«Водород представляет пример газа, на первый взгляд не отличающегося от воздуха. Оттого не-мудрено, что Парацельс, открывший, что при действии некоторых металлов на серную кислоту получается воздухообразное вещество, хорошо не определил его отличия от воздуха. Действительно, водород бесцветен и не имеет запаха, так же как и воздух; но, при ближайшем знакомстве с его свойствами, этот газ оказывается совершенно отличным от воздуха.»

Д. И. Менделеев.

Водород — единственный элемент, изотопы которого имеют свои названия: 1Н — протий (от греч. protos — первый), 2Н (D) — дейтерий (от греч. deuteros — второй), 3Н (Т) — тритий (от греч. tritos — третий). Содержание дейтерия в природном водороде не-постоянно: от 0,0011 до 0,0016%.

Область ионизированного водорода в галактике Треугольника.

Тритий радиоактивен (период полураспада 12,3 года), он образуется в верхних слоях атмосферы под действием космического облучения. В дождевой воде на 1 атом 3Н приходится примерно 1018 (квинтиллионов) атомов 1Н.

Плотность водорода при нормальных условиях 0,090 г/л, это самый легкий газ, он в 14 раз легче воздуха.

При сильном охлаждении водород становится жидким, а затем твердым. Темпера-тура плавления водорода –259,1 °С, температура кипения –252,9 °С. Жидкий водород — самая легкая жидкость, 1 литр ее весит всего 67 г (при температуре –250 °С), а твердый водород — самое легкое твердое вещество: его плотность 0,076 г/см3. Растворимость водорода в воде при 20 °С 18,2 мл/л. Водород хорошо растворяется в никеле, платине и палладии. Проникают молекулы Н2 через многие материалы. Поэтому резиновый шарик, надутый водородом, «худеет» намного быстрее шарика, надутого воздухом.

Водород очень близок к идеальному газу: при нормальных условиях 1 моль водорода занимает объем 22,42 л, что практически не отличается от теоретического объема для идеального газа (22,4138 л).

В чистом виде водород впервые получил в 1766 г. английский химик и физик Генри Кавендиш (1731—1810). Но задолго до этого образование водорода наблюдал Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, он же Парацельс (1493—1541).

Лавуазье впервые доказал, что вода состоит из водорода и кислорода. В природе водород практически всегда связан с другими элементами, чаще всего с кислородом (например, в воде) и углеродом (в органических соединениях). В виде соединений с углеродом водород входит в состав нефти, природных газов, всех живых организмов. Свободный водород встречается в небольших количествах в вулканических газах, но легкий газ быстро покидает атмосферу, уходя в космическое пространство. В организме среднего человека (70 кг) содержится около 7 кг водорода.

При комнатной температуре водород мало активен и реагирует только с фтором, а на свету — с хлором. В смесях с кислородом и с воздухом водород при содержании более 4,5% образует взрывчатые смеси («гремучий газ»). Взрыв может произойти даже от маленькой искры.

Скорость звука в водороде почти в четыре раза выше, чем в воздухе. Если вдохнуть водород и произнести несколько слов, то звук даже низкого мужского голоса будет неестественно высоким. Однако вдыхать водород небезопасно: в легких он смешается с остатками воздуха и образует взрывчатую смесь. И если при выдохе поблизости окажется огонь…

Именно так случилось с французским химиком, директором Парижского музея науки Жаном Франсуа Пилатром де Розье (1754—1785). Он решил проверить, что будет, если вдохнуть водород; до него никто такого эксперимента не проводил. Он вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако водород в его легких был смешан с воздухом, и произошел сильный взрыв. «Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями», — писал он впоследствии, очень до-вольный опытом, который чуть не стоил ему жизни.

И все же отчаянная смелость погубила ученого. В ноябре 1783 г. он первый в мире (в сопровождении армейского офицера маркиза д’Арланда) совершил путешествие на воздушном шаре; аэронавты провели в воздухе 25 минут, поднявшись на высоту 1 км и пролетев около 10 км. Розье изобрел шар с двумя оболочками: в одной был водород, в другой (нижней) — горячий воздух. Такая конструкция позволяла экономить дорогой водород. Первый полет прошел благополучно. Однако в июне 1785 г. Розье решил пере-лететь Ламанш, но шар загорелся, и ученый, не достигший и 30-летнего возраста, погиб вместе со своим спутником Пьером Роменом.

К большим жертвам привело воспламенение в мае 1937 г. гигантского немецкого дирижабля «Гинденбург» — в нем было 190 000 кубометров водорода. Тогда погибли 35 человек. После многих несчастных случаев водород в воздухоплавании больше не используют, его заменяют гелием или горячим воздухом.

Воспламенение дирижабля «Гинденбург»
1 ноября 1952 г. США впервые в мире испытали термоядерное взрывное устройство на атолле Эниветок.

В промышленности водород получают в основном в реакции метана с водяным па-ром при высоких температурах. Мировое производство водорода составляет около 60 миллионов тонн. Основное его применение — синтез аммиака, который нужен для производства удобрений, взрывчатых и лекарственных средств и многих других веществ. Водородно-кислородное пламя дает температуру выше 2000 градусов, что используют в производстве изделий из кварцевого стекла.

В лабораториях и в промышленности широко используется реакция гидрирования — присоединение водорода к различным соединениям. С помощью гидрирования из жидких растительных масел получают твердые жиры. Восстановление водородом используют для получения рения, вольфрама, молибдена и платиновых металлов из их соединений.

Большие надежды возлагаются на водородную энергетику. Так, в топливных эле-ментах происходит «холодное» горение водорода, энергия которого непосредственно превращается в электрическую энергию. Такой процесс имеет высокий КПД, а его «вы-хлоп» — безвредный водяной пар. Однако широкому распространению водородной энергетики препятствует высокая стоимость производства водорода, трудность и опасность его хранения и транспортировки. Тем не менее уже созданы экспериментальные автомобили и автобусы, работающие на водородных топливных элементах.

11 КОММЕНТАРИИ

  1. Спасибо за материал, а особенно за иллюстрации! Пригодились для презентации во время доклада.

  2. Очень полезная статья! Не за горами ЕГЭ, и такая содержательная статья будет очень кстати! Еще очень понравились фото (эффектно смотрятся). Спасибо!

  3. Это именно тот материал, который я искала. Все понятно написано. Приведенные примеры, что дает возможность лучше понять данный материал.

  4. Спасибо за информацию, использовал при написании реферата о практическом применении водорода в промышленности. Хотелось бы также больше узнать о разработке оружия с применением водорода.

  5. Очень интересная статья для развития кругозора, легко читается, много полезных фактов.

  6. Всегда интересовало, как же устроены знаменитые бомбы. Прочитав материал всё стало понятно. Всё грамотно расписано.

  7. Статья — достойная! Я уже взрослый человек, просто искала материал для детей. Наткнулась на ваш сайт.
    Просто зачиталась даже. Молодцы!

  8. Оказывается водород в нашей жизни играет большую. роль. Из неё получают электрическую энергию.

  9. Водород в наше неспокойное время может стать настоящим бедствием, которое может так же привести к гибели целой планеты, не забывайте это. :)

  10. Толковая статья для тех, кто при подготовке к экзамену хочет получить подробную компетентную информацию о материале.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here