Статьи Контакты +375 29 603-11-76
Все что вы хотели знать о водороде
Все что вы хотели знать о водороде
Все что вы хотели знать о водороде

Первый элемент периодической системы Менделеева, водород, на сегодняшний день является самым распространенным веществом во Вселенной.

Газ был открыт опытным путем в 1783 году (хотя его выделение ученые наблюдали еще в XVI веке, принимая за флогистон). Антуан Лавуазье синтезировал воду, после чего проанализировал ее, разложив пар при помощи раскаленного железа. Так родилась идея получения газа из воды. Название «водород» появилось несколько позже, в 1824 году оно было предложено русским химиком М.Ф. Соловьевым.

 

На долю водорода приходится порядка 92% всех атомов во Вселенной и около 17%  атомов на Земле. Значительный удельный вес этого газа определяет важность его роли в происходящих на планете химических процессах. Газ является составным элементом большинства веществ органической природы, а в живых клетках на долю водорода приходится около 50%  атомов. Стоит отметить, что на Земле водород, в большинстве своем, присутствует в виде соединений, и только 0,00005% общего объема газа пребывает в атмосфере в виде простого вещества. 

Физические свойства

Водород – бесцветный газ без запаха и вкуса. Одна молекула состоит из двух атомов. 

Существует две основные модификации водорода – орто- и пароводород. В первом случае ядерные спины молекул направлены параллельно друг другу, а во-втором – противоположно. Смесь обеих модификаций получила название равновесного водорода. Примерно одинаковое соотношение форм достигается при температуре около 80К. Разделить орто- и пароводород возможно при помощи адсорбции на активном угле. 

Водород в 14,5 раз легче воздуха, что делает его самым легким газом. Легчайшие молекулы водорода развивают большую скорость, благодаря чему газ характеризуется высокой теплопроводностью.

Температура кипения водорода составляет 252,76 °C. Газ плохо растворяется в воде, но отличается высокой растворимостью во многих металлах.

В твердом виде водород имеет вид снегоподобной массы, а при высоком давлении переходит в состояние металла. В жидком состоянии газ существует в диапазоне температур от  −252 до −259°C. Это бесцветная жидкость, которая отличается значительной текучестью и легкостью.

Лабораторные и промышленные способы получения

Поскольку, как уже было сказано, основная форма пребывания водорода на планете – это соединения, его получают, в основном, при помощи химических методов, например, через реакцию разложения.

В промышленности самый распространенный способ получения водорода – это реакция метана с водой при высоких температурах. Также может применяться пропускание паров воды над коксом, раскаленным при температуре 1000 градусов, или электролиз водных растворов солей. Кроме того, водород могут получать из природного газа посредством каталитического окисления кислородом или конверсии с водяным паром.

В лабораторных условиях для выработки водорода чаще используется не природное сырье, а пригодные для этого вещества. Один из распространенных способов получения газа в лаборатории – реакция цинка с соляной кислотой. Кроме того, может применяться взаимодействие кальция с водой, щелочей с цинком либо гидролиз гидридов.