Водород (химический знак Н, от латинского Hydrogenium), занимает первую клетку в периодической системе, с атомным весом 1,0079. Химическая индивидуальность водорода была доказана впервые Кевендишем в 1766 году, хотя уже в 16 веке было известно, что при действии кислот на металлы выделяется горючий газ. В 1781 году Кевендиш и одновременно Уатт показали, что при горении водорода образуется вода.
Водород — это бесцветный газ, не имеющий вкуса и запаха, он в 14,38 раз легче воздуха. В жидком состоянии водород был получен впервые Дьюаром в 1898 году. Для сжижения водорода необходимо его сначала сильно охладить и только после этого подвергать расширению, так как при расширении без внешней работы выше — 80,5° С водород не охлаждается, как другие газы, а нагревается.
Жидкий водород — бесцветная жидкость, кипит при —253°С, плотность при температуре кипения 0,071; критическая температура — 242°С. При —259° С жидкий водород замерзает.
Водород — самый легкий и простейший элемент. По современным представлениям атом водорода — это положительное ядро (протон) с одним врвщающимся вокруг него электроном, причем изучение спектра водорода и теория квант позволили установить полную картину строения атома водорода. Из этих же протонов и электронов построены и ядра атомов всех остальных элементов: таким образом, водород является в известном смысле той «первичной материей», из которой получаются все другие формы вещества.
Это представление, высказанное впервые в 1815 году Прутом, получило окончательное подтверждение в опытах Резерфорда, который показал, что при разрушении ядер различных элементов альфа-лучами получаются ядра атома водорода, так называемые Н-лучи.
Молекула водорода сосодержит два атома водорода, поэтому его молекулярный вес равен 2,016. Однако, при очень высоких температурах (примерно 3.000°С) и под действием электрического разряда при низких давлениях молекула водорода распадается на атомы. Атомарный водород, обладающий гораздо большей химической активностью при обыкновенных температурах, чем молекулярный, однако, неустойчив, так как атомы водорода стремятся снова соединиться в молекулы, при этом процессе выделяется тепло в огромном количестве (около 100 калорий на грамм-молекулу).
Это свойство водорода получило даже техническое применение: водород продувается через вольтову дугу, которая образована вольфрамовыми электродами, и получающаяся при этом струя атомарного водорода направляется на поверхность металла, который хотят подвергнуть сварке. Атомы водорода при этом воссоединяются в молекулы, и выделяющееся тепло нагревает металл до плавления.
Принимается также, что атомарный водород получается и в виде промежуточной формы при многих химических реакциях, сопровождающихся выделением водорода, например, при действии металлов на кислоты. Если от атома водорода отнять электрон, получается водородный ион Н+; известны также ионы состава Н2+ и Н3+.
Свободный водород входит также в состав вулканических газов и многих горных пород. В лаборатории водород получается обычно действием на цинк разбавленной серной кислотой или путем электролиза гидрата окиси бария или раствора серной кислоты. Первый способ дает особенно чистый водород. Продается водород в баллонах, в которых находится под давлением 15 МПа. При обыкновенной температуре водород не обнаруживает особенно большой химической активности.
Автор: Анатолий Соколовксий
Комментарии