186.

В периодичната система водородът се намира в две групи елементи, които са абсолютно противоположни по свойства. Тази функция го прави напълно уникален. Водородът не е просто елемент или вещество, но и компонент на много сложни съединения, органогенен и биогенен елемент. Затова разглеждаме неговите свойства и характеристики по-подробно.

Отделянето на горим газ по време на взаимодействието на метали и киселини се наблюдава още през 16 век, тоест по време на формирането на химията като наука. Известният английски учен Хенри Кавендиш изучава веществото от 1766 г. и му дава името "горим въздух". При изгаряне този газ произвежда вода. За съжаление, придържането на учения към теорията за флогистона (хипотетична „свръхфина материя“) му попречи да стигне до правилни заключения.

Френският химик и естествоизпитател А. Лавоазие, заедно с инженера Ж. Мьоние и с помощта на специални газометри, през 1783 г. извършват синтеза на вода, а след това и нейния анализ чрез разлагане на водни пари с нажежено желязо. Така учените успяха да стигнат до правилните заключения. Те открили, че "горимият въздух" е не само част от водата, но може да се получи и от нея.

През 1787 г. Лавоазие предполага, че изследваният газ е просто веществои съответно се отнася до броя на първичните химични елементи. Той го нарече хидроген (от гръцките думи hydor - вода + gennao - раждам), тоест "раждащ вода".

Руското име "водород" е предложено през 1824 г. от химика М. Соловьов. Определянето на състава на водата бележи края на "флогистоновата теория". В началото на 18-ти и 19-ти век е установено, че водородният атом е много лек (в сравнение с атомите на други елементи) и неговата маса е взета като основна единица за сравнение атомни маси, получавайки стойността, равна на 1.

Физически свойства

Водородът е най-лекото от всички известни на науката вещества (той е 14,4 пъти по-лек от въздуха), плътността му е 0,0899 g/l (1 atm, 0 °C). Този материал се топи (втвърдява) и кипи (втечнява) съответно при -259,1 ° C и -252,8 ° C (само хелият има по-ниско кипене и t ° на топене).

Критичната температура на водорода е изключително ниска (-240 °C). Поради тази причина втечняването му е доста сложен и скъп процес. Критичното налягане на веществото е 12,8 kgf / cm², а критичната плътност е 0,0312 g / cm³. Сред всички газове водородът има най-висока топлопроводимост: при 1 atm и 0 ° C е равно на 0,174 W / (mxK).

Специфичният топлинен капацитет на веществото при същите условия е 14,208 kJ / (kgxK) или 3,394 cal / (gh ° C). Този елемент е слабо разтворим във вода (около 0,0182 ml / g при 1 atm и 20 ° C), но добре - в повечето метали (Ni, Pt, Pa и други), особено в паладий (около 850 обема на обем Pd ) .

Последното свойство е свързано със способността му да дифузира, докато дифузията през въглеродна сплав (например стомана) може да бъде придружена от разрушаване на сплавта поради взаимодействието на водород с въглерод (този процес се нарича декарбонизация). В течно състояние веществото е много леко (плътност - 0,0708 g / cm³ при t ° \u003d -253 ° C) и течност (вискозитет - 13,8 градуса при същите условия).

В много съединения този елемент проявява +1 валентност (степен на окисление), подобно на натрия и други алкални метали. Обикновено се счита за аналог на тези метали. Съответно той оглавява I група от системата на Менделеев. В металните хидриди водородният йон има отрицателен заряд (степента на окисление е -1), т.е. Na + H- има структура, подобна на Na + Cl- хлорид. В съответствие с това и някои други факти (близостта на физичните свойства на елемента "Н" и халогените, способността да се замества с халогени в органичните съединения), водородът се причислява към VII група на системата на Менделеев.

При нормални условия молекулярният водород има ниска активност, директно се свързва само с най-активните неметали (с флуор и хлор, с последния - на светлина). От своя страна, когато се нагрява, той взаимодейства с много химични елементи.

Атомарният водород има повишена химическа активност (в сравнение с молекулярния водород). С кислорода образува вода по формулата:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

отделяйки 285,937 kJ/mol топлина или 68,3174 kcal/mol (25°C, 1 atm). При нормални температурни условия реакцията протича доста бавно и при t ° >= 550 ° С е неконтролирана. Границите на експлозия на смес от водород + кислород по обем са 4–94% H₂, а смесите от водород + въздух са 4–74% H₂ (смес от два обема H₂ и един обем O₂ се нарича експлозивен газ).

Този елемент се използва за редуциране на повечето метали, тъй като отнема кислород от оксидите:

Fe3O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О,

CuO + H₂ = Cu + H2O и т.н.

С различни халогени водородът образува водородни халиди, например:

H2 + Cl2 = 2HCl.

Въпреки това, когато реагира с флуор, водородът експлодира (това се случва и на тъмно, при -252 ° C), реагира с бром и хлор само при нагряване или осветяване и с йод само при нагряване. При взаимодействие с азот се образува амоняк, но само върху катализатор, с повишено наляганеи температура:

ZN₂ + N2 = 2NH3.

При нагряване водородът активно реагира със сярата:

H₂ + S = H₂S (сероводород),

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

2H₂ + C (аморфен) = CH4 (метан).

Това вещество реагира директно с някои от металите (алкални, алкалоземни и други), образувайки хидриди, например:

Н₂ + 2Li = 2LiH.

От не малко практическо значение са взаимодействията на водорода и въглеродния оксид (II). В този случай, в зависимост от налягането, температурата и катализатора, различни органични съединения: HCHO, CH3OH и др. Ненаситените въглеводороди се насищат по време на реакцията, например:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

Водородът и неговите съединения играят изключителна роля в химията. Това условия киселинни свойстват.нар. протонните киселини са склонни да образуват водородни връзки с различни елементи, които имат значителен ефект върху свойствата на много неорганични и органични съединения.

Получаване на водород

Основните видове суровини за промишлено производствоот този елемент са газовете от рафиниране на петрол, природните горими и коксовите газове. Получава се и от вода чрез електролиза (на места с достъпно електричество). Един от основни методиПроизводството на материал от природен газ се счита за каталитично взаимодействие на въглеводороди, главно метан, с водна пара (т.нар. конверсия). Например:

CH₄ + H2O = CO + ZH₂.

Непълно окисляване на въглеводороди с кислород:

CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2H₂.

Синтезираният въглероден оксид (II) претърпява преобразуване:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

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

За електролиза на вода се използва постоянен ток, който преминава през разтвор на NaOH или KOH (киселини не се използват, за да се избегне корозия на оборудването). В лабораторни условия материалът се получава чрез електролиза на вода или в резултат на реакцията между солна киселинаи цинк. Въпреки това, по-често се използва готов фабричен материал в цилиндри.

От газовете от рафинирането на нефт и коксовия газ този елемент се изолира чрез отстраняване на всички останали компоненти газова смес, тъй като при дълбоко охлаждане се втечняват по-лесно.

Индустриално този материал започва да се получава обратно през края на XVIIIвек. След това се използва за пълнене на балони. В момента водородът се използва широко в промишлеността, главно в химическата промишленост, за производството на амоняк.

Масовите потребители на веществото са производители на метилов и други алкохоли, синтетичен бензин и много други продукти. Те се получават чрез синтез от въглероден оксид (II) и водород. Водородът се използва за хидрогениране на тежки и твърди течни горива, мазнини и др., за синтез на HCl, хидротретиране на петролни продукти, както и при рязане/заваряване на метали. Основни елементиза ядрената енергия са нейните изотопи – тритий и деутерий.

Биологичната роля на водорода

Около 10% от масата на живите организми (средно) се пада на този елемент. Той е част от водата и най-важните групи природни съединения, включително протеини, нуклеинови киселини, липиди, въглехидрати. За какво служи?

Това нещо играе решаваща роля: при запазване на пространствената структура на протеините (кватернерни), при прилагане на принципа на комплементарност нуклеинова киселина(т.е. в внедряването и съхранението на генетична информация), като цяло в "разпознаването" на молекулярно ниво.

Водородният йон H+ участва във важни динамични реакции/процеси в тялото. Включително: в биологично окисление, който осигурява на живите клетки енергия, в реакциите на биосинтеза, във фотосинтезата в растенията, в бактериалната фотосинтеза и фиксирането на азота, в поддържането на киселинно-алкалния баланс и хомеостазата, в процесите на мембранен транспорт. Заедно с въглерода и кислорода, той формира функционалната и структурна основа на явленията на живота.

Обща схема "ВОДОРОД"

аз. Водородът е химичен елемент

а) Позиция в РЕСП

• сериен номер №1
• период 1
• група I (главна подгрупа "А")
• относителна маса Ar(H)=1
• Латинското наименование Hydrogenium (раждаща вода)

б) Преобладаването на водорода в природата

Водородът е химичен елемент.	В земната кора(литосфера и хидросфера) – 1% от теглото (10-то място сред всички елементи)
	АТМОСФЕРА - 0,0001% от броя на атомите
	Най-често срещаният елемент във Вселената – 92% от всички атоми (основен компонентзвезди и междузвезден газ)

Водород - химически елемент	Във връзките	H 2 O - вода(11% от теглото)
		CH 4 - газ метан(25% от теглото)
		органична материя(нефт, горими природни газове и други) В животински и растителни организми(т.е. в състава на протеини, нуклеинови киселини, мазнини, въглехидрати и други) В човешкото тялосредно съдържа около 7 килограма водород.

в) Валентност на водорода в съединенията

II. Водородът е просто вещество (H 2)

Касова бележка

1.Лаборатория (апарат на Кип) А) Взаимодействието на метали с киселини: Zn+ 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 сол Б) Взаимодействие активни металис вода: 2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 база

2. Индустрия · водна електролиза електронна поща текущ 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 · От природен газ t, Ni CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2

Откриване на водород в природата.

Водородът е широко разпространен в природата, съдържанието му в земната кора (литосфера и хидросфера) е 1% от масата и 16% от броя на атомите. Водородът е част от най-често срещаното вещество на Земята - вода (11,19% водород от маса), в съединенията, които изграждат въглища, нефт, природни газове, глина, както и животински и растителни организми (т.е. в състава на протеини, нуклеинови киселини, мазнини, въглехидрати и др.). Водородът е изключително рядък в свободно състояние; намира се в малки количества във вулканични и други природни газове. В атмосферата присъстват незначителни количества свободен водород (0,0001% от броя на атомите). В околоземното пространство Водородът под формата на поток от протони образува вътрешния („протонен“) радиационен пояс на Земята. Водородът е най-разпространеният елемент в космоса. Под формата на плазма тя съставлява около половината от масата на Слънцето и повечето звезди, по-голямата част от газовете на междузвездната среда и газовите мъглявини. Водородът присъства в атмосферата на редица планети и в комети под формата на свободен H 2 , метан CH 4 , амоняк NH 3 , вода H 2 O и радикали. Под формата на поток от протони, Водородът е част от корпускулярното излъчване на Слънцето и космическите лъчи.

Има три изотопа на водорода:
а) лек водород - протий,
б) тежък водород - деутерий (D),
в) свръхтежък водород - тритий (Т).

Тритият е нестабилен (радиоактивен) изотоп, така че практически не се среща в природата. Деутерият е стабилен, но е много малък: 0,015% (от масата на целия земен водород).

Валентност на водорода в съединенията

В съединенията водородът проявява валентностаз

Физични свойства на водорода

Просто вещество водород (H 2) е газ, по-лек от въздуха, безцветен, без мирис, без вкус, t kip \u003d - 253 0 C, водородът е неразтворим във вода, запалим. Водородът може да бъде събран чрез изместване на въздух от епруветка или вода. В този случай тръбата трябва да се обърне с главата надолу.

Получаване на водород

В лабораторията водородът се получава чрез реакцията

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

Желязо, алуминий и някои други метали могат да се използват вместо цинк, а някои други разредени киселини могат да се използват вместо сярна киселина. Полученият водород се събира в епруветка по метода на изместване на водата (виж фиг. 10.2 b) или просто в обърната колба (фиг. 10.2 a).

В промишлеността водородът се получава в големи количества от природен газ (главно метан) чрез взаимодействие с водна пара при 800 °C в присъствието на никелов катализатор:

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 (t, Ni)

или обработени при висока температура с въглища от водна пара:

2H 2 O + C \u003d 2H 2 + CO 2. (T)

Чистият водород се получава от водата чрез нейното разлагане токов удар(подложени на електролиза):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (електролиза).