Характеристика водорода
Общая характеристика водорода как элемента
Химический знак – Н
Относительная атомная масса – 1,008
В соединениях водород одновалентен, степень окисления в соединениях с неметаллами равна +1, в соединениях с металлами равна –1.
Водород как вещество
Химическая формула – Н2
Относительная молекулярная масса – 2,016
Способы получения водорода:
В лабораторных условиях водород получают несколькими способами:
· Действием кислот (серной, соляной) на некоторые металлы, в частности на цинк и железо;
· Действием раствора щелочи на металлический алюминий;
· Вытеснением активными металлами (Na, Ca и др.) из воды.
В промышленности основным видом сырья для получения водорода являются природные и нефтезаводские газы. В СССР водород получали в небольших масштабах методом неполного окисления метана при температуре 850 - 900°С в присутствии катализатора – никеля, нанесенного на оксид алюминия:
2CH4 + O2 → 2CO↑ + 4H2↑ + 71,4 кдж
Отделить водород от оксида углерода (II) можно путем его окисления водяным паром при температуре 200 – 250°С и в присутствии катализатора:
CO + H2O ↔ H2 + CO2 + 42 кдж
В местах с дешевой электрической энергией водород получают электролизом воды, к которой для увеличения ее электропроводности прибавляют какой-либо электролит, обычно щелочь или кислоту.
Физические свойства водорода:
- Неметалл
- Бесцветный, легкий (в 14,5 раз легче воздуха), трудно сжижаемый газ
- Очень мало растворяется в воде, лучше – в органических растворителях
- Наибольшая среди газообразных веществ скорость диффузии – молекулы водорода быстрее любых иных распространяются в среде другого вещества
- Температура плавления равна -259,2°С, температура кипения равна -252,9°С.
Химические свойства водорода:
При комнатной температуре водород мало активен и реагирует только с фтором, а на свету – с хлором. В смесях с кислородом и воздухом водород при содержании более 4,5% образует взрывчатые смеси («гремучий газ»). Взрыв может произойти даже от маленькой искры.
1. Водород соединяется с кислородом
2H2 + O2 → 2H2O
2. Водород реагирует с оксидами некоторых металлов (при нагревании)
H2 + CuO → H2O + Cu
3. Водород соединяется с некоторыми неметаллами и активными металлами
H2 + Cl2 → 2HCl
H2 + S → H2S
H2 + 2Na → 2NaH
Применение водорода:
Большое количество водорода используется для синтеза аммиака, который, в свою очередь, применяется для производства удобрений, азотной кислоты и как рабочее вещество холодильных машин. Много водорода расходуют на такие важные химические производства, как получение синтетической соляной кислоты, превращение жидких растительных жиров в твердые, преобразования низкосортных углей в жидкое топливо, получение метилового спирта из оксида углерода (II) и т.д. В металлургии его используют для получения таких металлов, как молибден и вольфрам восстановлением их оксидов.
Источники
1. Барков, С. А. Галогены и подгруппа марганца. Элементы VII группы периодической системы Д. И. Менделеева. Пособие для учащихся / С. А. Барков // М.: Просвещение, 1976.
2. Кузнецова, Н. Е. Химия: 8 класс. Учебник для учащихся общеобразовательных учреждений / Н. Е. Кузнецова, И. М. Титова, Н. Н. Гара, А. Ю. Жегин // М.: Вентана-Граф, 2008.
3. Леенсон, И. А. Путеводитель по химическим элементам. Из чего состоит Вселенная? / И. А. Леенсон // М.: АСТ, 2014. – 168 с.: ил.
4. Лидин, Р. А. Химические свойства неорганических веществ / Р. А. Лидин, В. А. Молочко, Л. Л. Андреева // М.: Химия, 2000.
5. Рудзитис, Г. Е. Химия. Учебное пособие для 7 – 11 классов вечерней (сменной) общеобразовательной школы. Часть 1 // Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман // М.: Просвещение, 1985.