Водород

28.03.2007
Без рубрики
Водород H — первый элемент в периодической системе, самый распространённый элемент во Вселенной (92%); в земной коре массовая доля водорода составляет всего 1%.
Впервые выделен в чистом виде Г. Кавендишем в 1766 г. В 1787г. А.Лавуазье доказал, что водород — химический элемент.
Атом водорода состоит из ядра и одного электрона. Электронная конфигурация — 1S1.  Молекула водорода двухатомная. Связь ковалентная неполярная.
 
Радиус атома — (0,08 нм);
потенциал ионизации (ПИ) — (13,6 эВ);
электроотрицательность (ЭО) — (2,1);
степени окисления ­­- (-1; +1).
 
Изотопы:
 

1

 Н — протий (99,98% по массе);

1

 
 

3

 T — тритий (получен искусственно).

1

 

Физические свойства.
 

Водород — газ, бесцветный, без запаха; t°кип = -253°C; t°пл = -259°C; почти не растворяется в воде (в 100V H2O растворяется 2V H2); легче воздуха. D (по воздуху) = 0,069.
 

Способы собирания.

Вытеснением воды

Вытеснением воздуха

  

 
 

Получение
 

    1)     взаимодействие активных металлов с кислотами — неокислителями:

 

Zn + 2HCl ® ZnCl2 + H2­
 

    2)     взаимодействие алюминия (или цинка) с водными растворами щелочей:

 

2Al + 2NaOH + 6H2O ® 2Na[Al(OH)4] + 3H2­
 

    3)     электролиз воды и водных растворов щелочей и солей:

 

2H2O ® 2H2­ + O2­
2NaCl + 2H2O ® H2­ + Cl2­ + 2NaOH
 

    4)     пропускание паров воды над раскалённым углём при 1000°C:

 

C + H2O « CO + H2
 

    5)     конверсия метана при 900°C:

CH4 + H2O « CO + 3H2
 

Методы (1,2) используют в лаборатории, (3-5) используют в промышленности.
 

Химические свойства
 

При обычных условиях малоактивен (реагирует только с фтором)
 

Восстановительные свойства:
 

2H20 + O2 ® 2H2+1O
(со взрывом при поджоге)
 
H20 + S  –150-250°®  H2+1S
 

 

3H20 + N2  ¬p;t°®  2NH3+1
(в присутствии железного катализатора)
 
H20 + F2 ® 2HF
(со взрывом)
 
H2 + I2  ¬t°®  2H+1I-1
 

 

H20 + СuO  –t°®  Cu + H2O
 
(метод получения малоактивных металлов Pb, Mo, W, Ni, Cu и др. из их оксидов)

 

Окислительные свойства
 

    3)     с щелочными и щелочноземельными металлами:

 

H20 + 2Li0 ® 2Li+1H-1
H20 + Ca0 ® Ca+2H2-1
 

Гидриды  MeHn — сильные восстановители за счёт водорода в степени окисления (-1). Разлагаются водой и кислотами:
 

NaH + H2O ® NaOH + H2­
CaH2 + 2H2O ® Ca(OH)2 + 2H2­
LiH + HCl ® LiCl + H2­
 
Применение
 

    1)     Для промышленного синтезаNH3, HCl, CH3OH (реакцией CO + 2H2  –p;t°;kat®  CH3OH)

 

    2)     Восстановление редких металлов из оксидов (W, Mo и др.).

 

    3)     Гидрирование органических соединений (в частности, гидрогенизация растительных масел в твёрдые жиры).

 

    4)     Для сварки и резки металлов водородно-кислородным пламенем.