Водоро́д (калька с латинского: лат. Hydrogenium - hydro = «вода», gen = «порождающий»; hydrogenium - «порождающий воду»; обозначается символом H) - первый элемент периодической системы элементов . Широко распространён в природе. Катион (и ядро) самого распространённого изотопа водорода 1 H - протон. Свойства ядра 1 H позволяют широко использовать ЯМР-спектроскопию в анализе органических веществ.

Три изотопа водорода имеют собственные названия: 1 H - протий (Н), 2 H - дейтерий (D) и 3 H - тритий (радиоактивен) (T).

Простое вещество водород - H 2 - лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, палладии, платине.

История

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и Михаил Васильевич Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Генри Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик Антуан Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.

Происхождение названия

Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ - вода и γεννάω - рождаю) - «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с «кислородом» М. В. Ломоносова.

Распространённость

Во Вселенной
Водород - самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов - менее 0,1 %). Таким образом, водород - основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.

Земная кора и живые организмы
Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % - это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму).
Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.

Получение

Промышленные способы получения простых веществ зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то есть что может быть сырьём для его получения. Так, кислород, имеющийся в свободном состоянии, получают физическим способом - выделением из жидкого воздуха. Водород же практически весь находится в виде соединений, поэтому для его получения применяют химические методы. В частности, могут быть использованы реакции разложения. Одним из способов получения водорода служит реакция разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода - реакция с водой метана, который входит в состав природного газа. Она проводится при высокой температуре:
СН 4 + 2Н 2 O = CO 2 + 4Н 2 −165 кДж

Один из лабораторных способов получения водорода, который иногда применяется и в промышленности, - разложение воды электротоком. Обычно в лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой.

ВОДА. ВОДОРОД

Окончание. Начало см. в № 25–26/2004

История открытия водорода

В течение многих веков от внимания людей ускользало существование газов, этих веществ-невидимок. Лишь постепенно и с трудом укреплялось убеждение, что газы столь же материальны, как и все то, что доступно зрению и осязанию, и что без познания газов, без учета их участия в различных явлениях невозможно понять химическую жизнь мира.
Газ водород был обнаружен Т.Парацельсом в XVI в., когда он погрузил железо в серную кислоту. Но тогда еще и такого понятия не было – газ.
Одна из самых важных заслуг химика XVII в.
Я.Б. ван Гельмонта перед наукой состоит в том, что именно он обогатил человеческий словарь новым словом – «газ», назвав так невидимые вещества, «которые не могут быть ни сохранены в сосудах, ни превращены в видимое тело».
Но вскоре физик Р.Бойль придумал способ собирать и сохранять газы в сосудах. Это очень важный шаг вперед в познании газов, и опыт Бойля заслуживает подробного описания. Он опрокинул бутыль, наполненную разбавленной серной кислотой и железными гвоздями, горлышком в чашку с серной кислотой.
Вот так описал Бойль свое наблюдение: «Тотчас я увидел поднимающиеся воздушные пузырьки, которые, соединяясь, понижали уровень воды, занимая ее место. Скоро вся вода была вытеснена из верхнего сосуда и заменена телом, которое совсем имело вид воздуха». Но здесь Бойль допустил серьезную ошибку. Вместо того чтобы исследовать природу полученного газа, он отождествил этот газ с воздухом.
Впрочем, исправление ошибки Бойля не заставило себя долго ждать. Удивительные свойства газа, впервые собранного Бойлем и столь недопустимо спутанного с воздухом, открыл Н.Лемери, современник Бойля. Вот как описал он свой превосходный опыт: «Когда помещают в колбу средней величины три унции* купоросного масла (серная кислота) с 12 унциями воды и подбрасывают унцию железных опилок, начинается кипение и растворение железа, которое производят бесцветные пары, поднимающиеся к верхней части сосуда. При поднесении к горлышку сосуда зажженной лучинки пар моментально охватывается пламенем и раздается бурный взрыв. Затем пламя гаснет. Если же продолжать подбрасывать железные стружки, сосуд все время будет наполнен пламенем, которое будет проникать и циркулировать до дна сосуда и гореть, как факел, над его горлышком».
«Мне кажется, – восклицает пораженный Лемери, – что эти вспышки представляют в миниатюре горючую материю, которая течет и воспламеняется в облаках, производя громы и молнии».
«Горючий воздух» – отныне это название надолго закрепится за удивительным газом, выделяемым железом из серной кислоты. Надолго, но не навсегда, т. к. это название неправильное, вернее, неточное: горючи и некоторые другие газы. Но если еще долго газ «серной кислоты и железа» исследователи будут путать с другими горючими газами, то никто уже не спутает его, подобно Бойлю, с обыкновенным воздухом.

Г.Кавендиш (1731–1810)

Нашелся человек, который взялся за раскрытие тайны происхождения этого газа. Он не принадлежал к числу химиков-профессионалов, как не были ими многие исследователи его времени, прославившие себя тем не менее великими химическими открытиями. Знатность происхождения обеспечивала ему блестящую карьеру государственного деятеля, а случайно доставшееся богатство открывало все возможности для беспечной жизни. Но лорд Г.Кавендиш пренебрег и тем и другим ради того удовлетворения, которое доставляет проникновение в тайны природы. До нас не дошло даже портрета этого ученого-отшельника, если не считать портретом поневоле приводимую всюду не очень искусную карикатуру. Зато сохранились воспоминания его современников, которые прекрасно заменяют самый искусный портрет, по крайней мере с точки зрения психологической характеристики этой замечательной личности. Вот один из этих рассказов: «Однажды Кавендишу был представлен некий австрийский дворянин, который, по обычаю учтивых людей, начал уверять, что главной причиной его приезда в Лондон была именно надежда познакомиться с одним из величайших украшений его века – величайшим современным естествоиспытателем. Кавендиш не ответил на эту напыщенную речь ни слова, он стоял с опущенными глазами, растерянный и смущенный. Вдруг он замечает просвет в окружающем кольце людей и со всей стремительностью, на которую только был способен, бросается бежать и не успокаивается до тех пор, пока не чувствует себя в безопасности в своей карете, в которой и отправляется домой».
И этот человек, возбуждавший в обществе лишь недоумение, смех и обидное сожаление, в своей лаборатории совершенно преображался: он проявлял необычайное остроумие и находчивость в постановке опытов, терпение и выдержку в достижении поставленных целей – словом, все те качества, которых ему так недоставало в общении с людьми.
Скромность Кавендиша была настолько велика, что из достоинства сделалась недостатком. Он с большими и длительными колебаниями решался на опубликование своих образцовых работ, и некоторые из них так и не увидели света до самой его смерти.
Первая опубликованная в 1766 г. работа Кавендиша посвящена «горючему воздуху». Прежде всего он увеличивает количество способов получения «горючего воздуха». Оказывается, что этот газ получается с одинаковым успехом, если железо заменить цинком или оловом, а серную кислоту соляной. «Горючий воздух», однако, не поддерживает горения, точно так же, как и дыхание животных, которые быстро погибают в его атмосфере. Что говорить относительно взрывчатости «горючего воздуха»? Это свойство проявляется лишь тогда, когда его предварительно смешивают с воздухом.
Уже одних этих чисто качественных наблюдений было бы достаточно, чтобы признать – «горючий воздух» не имеет ничего общего с обыкновенным воздухом, кроме одинакового внешнего вида, или, вернее, кроме отсутствия у того и другого какого-либо «вида» вообще. Но лозунг нашего исследователя гласил: «Все определяется мерой, числом и весом». Следуя этому лозунгу, Кавендиш определил, какой объем «горючего воздуха» выделяется при растворении в кислоте одного и того же количества разных металлов, при какой пропорции смешения «горючего воздуха» с обыкновенным получается взрыв наибольшей силы и, наконец, каков удельный вес «горючего воздуха». Эту последнюю задачу он выполнил при помощи опыта настолько остроумного по своему замыслу, что его невозможно обойти молчанием.

Кавендиш тщательно взвесил колбу с кислотой и цинком до начала взаимодействия между этими веществами, а затем – после полного растворения цинка. Получилась некоторая убыль в весе, которая, по мнению Кавендиша, как раз соответствовала весу улетучившегося «горючего воздуха». С другой стороны, Кавендишу из опытов было известно, какой объем «горючего воздуха» должен выделиться при полном растворении кусочка цинка данного веса. Деля убыль веса колбы на этот объем, он и получил искомое – удельный вес «горючего воздуха», который оказался необычайно малым. «Горючий газ» исключительно легок, он гораздо легче атмосферного воздуха. Это новая, чрезвычайно важная особенность «горючего воздуха», которая вскоре в руках людей, стоявших ближе к практике, получила замечательное применение.
Так же трудолюбиво и последовательно изучил Кавендиш другие свойства «горючего воздуха», вплоть до измерения силы звука при взрыве его смеси с воздухом. Создается впечатление, что этот неутомимый исследователь не хотел ничего оставить другим. Тем не менее самые трудные вопросы, связанные с «горючим воздухом», оставались невыясненными. Откуда берется «горючий воздух» – из металла или кислоты? Куда он девается или, лучше сказать, во что превращается при горении и взрыве?
Н аконец пробил час решения и этих загадок.
Десять лет спустя после опубликования работы Кавендиша, в 1766 г., исследователь по фамилии Маке, сжигая «горючий воздух», сделал интересное наблюдение. Он ввел фарфоровое блюдечко в «горючий воздух», спокойно горевший в горлышке бутыли, и, к своему удивлению, обнаружил, что это пламя не оставляет на блюдечке никакой копоти. При этом он заметил и нечто другое: блюдечко покрылось капельками жидкости, бесцветной, как вода. Полученную жидкость он и его помощник тщательно исследовали и нашли, что это действительно чистая вода.
Пламя без дыма и копоти было слишком удивительным явлением, чтобы не вызвать споров. А.Лавуазье усомнился в том, что при горении «горючего воздуха» получалась вода. Для разрешения своих сомнений он заготовил два больших сосуда, из которых один должен был предоставлять «горючий воздух», а другой – кислород. Оба газа направлялись при помощи трубок с кранами в стеклянный колпак, где и должны были сгореть. Этот знаменательный опыт проводился 24 июня 1783 г. в присутствии нескольких лиц. Результат не вызвал никаких сомнений.
«Полученная вода, послушная всем поверочным испытаниям, какие только можно было придумать,– как рассказывал Лавуазье, – оказалась чистой, подобно дистиллированной; она не красила вытяжки из подсолнечника, ни одним из известных реактивов нельзя было обнаружить в ней даже следов какой-либо примеси... Итак, – заключил Лавуазье, – вода представляет собой не что иное, как окисленный “горючий воздух” или, иначе говоря, непосредственный продукт сгорания “горючего воздуха” – в кислороде, лишенный света и тепла, выделяющихся при сгорании».
При проведении описанного опыта в числе других присутствовал случайно находившийся в Париже секретарь Лондонского королевского общества. Он сообщил, что по ту сторону Ла-Манша еще в 1782 г. сожгли «горючий воздух» в замкнутом пространстве и установили, что при этом действительно получается чистая вода. Кто же опередил замечательного французского химика? Не кто иной, как Кавендиш, который спустя почти двадцать лет возвратился к своей старой теме. Его метод отличался от метода Лавуазье только тем, что он не сжигал водород, а взрывал электрической искрой смесь его с 2,5-кратным объемом воздуха. Взорвав таким образом 500 тыс. гран (1 гран – около 0,06 г) «горючего воздуха», он сумел собрать до 135 гран воды, которая не имела ни вкуса, ни запаха и при испарении досуха не оставляла ни малейшего заметного осадка.
Заметим, что водород вообще легко воспламеняется. Если в воздухе массовая доля водорода составляет 18–68%, то может произойти взрыв. Это было причиной ряда тяжелых аварий. Так, например, в 1937 г. взорвался и сгорел самый большой в мире дирижабль «Гинденбург».
Медлительный Кавендиш обнародовал свой отчет в Лондонском королевском обществе лишь в 1784 г., тогда как Лавуазье изложил свои результаты перед Парижской академией наук 25 июня 1783 г., на целый год опередив своего соперника. В открытии сложного состава воды участвовали кроме Лавуазье и другие лица, в том числе знаменитый английский изобретатель Джеймс Уатт, которому за рубежом неправильно приписывается честь изобретения паровой машины. Но Лавуазье яснее всех выразил великую истину: отныне вода не должна считаться простым веществом, ибо доказано, что она образована соединением «горючего воздуха» с «жизненным воздухом».
Лавуазье, однако, не счел вопрос решенным. Получив воду синтезом, т.е. соединением образующих ее элементов, он захотел осуществить обратное – анализ, т.е. разложение воды на элементы.
Раскаленное в кузнечном горне железо на воздухе окисляется, т. е. присоединяет кислород. Не в состоянии ли оно отнять кислород от воды? Опыт оправдал эту надежду. При пропускании водяного пара над раскаленными железными стружками, помещенными в ружейном стволе, кислород действительно соединяется с железом, и «горючий воздух» освобождается.
Таким образом, теоретические соображения блестяще подтвердились, а попутно открылся новый способ получения «горючего воздуха». Но и на этом дело не кончилось. «Нельзя ли, – спрашивал себя Лавуазье, – получить теперь обратно воду, пропуская “горючий воздух” над раскаленной окисью железа, т.е. заставляя его, в свою очередь, отнимать кислород от окиси железа, вместо того чтобы соединяться со свободным кислородом?» И опять его ожидания увенчались полным успехом: он вновь получил воду и металлическое железо в виде тончайшего порошка.
Теперь известно, что масса атома водорода меньше массы дробинки во столько раз, во сколько раз масса человека меньше массы земного шара. И если 100 млн атомов водорода расположить рядом друг с другом, то они образуют цепочку длиной всего лишь в 1 см.
Доказательством сложного состава воды завершился круг великих химических открытий, сделанных в XVIII в.
В результате горизонты химической науки настолько расширились и прояснились, что появилась необходимость заменить старинные, случайные и несогласованные одни с другими названия различных веществ новыми, которые указывали бы на взаимные отношения этих веществ, на их химическое родство.

*Унция – неметрическая единица массы в англоязычных странах, около 0,03 г. (Примеч. ред. )

История открытия водорода занимает важную веху в развитии науки. Согласно современным научным представлениям, этот газ - один из Он является наиболее важным веществом для существования звезд, а, следовательно, главным источником энергии.

Краткая история открытия водорода

Элемент был обнаружен британским ученым в 1766 году. Происхождение названия восходит к греческим словам «гидро» и «генов», что означает «вода» и «генератор».

Еще в 1671 году Роберт Бойл (1627-1691, английский химик и физик) опубликовал статью «Новые эксперименты, касающиеся отношения между пламенем и воздухом», в которой он описал реакцию между железными опилками и разбавленными кислотами. В процессе экспериментов ученый заметил, что реакция данных веществ приводит к эволюции газообразного водорода («горючий раствор Марса»).

Однако только в 1766 году газ был утвержден в качестве основного элемента Генри Кавендишем (1731-1810, английский химик и физик, который также открыл азот), использовавшим для синтеза ртуть. Ученый охарактеризовал его как «легковоспламеняющийся воздух из металлов». Кавендиш точно описал свойства водорода, но ошибочно считал, что газ происходит от металла, а не от кислоты. Современное название химическому элементу дал французский естествоиспытатель А. Л. Лавуазье.

История открытия водорода (H) на этом не заканчивается. В 1931 году профессором химии Гарольдом Юри, работавшим в Чикаго (США), был обнаружен газ дейтерий. Он является тяжелым изотопом водорода и записывается как 2 H и D.

Кирпичики мироздания

Долгое время люди не могли разобраться в свойствах материи. Хотя еще древние греки предполагали, что «эфир» (окружающее пространство) состоит из неких элементов, четкого обоснования и тем более твердых доказательств сему факту не существовало.

Осенью 1803 года англичанин смог объяснить результаты некоторых своих исследований, предположив, что вещество состоит из атомов. Также исследователь выяснил, что все образцы любого данного соединения состоят из одной и той же комбинации этих атомов. Дальтон также отметил, что в ряде соединений отношения масс второго элемента, которые сочетаются с заданным весом первого элемента, могут быть сведены к малым целым числам («Закон множественных пропорций»). Таким образом, ученый имеет определенное отношение к истории открытия водорода.

Презентация «Теории атомов» Дальтона состоялась в 3-м томе научного издания «Системы химии», изданном Томасом Томсоном в 1807 году. Также материал появился в статье об оксалатах стронция, опубликованной в «Философских транзакциях». В следующем году Дальтон самостоятельно опубликовал эти идеи, сделав более развернутый анализ в работе «Новая система химической философии». Кстати, в ней ученый предложил использовать в качестве символа водорода круг с точкой в центре.

Первый топливный элемент

История открытия водорода богата интересными событиями. В 1839 году британский ученый сэр Уильям Роберт Гроув провел эксперименты по электролизу. Он использовал электричество для разделения воды на водород и кислород. Позже исследователь задумался, а можно ли сделать обратное действие - генерировать электричество из реакции кислорода с водородом? Гроув закрыл платиновые пластинки в отдельных запечатанных емкостях, в одной из которых содержался водород, а в другой - кислород. Когда контейнеры были погружены в разбавленную серную кислоту, между двумя электродами потек ток с образованием воды в газовых баллонах. Затем ученый связал несколько подобных устройств в последовательную цепь, чтобы увеличить напряжение, создаваемое в газовой батарее.

С тех пор на водород возлагаются большие надежды в плане получения компактных экологически чистых источников энергии. Однако пока не решен вопрос 100 %-й безопасности и высокой эффективности конечных устройств для массового потребления. Кстати, термин «топливный элемент» впервые использован химиками Людвигом Мондом и Чарльзом Лангером, продолжившими исследования У. Р. Гроува.

Автономные источники энергии

В 1932 году Фрэнсис Томас Бэкон, инженер Кембриджского университета в Великобритании, продолжил работу над проектами Гроува, Монда и Лангера. Он заменил платиновые электроды менее дорогой никелевой сеткой, а вместо электролита с серной кислотой использовал щелочной гидроксид калия (менее агрессивный к электродам). Это было по существу создание первого щелочного топливного элемента, получившего название ячейка Бэкона. Британцу потребовалось еще 27 лет, чтобы продемонстрировать установку, способную производить 5 кВт энергии, что достаточно для питания сварочного аппарата. Примерно в то же время был продемонстрирован первый автомобиль на топливных элементах.

Позже топливные элементы использовались НАСА в 1960 годах для полетов в рамках лунной программы «Аполлон». Ячейки Бэкона стояли (и стоят) на сотнях космических аппаратов. Также «большие батарейки» используются на подводных лодках.

Полезный, но опасный

История открытия водорода сопряжена не только с радостными моментами. О том, насколько небезопасен данный элемент, свидетельствует трагедия дирижабля-гиганта «Гинденбург». В 1930 годах Германия построила серию воздушных судов - цеппелинов. В качестве газа использовался водород. Будучи легче азотно-кислородной смеси, составляющей основную часть атмосферы, он позволял перевозить большие объемы грузов.

В 1936 году немецкие конструкторы представили миру крупнейший на то время дирижабль «Гинденбург». 245-метровый гигант вмещал 200000 м3 газа. Его грузоподъемность поразительна: аппарат был способен поднять в небо до 100 тонн грузов. Воздушное судно использовалось для трансатлантических перевозок между Германией и США. Пассажирская гондола вмещала 50 человек с багажом. 6.05.1937 по прибытии в Нью-Йорк произошла утечка водорода. Легко воспламеняющийся газ загорелся, произошел взрыв, приведший к смерти 36 человек. С тех пор вместо водорода в летательных аппаратах применяют более безопасный гелий.

Вывод

Водород - один из важнейших элементов во Вселенной. Хотя его свойства хорошо изучены, он не перестает интересовать ученых, инженеров, конструкторов. Данный элемент является темой тысяч научных работ, дипломов и рефератов. История открытия водорода - это история самой науки, системы знаний, пришедшей на смену невежеству и религиозным догмам.

История открытия:

Начиная с XV века, многие исследователи отмечали выделение горючего газа при взаимодействии кислот с металлами. Первое подробное описание водорода, под названием "горючий воздух" и "дефлогистированный воздух" дал английский химик Генри Кавендиш в 1766 году. В 1783 году Антуан Лавуазье доказал что водород входит в состав воды и включил его в свою таблицу химических элементов под названием hydrogеne (рождающий воду). Русское название "водород" предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с "кислородом" М.В. Ломоносова.

Нахождение в природе и получение:

На долю водорода приходится около 92% всех атомов Вселенной. Он основная составная часть вещества звезд и межзвездного газа, в виде соединений образует атмосферу многих планет. На Земле доля атомов водорода 17%, он входит в состав самого распространенного вещества - воды, в состав соединений образующих живые организмы, где доля его атомов около 50%. В то же время массовая доля водорода на Земле (земная кора + гидросфера) около 1,5%
Основным методом получения водорода в лаборатории являются взаимодействие металлов (Zn, Fe) с разбавленными кислотами, а также электролиз растворов щелочей. В промышленности водород получают при электролизе растворов солей (NaCl), конверсией или каталитическим окислением метана, при крекинге или риформинге углеводородов (нефтепереработка).
Конверсия метана: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2

Физические свойства:

Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия и символы: 1 H - протий (Н), 2 Н - дейтерий (D), 3 Н - тритий (T). Природный водород содержит 99,99% протия и 0,01% - дейтерия. Тритий содержится в природе в очень малых количествах, он радиоактивен с периодом полураспада 12,32 лет.
Простое вещество H 2 , самый лёгкий газ, без цвета, запаха и вкуса, температура плавления -259,1, кипения -252,8°C, малорастворим в воде - 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах (850 объёмов на 1 объём Pd), способен легко диффундировать через металические мембраны.
Тяжелый водород D 2 имеет вдвое большую плотность и несколько более высокие температуры плавления и кипения (-254,5°C и -249,5°C)

Химические свойства:

При обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами (напр. с кальцием) и неметаллами: фтором (без освещения, со взрывом), хлором (на свету, со взрывом). С большинством неметаллов реагирует при нагревании (с кислородом реакция протекает при поджигании мгновенно). Смесь кислорода с водородом 1:2 называется "гремучим газом". Обладает ярко выраженными восстановительными свойствами, восстанавливая оксиды металлов: железа, меди, свинца, вольфрама и т.д. В присутствии катализаторов (Pt, Ni) присоединяется по кратным связям органических соединений (реакция гидрирования).

Важнейшие соединения:

Оксид водорода, H 2 O - вода - бесцветная жидкость, без цвета, без запаха, без вкуса. Аномальные физические свойства воды (Тпл = 0°С, Ткип = 100°С) обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. Является амфолитом, диссоциируя с образованием ионов гидроксония и гидроксид-ионов, однако степень диссоциации 1,8*10 -16 , поэтому чистая вода почти не проводит электрический ток.
Вода - весьма реакционноспособное вещество. Основные реакции:
- реакции соединения с оксидами активных металлов и неметаллов, с образованием соответствующих гидроксидов основного или кислотного характера;
- реакции гидролиза (обратимого и необратимого) многих неорганических и органических веществ;
- реакции гидратации - присоединение воды по кратным связям органических соединений.

Пероксид водорода - H 2 O 2 - бесцветная сиропообразная жидкость, без цвета, без запаха, с неприятным металлическим вкусом. В максимальной концентрации - жидкость (с плотностью около 1,5 г/см3), Тпл -0,43°C, Ткип 150°C. В воде, этиловом спирте, этиловом эфире растворяется в любых соотношениях.
В концентрированных растворах пероксид водорода неустойчив, разлагается на воду и кислород со взрывом. Вызывает сильные ожоги.
Обычно применяется в виде разбавленных (3%-30%) растворов. Окислитель? на чем использовано его применение как отбеливателя, дезинфицирующего средства и т.д. В природе встречается в нижних слоях атмосферы, в атмосферных осадках.

Гидриды ионные - MH x - соединения водорода с щелочными и щелочноземельными металлами, где водород имеет степень окисления -1. Солеподобные твердые вещества. Восстановители. Водой и кислотами разлагаются с выделением водорода: NaH + H 2 O → NaOH + H 2

Гидриды ковалентные - H x X - соединения водорода с неметаллами, где водород имеет степень окисления +1. Газы, многие ядовиты. Восстановители за счет неметалла. Свойства меняются от инертных (метан) до кислотных (галогенводороды). Аммиак NH 3 и, слабее, фосфин PH 3 проявляют основные свойства. За исключением галогенводородов горючи с образованием соответствующих оксидов.

Применение:

Одно из первых применений водорода - летательные аппараты легче воздуха: воздушные шары и дирижабли. Из-за высокой пожароопасности водорода это применение было прекращено, за исключением метеозондов.

Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки. Жидкий водород - один из видов ракетного топлива. В водородно-кислородных топливных элементах водород используется для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.

Как восстановитель при получении некоторых металлов, для получения твердых жиров гидрированием растительных масел. В химической промышленности - получение аммиака, хлороводорода и др.

Пероксид водорода: 3%-ный раствор применяют в медицине, косметологии, в промышленности для отбеливания соломы, перьев, клея, мехов, кожи и т.д., 60%-ный раствор применяют для отбеливания жиров и масел. Сильно концентрированные растворы (85-90%) в смеси с некоторыми горючими веществами применяются для получения взрывчатых смесей, как окислитель в ракетных и торпедных двигателях.

Дейтерид лития-6: как источник дейтерия и трития в термоядерном оружии (водородная бомба).

Новикова О., Пасюк Е.
ТюмГУ, 502 группа, 2013 г.

Источники:
Водород // Википедия. URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=55655584
Водород // Онлайн Энциклопедия Кругосвет. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/VODOROD.html (дата обращения: 23.05.2013).
Пчёлкина Г.В. Урок №24. Водород// ХиМуЛя.com URL: https://sites.google.com/site/himulacom/ (дата обращения: 23.05.2013).

Водород в природе

Много ли в природе водорода? Смотря где. В космосе водород – главный элемент. На его долю приходится около половины массы Солнца и большинства других звезд. Он содержится в газовых туманностях, в межзвездном газе, входит в состав звезд. В недрах звезд происходит превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия. Этот процесс протекает с выделением энергии; для многих звезд, в том числе для Солнца, он служит главным источником энергии.

Например, ближайшая к нам звезда Галактики, которую мы знаем под именем «Солнце», на 70 % своей массы состоит из водорода. Атомов водорода во вселенной в несколько десятков тысяч раз больше, чем всех атомов всех металлов, вместе взятых.

Водород широко распространен в природе, его содержание в земной коре (литосфера и гидросфера) составляет по массе 1%. Водород входит в состав самого распространенного вещества на Земле - воды (11,19% водорода по массе), в состав соединений, слагающих угли, нефть, природные газы, глины, а также организмы животных и растений (то есть в состав белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеводов и других). В свободном состоянии Водород встречается крайне редко, в небольших количествах он содержится в вулканических и других природных газах. Ничтожные количества свободного Водорода (0,0001% по числу атомов) присутствуют в атмосфере.

Задание № 1. Заполните таблицу «Нахождение водорода в природе».

В свободжном состоянии	В связанном состоянии
	Гидросфера -
	Литосфера -
	Биосфера -

Открытие водорода.

Водород был открыт в первой половине XVI века немецким врачом и естествоиспытателем Парацельсом. В трудах химиков XVI–XVIII вв. упоминался «горючий газ» или «воспламеняемый воздух», который в сочетании с обычным, давал взрывчатые смеси. Получали его, действуя на некоторые металлы (железо, цинк, олово) разбавленными растворами кислот - серной и соляной.

Первым ученым, описавшим свойства этого газа, был английский ученый Генри Кавендиш. Он определил его плотность и изучил горение на воздухе, однако приверженность теории флогистона помешала исследователю разобраться в сути происходящих процессов.

В 1779 г. Антуан Лавуазье получил водород при разложении воды, пропуская ее пары через раскаленную докрасна железную трубку. Лавуазье также доказал, что при взаимодействии «горючего воздуха» с кислородом образуется вода, причем газы реагируют в объемном соотношении 2:1. Это позволило ученому определить состав воды - Н 2 О. Название элемента – Hydrogenium – Лавуазье и его коллеги образовали от греческих слов «гидро » - вода и «геннио » – рождаю. Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с ломоносовским «кислородом».

Задание №2. Напишите реакцию получения водорода из цинка и соляной кислоты в молекулярном и ионном виде, составьте ОВР.