Вещество водород Печать
Оценка пользователей: / 6
ПлохоОтлично 
Химические элементы

С момента открытия водорода его постоянно сопровождает эпитет «самый»: самый легкий, самый необычный, самый распространенный.

Алхимики ставили перед собой задачу: получить золото из железа и других металлов путем различных химических реакций. Попытались воздействовать на металлы кислотами. Золото не получалось, но зато в результате реакции выделялся «горючий воздух». Сгорая, новое вещество образовывало воду. Интерес к этому явлению и получаемому веществу возник почти 200 лет спустя. Впервые изучил свойства неизвестного вещества Г. Кавендиш, а «водородом» бесцветный газ назвал А.Лавуазье. Ему же принадлежит и открытие, что водород – простой элемент, состоящий из атомов одного вида.

Водород сразу занял особое положение среди химических элементов. Некоторое время химики соглашались с гипотезой У. Праута о том, что все элементы образуются с участием водорода, и их атомные веса должны быть кратны атомной массе водорода. Но гипотеза не нашла подтверждения. Однако в периодической классификации элементов Менделеева водород занял первое место, как самый легкий газ. Проще атома, чем у водорода, нет ни у одного элемента: одно ядро с прикрепленным электроном.

Химическая формула водорода – Н2, то есть неполярная молекула содержит два атома. Запаха и цвета элемент не имеет, значительно легче воздуха, нерастворим в воде. Водород может «поделиться» своими атомами с другими химическими элементами. Когда его сжигают в кислороде или на воздухе, а также при реакции с галогенами, водород окисляется. При встрече с активными металлами (натрий, кальций) водород может и сам «отнять» электроны у их атомов.

Получают водород, как и в средние века, путем воздействия кислот на металлы, например, с цинком: Zn + H2SO4 = ZnSO4 + Н2. Так как металл цинк и серная кислота, использованные в этой реакции, нельзя назвать «чистыми», то и водород, полученный в результате их взаимодействия, не отличается «чистотой». Есть еще один способ, полученный еще Лавуазье: 4Н2О + 3Fe = FeSO4 + 4Н2 . Но и он далек от идеала. Самый «чистый» водород возможно получить лишь путем электролиза. Для этого дистиллированная вода подвергается воздействию током, в результате чего происходит ее разложение: 2H2O = 2H2 + O2. Для промышленных масштабов получения водорода этот способ не подходит, поэтому используется природный газ, состоящий преимущественно из метана. Газ смешивается с кислородом и водяным паром, эта смесь нагревается, происходит реакция: 2CH4 + O2 + 2H2O —> 2CO2 + 6H2. Коварность водорода заключается в том, что он стремится соединиться с воздухом, в результате чего возможен взрыв. Поэтому обращение с водородом требует повышенных мер безопасности.

Абсолютно все живые клетки и органические вещества содержат в своем составе водород, это самый распространенный элемент не только на Земном шаре, но и во Вселенной. Правда, в чистом виде его практически не встречается. Солнце и другие планеты нашей Галактики почти на половину состоят из этого элемента. Внутри планет водород превращается в гелий, выделяя фантастическое количество энергии, которого достаточно, чтобы Земля получала тепло от Солнца, а ночью к нам доходил свет далеких звезд.

Свойства водорода позволяют использовать его в качестве экологически чистого ракетного топлива. В двигателях ракеты-носителя «Энергия» были использованы жидкие кислород и водород. От взаимодействия этих газов происходит рождение «гремучего газа», взрывоопасность которого удалось победить лишь современными техническими способами. В начале века дирижабли наполняли водородом. Грузоподъемность воздушных суден увеличивалась в разы. Но, реагируя с кислородом, находящимся в воздухе, водород может взорваться. Именно так и произошло в 1937 году с дирижаблем «Гинденбург», на борту которого находились пассажиры. Эта трагедия положила конец использованию водорода в качестве газа для наполнения оболочки дирижаблей и аэростатов. Его заменили гелием.

Сейчас все активнее ведутся разработки автомобильными компаниями в области использования водорода в качестве топлива для машин. Крупные корпорации уже начали выпуск опытных образцов автомашин, которые в качестве топлива потребляют водород. Преимущества такого топлива для экологии просто невозможно переоценить – вместо выхлопных газов выделяется обыкновенная вода, не наносящая ущерба окружающим.