Сообщение на тему применение водорода в природе

Водород содержится практически во всех пищевых веществах, однако основное его количество попадает в организм в виде воды.

Водород вместе с азотом, кислородом и углеродом входит в группу так называемых элементов-органогенов. Именно из этих элементов в основном и состоит организм человека. Доля водорода в нем по массе достигает 10%, а по числу атомов 50% (каждый второй атом в организме – водород). Водород и самый распространенный элемент в нашей вселенной – его доля составляет около 75% по массе и 92% по числу атомов. В отличие от кислорода, существующего как в природе, так и в организме в свободном виде, водород почти полностью находится в виде его соединений (основное соединение водорода – вода).

Если кислород является самым распространенным химическим элементом на Земле, то водород – самый распространенный элемент во всей Вселенной. Наше Солнце (и другие звезды) примерно на половину состоит из водорода, а что касается межзвездного газа, то он на 90% состоит из атомов водорода. Немалое место этот химический элемент занимает и на Земле, ведь вместе с кислородом он входит в состав воды, а само его название «водород» происходит от двух древнегреческих слов: «вода» и «рожаю». Помимо воды водород присутствует в большинстве органических веществ и клеток, без него, как и без кислорода, была бы немыслима сама Жизнь.

История открытия

Первым среди ученых водород заметил еще великий алхимик и лекарь средневековья Теофраст Парацельс. В своих алхимических опытах, в надежде отыскать «философский камень» смешивая металлы с кислотами Парацельс получил некий неизвестный до того горючий газ. Правда отделить этот газ от воздуха так и не удалось.

Только спустя полтора века после Парацельса французскому химику Лемери таки удалось отделить водород от воздуха и доказать его горючесть. Правда Лемери так и не понял, что полученный им газ является чистым водородом. Параллельно подобными химическими опытами занимался и русский ученый Ломоносов, но настоящий прорыв в исследовании водорода был сделан английским химиком Генри Кавендишом, которого по праву считают первооткрывателем водорода.

В 1766 году Кавендишу удалось получить чистый водород, который он называл «горючим воздухом». Еще через 20 лет талантливый французский химик Антуан Лавуазье смог синтезировать воду и выделить из нее этот самый «горючий воздух» – водород. И к слову именно Лавуазье предложил водороду его название – «Hydrogenium», он же «водород».

Антуан Лавуазье со своей женой, помогавшей ему проводить химические опыты, в том числе и по синтезу водорода.

Получение водорода, как добыть вытеснением из воды

Потребление в мире водорода составляет порядка 75 млн т. Основная масса приходится на нефтепереработку и производство аммиака. Получение водорода для таких промышленных нужд происходит в основном из природного газа (его расход составляет 205 млрд м3). Оставшуюся часть берут из угля. Примерно 100 тыс т вырабатывают с помощью реакции электролиза.

Получение водорода сопровождается поступлением в атмосферу 830 млн т углекислого газа. Стоимость получения водорода из газа составляет от полутора до трех долларов за каждый кг.

Получение водорода методом электролиза в химии выглядит так:

Метод конверсии метана при температуре 1000оС с водяными парами:

1 2 C H 4 + H 2 O ↔ C O + 3 H 2

Следующий способ получения — пропускание водяных паров над горящим коксом (температура не менее 1000оС):

1 2 H 2 O + С ↔ С O + H 2

Свободный водород выделяется в результате реакции катализа окислением кислородом:

1 2 2 C H 4 + O 2 ↔ 2 C O + 4 H 2

В промышленности H2 часто получают путем электролиза водных растворов активных металлов:

а также путем крекинга и риформинга углеводородов при переработке нефти.

Существуют способы получения Н2 лабораторными способами:

В промышленности используется очистка водорода из сырья, которое содержит углерод (в частности — водородсодержащий газ ВСГ). Методы следующие:

Получение и собирание водорода в домашних условиях, техника безопасности

Чтобы образовавшийся водород собрать, можно закрыть банку крышкой, сделав в ней отверстие, в которое вставить трубку. Второй конец трубки закрепить в воздушном шарике.

Поскольку водород является взрывоопасным веществом, делать это нужно крайне осторожно, начиная от момента возможного вытеснения крышки до конца процесса. Попадание водорода в воду приведет к образованию вещества, способного вызвать обморожение.

Транспортировка и хранение

Транспортировка и хранение водорода является одной из основных проблем водородной экономики.

Значение водорода, пытающегося попасть на рынок энергоресурсов, все еще очень сомнительное из-за важных критериев по стоимости и производительности. Однако цена и характеристики водородного топлива улучшаются, и этот энергоресурс будет иметь шанс.

Говоря об энергии водорода , необходимо улучшить несколько целевых показателей, а именно:

Люди знают, что сейчас существует технология, которая может совместно решать проблемы по транспортировке и хранению водорода. Однако, главные прорывы были достигнуты, что решает важную веху в этом отношении.

Из физико-химических свойств молекулы Н2 известно, что она занимает большой объем.

Новая концепция по значению водорода должна учитывать резервуар для хранения, интерфейсы с инфраструктурой наполнения, функцию безопасности, необходимую изоляцию или экранирование, температуру, контроль влажности, регуляторы, электронный контроллер, датчики, компрессоры, насосы, фильтры и т. д.. Температура играет ведущую роль при бортовой системе хранения Н2, которая колеблется от -40 до +60 градусов, добавляя к приемлемой температуру поставки. При использовании водородного топлива с температурами в диапазоне до -40 градусов или более +60 градусов это может привести к снижению производительности и деградационным потерям. Эти ограничивающие аспекты снижают значение водорода в качестве топлива, ограничивая свободу потребителей и увеличивая зависимость от погодных условий. Должен быть новый материал для хранения, легкий, способный удерживать высокое давление и объем, способный контролировать тепло и экономичный.

В случае транспортных трубопроводов этот газ выигрывает конкуренцию как наиболее эффективный вид благодаря своим экономическим аспектам. Однако диффузионные потери при транспортировке сильно влияют на продукт и остаются технической проблемой. Прогресс в развитии этой технологии передачи является важным продвижением к водородной экономике.

Получение из углеводородов

Получение водорода из угля и воды является наиболее часто используемым способом, учитывая тот факт, что электролиз является очень дорогостоящим методом получения этого чистого материала. Обилие угля в мире обеспечивает необходимую энергию для разделения воды на кислород и водород по экономически эффективной цене. Производство водорода — это хорошо зарекомендовавшая себя технология, при которой O2 или пар пропускается через уголь для получения смеси H2, CO и CO2, из которой отделяется H2.

С помощью ядерной энергии

Ядерная энергия при производстве водорода может быть использована при нескольких процессах: ядерного парового риформинга природного газа, электролиза воды с использованием ядерной энергии, использования теплоты и большой электроэнергии из ядерного реактора.

С помощью ветровой энергии

Использование ветровых технологий для производства водорода с помощью электролиза в настоящее время является заманчивой идеей, поскольку является возобновляемым ресурсом и не загрязняет окружающую среду. Этот тип технологии проходит стадию разработки и исследования, где сравниваются и улучшаются эффективность и экономические аспекты производства. Это исследование на данный момент относится только к мелкомасштабному производству. Применение такой технологии еще не достигло коммерческого уровня.

Водород как восстановитель

Объединяет металлы и водород не только высокая теплопроводность, но и способность их атомов в химических процессах отдавать собственные электроны, то есть окисляться. Например, основные оксиды вступают в реакции с водородом. Окислительно-восстановительная реакция заканчивается выделением чистого металла и образованием молекул воды:

Взаимодействие вещества с кислородом при нагревании приводит также к получению молекул воды. Процесс является экзотермическим и сопровождается выделением большого количества тепловой энергии. Если газовая смесь H2 и O2 реагирует в соотношении 2:1, то ее называют гремучим газом, так как при поджигании она взрывается:

Вода является оксидом водорода и играет важнейшую роль в формировании гидросферы Земли, климата, погоды. Она обеспечивает круговорот элементов в природе, поддерживает все жизненные процессы организмов – обитателей нашей планеты.

Химические свойства

Поскольку водород может быть в разных ситуациях и окислителем и восстановителем его используют для осуществления реакций и синтезов.

Окислительные свойства водорода взаимодействуют с активными (обычно щелочными и щелочноземельными) металлами, результатом этих взаимодействий является образование гидридов – солеподобных соединений. Впрочем, гидриды образуются и при реакциях водорода с малоактивными металлами.

Восстановительные свойства водорода обладают способностью восстанавливать металлы до простых веществ из их оксидов, в промышленности это называется водородотермией.

Химические и физические свойства

Начиная говорить о химических свойствах водорода, нужно отметить чрезвычайную прочность его двухатомной молекулы. Для того, чтобы она распалась и атомы могли провзаимодействовать с другими участниками химической реакции, необходима энергия:

Обычные температурные условия обеспечивают протекание реакций только с металлами высокой активности, к примеру, с кальцием:

Исключение составляет реакция с фтором, продуктом которой является фтороводород:

Если имеется возможность повышения температуры (либо при другом воздействии, к примеру, освещении), водород может вступать в реакцию с большинством металлов и неметаллов:

В реакциях с галогенами образуются галогеноводороды:

В реакции с оксидами водород проявляет восстановительные свойства:

Высокая температура делает возможной реакцию с сажей:

Когда активные металлы соединяются с водородом, образуются гидриды, например гидрид натрия (NaH), гидрид кальция ( C a H 2 ), гидрид магния ( M g H 2 ). Эти солеобразные твердые, легко гидролизирующиеся вещества:

Оксиды металлов, реагируя с водородом, восстанавливаются с выделением воды:

Благодаря свойствам водорода, он нашел применение для восстановления органических веществ. Протекают реакции с участием катализатора, а также при высоких параметрах давления и температуры. К примеру, насыщенные алканы образуются в результате гидрирования ненасыщенных алкенов и алкинов.

Физические свойства водорода:

Хорошо растворяется в металлах, поэтому способен диффундировать в них. В серебре не растворим.

Растворимость и теплопроводность

Лучше всего проводят тепло металлы, но водород по теплопроводности приближается к ним. Объяснение феномена заключается в очень большой скорости теплового движения легких молекул вещества, поэтому в водородной атмосфере нагретый предмет остывает в 6 раз быстрее, чем на воздухе. Соединение может хорошо растворяться в металлах, например, почти 900 объемов водорода могут быть поглощены одним объемом палладия. Металлы могут вступать с H2 в химические реакции, в которых проявляются окислительные свойства водорода. В этом случае образуются гидриды:

В этой реакции атомы элемента принимают электроны от частиц металла, превращаясь в анионы с единичным отрицательным зарядом. Простое вещество H2 в данном случае является окислителем, что для него обычно не характерно.

Органические вещества

Реакция соединения между углеродом и водородом приводит к получению простейшего углеводорода – метана:

Вещество является важнейшей составной частью природного и попутного нефтяного газа. Они применяются в качестве ценного вида топлива и сырья для промышленности органического синтеза.

В химии соединений углерода элемент входит в состав огромного количества веществ: алканов, алкенов, углеводов, спиртов и т. д. Известно много реакций органических соединений с молекулами H2. Они носят общее название – гидрирование или гидрогенизация. Так, альдегиды можно восстановить водородом до спиртов, непредельные углеводороды — до алканов. Например, этилен превращается в этан:

Важное практическое значение имеют такие химические свойства водорода, как, например, гидрогенизация жидких масел: подсолнечного, кукурузного, рапсового. Она приводит к получению твердого жира – саломаса, который используют в производстве глицерина, мыла, стеарина, твердых сортов маргарина. Для улучшения внешнего вида и вкусовых качеств пищевого продукта в него добавляют молоко, животные жиры, сахар, витамины.

В нашей статье мы изучили свойства водорода и выяснили его роль в природе и жизни человека.

Водород обладает атомом с простейшим строением. Он содержит один электрон и один протон. В периодической системе элементов водород занимает первое место. Водород – наиболее распространенный элемент во Вселенной, так как его атомы сосредоточены в межзвездном пространстве (88,6% атомов, 11,3% атомов приходится на гелий, и только 0,1% – атомы всех остальных элементов). Это пространство не однородно. Водород сконцентрирован в скопления в виде огромных облаков. Помимо этого, водород составляет больше половины массы солнца и большинства звезд. Водород составляет около 1% от общей массы земной коры.

Простое вещество состоит из молекул Н2. При обычных условиях водород представляет собой бесцветный газ, не имеющий запаха, по свойствам приближающийся к идеальному газу. Межмолекулярные взаимодействия в водороде слабы, и поэтому он имеет очень низкие температуры плавления (-259°С) и кипения (-253°С).

Водород взаимодействует практически со всеми простыми веществами, как с металлами, так и с неметаллами. Способность молекулярного водорода реагировать с другими веществами существенно зависит от температуры. Энергия связи в молекуле Н2 (436 кДж/моль) достаточно велика, это позволяет при комнатной температуре (и в темноте) существовать смесям водорода, например, с кислородом или хлором. Но уже при 200-400°С водород проявляет высокую химическую активность.

Из всех соединений водорода наибольшее значение имеет его оксид Н2О, называемый водой. Общее количество воды на Земле, включая связанную в минералах литосферы и мантии, оценивается в 1,6?10 6 км 3 , в том числе пресной воды — 9?10 7 км 3 . Вода — непременный участник всех процессов жизнедеятельности. В живых организмах она составляет от 50% до 90% их общей массы.

Пресная вода содержит в среднем 35 г/л растворенных солей. В основном это хлористый натрий NaCL (27 г/л). Установлено, что океанская вода содержит в той или иной форме практически все элементы периодической системы.

Вода обладает уникальной химической связью, которая обуславливает ее уникальные химические свойства – увеличение плотности воды при плавлении. Она обладает значительной способностью реагировать с другими веществами. Вода реагирует со многими простыми веществами, как металлами, так и неметаллами, с оксидами, галогенидами и другими классами веществ. Наконец, вода является прекрасным катализатором большинства окислительно-восстановительных реакций.

Помимо оксида, водород образует еще одно соединение с кислородом – пероксид водорода Н2О2. Возможность его образования и свойства в большей мере определяются свойствами кислорода, чем водорода.

Взаимодействие кислорода и водорода протекает достаточно сложно, при этом скорость взаимодействия сильно зависит от температуры. Вода при непосредственном столкновении молекул Н2 и О2 не образуется. Важно то, что при появлении каждого нейтрального атома водорода образуется не одна, а несколько молекул воды. Взаимодействие водорода и кислорода может происходить не только под воздействием температуры, но и под влиянием катализатора, особенно платины.

Водород входит в состав почти всех органических соединений, из чего следует, что в организме человека он распространен. Он входит в состав аминокислот, составных частей белков, представляющих основу жизнедеятельности. Помимо этого, водород является компонентом жиров и углеводов, веществ, обеспечивающих процесс жизнедеятельности живых организмов.

Помимо этого, водород присутствует человеческом организме в виде воды. Вода выступает в качестве главной среды процессов жизнедеятельности. В ней растворяется большинство веществ, участвующих в процессах метаболизма. Ниже указано содержание воды в органах и тканях человека.

Практическое применение

Так как водород в 14 раз легче воздуха, то в былые времена им начиняли воздушные шары и дирижабли. Но после серии катастроф произошедших с дирижаблями конструкторам пришлось искать водороду замену (напомним, чистый водород – взрывоопасное вещество, и малейшей искры было достаточно, чтобы случился взрыв).

Взрыв дирижабля Гинденбург в 1937 году, причиной взрыва как раз и стало воспламенение водорода (вследствие короткого замыкания), на котором летал этот огромный дирижабль.

Поэтому для подобных летательных аппаратов вместо водорода стали использовать гелий, который также легче воздуха, получение гелия более трудоемкое, зато он не такой взрывоопасный как водород.

Тем не менее, водород весьма хорошо зарекомендовал себя в качестве одного из компонентов ракетного топлива. А автомобили, работающие на водородном топливе более экологичнее своих дизельных и бензиновых собратьев.

Также с помощью водорода производится очистка различных видов топлива, в особенности на основе нефти и нефтепродуктов.

Ключевые слова конспекта: характеристика элемента водород, физические свойства водорода, получение водорода.

Водород — первый, самый легкий элемент Периодической системы элементов. Массовая доля водорода в земной коре менее 1%.

Степень окисления водорода +1 — в составе воды, кислот, оснований, кислых солей. Степень окисления -1 встречается редко, в гидридах щелочных и щелочноземельных металлов: NaH, СаН2.

Изотопы водорода различаются массовыми числами: протий 1 Н, дейтерий 2 Н (D), тритий 3 Н (Т).

Практически весь водород в природе находится в виде соединений. Это — вода Н2О, природный газ метан СН4, углеводороды вида СаНb, например газ пропан С3Н8 и компонент нефти октан C8H18, соляная кислота НСl в нашем желудке. Водород в виде воды и органических соединений — важнейший элемент растительных и животных организмов, например в составе сахара С12Н22О11.

Физические свойства водорода Н2. Газ без цвета, вкуса и запаха, значительно легче воздуха, плотность 0,09 г/л — это самый легкий газ, температура сжижения -253°С, в воде практически нерастворим (в 100 г воды при н.у. растворяется 2,15 мл Н2).

Получение водорода. В лаборатории водород получают при взаимодействии соляной кислоты НСl или разбавленной серной кислоты H2SO4(p-p) с цинком Zn:

2НСl + Zn = ZnCl2 + Н2↑, H2SO4(p-p) + Zn = ZnSO4 + H2↑.

Другой способ — разложение воды электрическим током:

В промышленности взаимодействие метана (и родственных ему углеводородов) с кислородом в присутствии паров воды называют конверсией. Так, из метана СН4 взаимодействием с кислородом в присутствии избытка паров воды получают водород:

2СН4 + O2 + 2Н2O = 6Н2 + 2СO2.

Для отделения углекислого газа образовавшуюся смесь газов под давлением пропускают через холодную воду. Углекислый газ в воде растворяется, а водород нет.

Иногда конверсию метана проводят при недостатке водяного пара:

CH4 + Н2O = CO +3H2.

Образующуюся смесь оксида углерода(II) с водородом <синтез-газ) используют в органическом синтезе.

Разложение воды электрическим током из-за дорогой стоимости электричества в больших масштабах невыгодно.

Также водород получают при взаимодействии водяного пара с раскаленным углем:

С + Н2O = СО + Н2.

Образующуюся смесь называют водяным газом.

В промышленности используют водород, выделяющийся в реакциях разложения при нагревании каменного угля или нефти без доступа воздуха.

Государственное бюджетное образовательное учреждение средняя образовательная школа №225 Адмиралтейского района

Воронаев Иван Генадьевич

Тема этой работа – водород. Я считаю, что это довольно интересная тема для изучения, так как это первый элемент в периодической таблице Менделеева и является достаточно распространенным.

Я хочу рассказать про историю открытия водорода, его свойство и реакции с ним. В моей работе я расскажу, как получают водород и зачем он вообще нужен.

Обозначение — H (Hydrogen);

Латинское название — Hydrogenium;

Атомная масса — 1,00794; Водород в

Атомный номер — 1;

Радиус атома = 53 пм;

Ковалентный радиус = 32 пм;

Распределение электронов — 1s1;

t плавления = -259,14°C;

t кипения = -252,87°C;

Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 2,02/-;

Степень окисления: +1; 0; -1;

Плотность (н. у.) = 0,0000899 г/см3;

Молярный объем = 14,1 см3/моль.

Водород («рождающий воду») был открыт английским ученым Г. Кавендишем в 1766 году. Это самый простой элемент в природе — атом водорода имеет ядро и один электрон, наверное, по этой причине водород является самым распространенным элементом во Вселенной (составляет более половины массы большинства звезд).

Несмотря на свою «простоту», водород дает энергию всем живым существам на Земле — на Солнце идет непрерывная термоядерная реакция в ходе которой из четырех атомов водорода образуется один атом гелия, данный процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии.

В земной коре массовая доля водорода составляет всего 0,15%. Между тем, подавляющее число (95%) всех известных на Земле химических веществ содержат один или несколько атомов водорода.

Водород «открывает» Периодическую таблицу химических элементов Д. И. Менделеева, находясь в левом верхнем углу таблицы под почетным номером «1».

Строение атома водорода проще не придумаешь — вокруг ядра, состоящего из одного протона (заряд +1), вращается по единственной s-орбитали один электрон

Рисунок 1 Строение атома Водорода

Нахождение в природе, изучение его свойств

Звездная температура позволяет существовать водороду в виде плазмы. Это примерно 6000оС. Однако пространство между звездами заполнено отдельными молекулами, атомами и ионами, которые зачастую образовывают молекулярные скопления различных размеров и форм — облака. Плотность вещества при этом не является постоянной величиной, как и его температура.

В коре Земли водород считается десятым по распространенности элементом. Его массовая доля равна 1%. В то же время по числу атомов он достигает 17%. Это второе место после кислорода, доля которого равна 52%. Отсюда и значительная роль водорода в природе, особенно в химических превращениях.

Водород, в отличие от кислорода, не может существовать в свободном состоянии, только в связанном. Исключение составляет атмосфера, в сухом остатке которой 0,00005% простого вещества — водорода.

Все органические вещества включают в свой состав водород. Велика его доля в живых клетках (по количеству атомов его удельный вес достигает 63%).

В составе воды водород имеет большое значение в протекании геохимических процессов. Так, вулканические газы вызывают истечение определенных количестве водорода вдоль разломов (причина — рифтогенез). По этой же причине часто обнаруживают водород в районе угольных месторождений.

Натуральные минералы могут содержать Н 2 в виде ионов аммония, гидроксил-ионов и воды.

Причина появления молекул Н 2 в атмосфере — разложение формальдегида — участника окисления метана и прочих органических соединений. Кроме того, причина его образования — неполное сгорание топлива и биомассы, фиксация азота некоторыми микроорганизмами, содержащимися в воздухе.

Молекулы водорода легкие, поэтому имеют высокую тепловую скорость. При попадании в верхние слои атмосферы такие молекулы часто улетают в космос, при этом их потери могут достигать 3 кг каждую секунду.

Взаимодействие с неметаллами

Наиболее важные химические свойства водорода – это его реакции с неметаллическими элементами. При нормальных условиях молекулы водорода достаточно химически инертны, поэтому вещество может реагировать только с галогенами, например с фтором или хлором, являющимися наиболее активными среди всех неметаллов. Так, смесь фтора и водорода взрывается в темноте или на холоде, а с хлором — при нагревании или на свету. Продуктами реакции будут галогеноводороды, водные растворы которых известны как фторидная и хлоридная кислоты. С азотом вещество взаимодействует при температуре 450-500 градусов, давлении 30-100 мПа и в присутствии катализатора:

N₂ + 3H₂ ⇔ p, t, kat ⇔ 2NH₃.

Рассмотренные химические свойства водорода имеют большое значение для промышленности. Например, можно получить ценный химический продукт – аммиак. Он является основным сырьем для получения нитратной кислоты и азотных удобрений: карбамида, нитрата аммония.

Положение в периодической системе химических элементов Менделеева

Первый элемент, открывающий периодическую систему – это водород. Его атомная масса составляет 1,0079. Имеет два стабильных (протий и дейтерий) и один радиоактивный изотоп (тритий). Физические свойства определяются местом неметалла в таблице химических элементов. В обычных условиях водород (формула его — H2) представляет газ, который почти в 15 раз легче воздуха. Строение атома элемента уникально: он состоит только из ядра и одного электрона. Молекула вещества двухатомная, частицы в ней соединяются с помощью ковалентной неполярной связи. Ее энергоемкость достаточно велика — 431 кДж. Это объясняет невысокую химическую активность соединения в обычных условиях. Электронная формула водорода такова: H:H.

Вещество имеет еще целый ряд свойств, аналогов которым нет среди других неметаллов. Рассмотрим некоторые из них.

Особенности применения водорода

Водород используется во многих производственных сферах, что отражено в таблице:

В химической промышленности активный водород идет на производство аммиака (50%), метанола (8%). В нефтеперерабатывающей — для гидрокрекинга и гидроочистки. На эти цели расходуется около 37% всего водорода, что производится.

Для химических лабораторий водород — газ-носитель для газовой хроматографии, а для метеорологии — наполнитель оболочек метеозондов.

Водород — ценное ракетное топливо, однако, ввиду незначительного диапазона температур, используется смесь жидкой и твердой фаз.

В электроэнергетике водород применяют для охлаждения электрогенераторов. Его высокая теплопроводность позволяет использовать газ для заполнения сфер гирокомпасов и колб LED-лампочек.

У водорода в наличие следующие физические свойства:

Строение молекулы

Водород это газ, молекула его состоит из двух атомов.

Так схематически выглядит молекула водорода.

Молекулярный водород, образованный из таких вот двухатомных молекул взрывается при поднесенной горящей спичке. Молекула водорода при взрыве распадается на атомы, которые превращаются в ядра гелия. Именно таким образом происходят ядерные реакции на Солнце и других звездах – за счет постоянного распадение молекул водорода наше светило горит и обогревает нас своим теплом.

Избыток водорода

Избытка водорода как такового тоже не бывает, возможен избыток поступления его соединений. В этом случае наблюдают картину, характерную для конкретного соединения. Например, в случае избытка воды (гипергидратация) чаще всего наблюдают отеки.

Для понимания значения водорода и куда он может пойти, важно знать, откуда этот газ пришел.

Чтобы понять, как возник водород, необходимо принять во внимание происхождение Вселенной, в то время как многие элементы имеют одно и то же происхождение.

С развитием технологий и развитием новых методов интерпретации и расширения знаний формируется более полная картина первичных событий современных теорий о Вселенной. Ученые доказали что значение водорода ключевое так как эта молекула является самой распространенной во всей Вселенной .

Во время формирования космоса и элементов, состоящих из уплотненной массы нуклонов около 16 x 10 9 лет назад точное позиционирование Земли позволило максимально создать оксид водорода — воду в жидком состоянии, которую люди считают растворителем жизни.

Растворитель жизни — вода состоит из двух атомов водорода и кислорода H2O.

Наиболее распространенным веществом на планете Земля является именно вода, которая составляет 72%.

Поэтому значение водорода имеет самую важную роль для человека в связи с его присутствием в физических и химических процессах, позволяющих существовать жизни.

Обилие водорода во Вселенной и конкретно на планете Земля в виде уникальных свойств воды и других соединений ставит это вещество ключевым благодаря неисчерпаемости, чистоте, удобству и независимости.

Видео

И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.

https://youtube.com/watch?v=XbbXJrVr8wI

Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

Дефицита водорода как такового не бывают, наблюдают дефицит его соединений, например, воды при ее недостаточном поступлении в организм или некомпенсированном ускоренном выведении.

Последствия дефицита водорода

Также как и в случае причин, наблюдают последствия дефицита его соединений, чаще всего воды. В этом случае наблюдают: обезвоживание, чувство жажды, снижение тургора тканей, сухость кожи и слизистых оболочек, повышение концентрации крови, артериальная гипотензия.

Новое чистое топливо

Постоянные и непрерывные усилия предпринимаются учеными на пути поиска нового чистого топлива.

Много сделано открытий и разработок в области производства, транспортировки и хранения этого чистого газа.

Значение водорода также в том, что он может предоставить человечеству необходимую энергию для выживания и прогресса в гармонии с природой. Эти усилия будут по-прежнему предприниматься на универсальном пути обеспечения устойчивости в интересах нынешнего и будущих поколений.

Водород был предложен в качестве топлива, которое несет в себе эти качества, чтобы противостоять двум самым большим экологическим опасностям, с которыми сталкивается человечество, а именно изменению климата и загрязнению воздуха.

Поэтому, несмотря на нынешние проблемы, с которыми сталкивается водородная технология, этот газ доказал, что он может стать катализатором сдвига наших нынешних экологических, социальных и экономических реалий в неисследованное устойчивое и более справедливое будущее сосуществования человека с природой.

Самый распространенный элемент во вселенной – это водород. В веществе звезд он имеет вид ядер – протонов – и является материалом для термоядерных процессов. Почти половина массы Солнца также состоит из молекул H2. Содержание его в земной коре достигает 0,15 % , а атомы присутствуют в составе нефти, природного газа, воды. Вместе с кислородом, азотом и углеродом он является органогенным элементом, входящим в состав всех живых организмов на Земле. В нашей статье мы изучим физические и химические свойства водорода, определим основные области его применения в промышленности и значение в природе.

Неметаллы.

В соединениях с неметаллами (HCl, H2O, CH4. ) водород отдает свой единственный электрон более электроотрицательным элементам, проявляя степень окисления +1, образуя только ковалентные связи.

Как получить?

Среди промышленных средств получения водорода можно выделить:

В лаборатории водород можно получить:

В соединениях с металлами (NaH, CaH2. ) водород, наоборот, принимает на свою единственную s-орбиталь еще один электрон, пытаясь, таким образом, завершить свой электронный слой, проявляя степень окисления -1, образуя чаще ионную связь, так как, разность в электроотрицательности атома водорода и атома металла может быть достаточно большой.

Молекулы водорода обладают:

малыми размерами и массой.

Свойства газа водорода:

самый легкий в природе газ, без цвета и запаха;

плохо растворяется в воде и органических растворителях;

в незначительных кол-вах растворяется в жидких и твердых металлах (особенно в платине и палладии);

трудно поддается сжижению (по причине своей малой поляризуемости);

обладает самой высокой теплопроводностью из всех известных газов;

при нагревании реагирует со многими неметаллами, проявляя свойства восстановителя;

при комнатной температуре реагирует со фтором (происходит взрыв): H2 + F2 = 2HF;

с металлами реагирует с образованием гидридов, проявляя окислительные свойства: H2 + Ca = CaH2;

в атомной энергетике используются изотопы водорода — дейтерий и тритий;

в химической промышленности водород используют для синтеза многих органических веществ, аммиака, хлороводорода;

для сварки и резки металлов используют высокую температуру горения водорода в кислороде (2600°C);

при получении некоторых металлов водород используют в качестве восстановителя (см. выше);

конверсией метана (каталитическим восстановлением водяного пара) парами воды при высокой температуре (800°C) на никелевом катализаторе: CH4 + 2H2O = 4H2 + CO2;

конверсией оксида углерода с водяным паром (t=500°C) на катализаторе Fe2O3: CO + H2O = CO2 + H2;

термическим разложением метана: CH4 = C + 2H2;

газификацией твердых топлив (t=1000°C): C + H2O = CO + H2;

Лабораторные способы получения водорода:

действием на металлы (чаще цинк) соляной или разбавленной серной кислотой: Zn + 2HCl = ZCl2 + H2; Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2;

взаимодействием паров воды с раскаленными железными стружками: 4H2O + 3Fe = Fe3O4 + 4H2

Я узнала много нового и интересного о Водороде. Это интересный и необычный элемент. Он играет очень важную роль в химических процессах и его стоит изучать.

Водород — самый легкий химический элемент, занимающий в периодической таблице Менделеева начальное место.

Его атомный номер — единица. На одноатомную форму водорода приходится около 75% барионной массы, она считается самым распространенным веществом во всей Вселенной. Водородная плазма — основное вещество звезд, за исключением компактных.

У водорода три изотопа:

К общим характеристикам относятся следующие свойства: не имеет цвета запаха, вкуса. Двухатомная форма ( Н 2 ) нетоксична, однако в соединении с воздухом (или О 2 ) пожароопасна и склонна к взрывам. Взрывоопасность также проявляется в присутствии прочих газов-окислителей, например, фтора, хлора.

На Земле водород присутствует в составе молекулярных соединений, например, вода. Его роль в кислотно-основных реакциях трудно переоценить.

Биологическая роль водорода

Водород как отдельный элемент не обладает биологической ценностью. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно вода, белки, жиры, углеводы, витамины, биологически активные вещества (за исключением минералов) и т.д. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом – вода, которая фактически является средой существования всех клеток организма. Другой группой важных соединений водорода являются кислоты – их способность высвобождать ион водорода делает возможным формирование рН среды. Немаловажной функцией водорода также является его способность образовывать водородные связи, которые, например, формируют в пространстве активные формы белков и двухцепочечную структуру ДНК.

Место в таблице Менделеева

В основе расположения химических элементов в периодической системе Менделеева лежит их атомный вес, рассчитанный относительно атомного веса водорода. То есть иными словами водород и его атомный вес является краеугольным камнем таблицы Менделеева, той точкой опоры, на основе которой великий химик создал свою систему. Поэтому не удивительно, что в таблице Менделеева водород занимает почетное первое место.

Помимо этого водород имеет такие характеристики:

Водородная технология

Существует несколько методов сбора или получения водорода, в том числе с помощью молекул из углеводородов.

Существует два основных процесса водородной технологии: окислительные и неокислительные процессы.

Окислительная обработка происходит в присутствии окислителей, таких как пар, кислород, CO2. Это происходит при высокой температуре более 1700 градусов по Цельсию. Универсальное уравнение описывает химическое уравнение, представляющее процесс окисления углеводорода в водород.

Окислительные процессы не происходят при расщеплении связей C-H в ответ на такие энергозатраты, как тепло, плазма, излучение, электролиз воды и другие.

Производство водорода из легких углеводородов, требует наименьшее количество энергии, чем электролиз воды, который является наиболее энергоемким.

Производство чистого водорода в современном мире

Большая часть, порядка 2/3 потребляемой в мире энергии, производится из природного газа и нефти. Сжигание таких углеводородов для отопления и транспортировки способствует половине выбросов парниковых газов. Эти углеводороды обычно используются, хранятся и транспортируются в жидком или газообразном состоянии.

Чистый водород практически не присутствует в природе и может быть создан из нескольких возобновляемых и невозобновляемых материалов. Сегодня существует два основных способа создания этого чистого газа: электролиз и реформация углеводородов.

Понимание физических и химических свойств и значение водорода играет важную роль. Физические характеристики водорода изучены и доступны теперь во многих местах, включая энциклопедию химической технологии.

Атом водорода — самый легкий элемент известный человеку — он состоит из одного электрона и одного протона.

Молекула бесцветна, без запаха и вкуса, она примерно в 14 раз легче воздуха; ее скорость диффузии быстрее, чем у любого другого газа. Жидкое состояние происходит при -253 градусах, а твердое конденсируется при -259. Он присутствует в воде и обильно присутствует в органическом веществе. Химические свойства при обычной комнатной температуре инертны, если не активированы или не поддаются внешним агентам. С другой стороны, значение водорода в атомарном виде в высокой реакционной способности даже при комнатной температуре. Обычно известно, что при взаимодействии водорода с кислородом образуются водяной пар, голубое пламя, свет и тепловая энергия.