Какой ученый впервые получил чистый водород, Водород — самый маленький и распространённый элемент во Вселенной
Одним из важнейших методов производства материала из природного газа считается каталитическое взаимодействие углеводородов, в основном метана, с водяным паром т. Это связано с тем, что на ранних этапах развития науки ученые принимали за реально существующее лишь то, что они воспринимали непосредственно своими органами чувств. Интересные факты о водороде. Правила оформления статей Оплата и скидки.
Шапилова, В. Шапилова, Г. На Земле водород в чистом виде почти не встречается, и в повседневной жизни мы с ним не сталкиваемся. Но в соединениях — это второй по количеству атомов элемент в земной коре после кислорода.
Так что же такое водород? Каковы его свойства? Как его получают и применяют в земных условиях? Можно ли получить водород в домашних условиях, и как это делать лучше всего?
На эти и другие вопросы мы постараемся ответить в ходе нашей научной работы. Водород — это самый простой элемент в природе, состоящий из одного протона и вращающегося вокруг него электрона. Впервые получение водорода упоминается у английского учёного Роберта Бойля, который в году проводил реакцию между железными стружками и разбавленными кислотами. Русское наименование «водород» предложил химик М.
Соловьев в году — по аналогии с «кислородом» М. Официальное латинское название водорода «Hydrogenium». В промышленности водород получают в основном из ископаемого топлива. В первую очередь это природный газ, метан, с которым большинство из нас может встретится на кухне, если вас есть газовая плита. Водород получают из лёгких фракций нефти. Третий по популярности источник водорода — это уголь.
Наиболее доступным для повторения в домашних условиях является разложение воды электрическим током электролиз. Для проведения нашего эксперимента мы взяли старую зарядку на 5 В мА и угольные электроды, извлечённые из обычных солевых батареек. Для измерения протекающего тока использовался мультиметр. Для сбора и измерения получающихся газов, в бутылки налили воды, и закрепили их на основной ёмкости горлышком вниз, погрузив его при этом в электролит.
Таким образом, чтобы воздух в бутылку попадать не смог. Всего в ёмкости и бутылках получилось около 1,5 литров воды. Как и ожидалось, с чистой водой, после подачи напряжения с зарядного устройства ничего не произошло.
Мультиметр показывал почти нулевой ток. Но, когда в воду добавили две чайные ложки соды, электролиз пошёл бодрее, на обоих электродах начали появляться пузырьки газа, а мультиметр показал ток 15 мА.
С таким маленьким током за сутки 24 часа удалось собрать только 0,11 литра водорода примерно полстакана. Во второй бутылке при этом собралось примерно в 2 раза меньше кислорода. Это означает, что в воде водорода в два раза больше, чем кислорода. Наблюдение выделения водорода в результате взаимодействия металлов с разбавленными кислотами было самых первым в истории химии. И его относительно просто повторить в домашних условиях.
Для этого нам понадобится металл, желательно поактивнее и кислота. В нашем эксперименте мы выбрали электролит для свинцовых аккумуляторов, который можно найти в ближайшем автомобильном магазине и цинк из использованных солевых батареек.
Для сбора водорода, как и в случае электролиза, использовали перевёрнутую бутылку с опущенным в воду горлышком. Электролит дополнительно развели водой в пропорции 50 мл раствора серной кислоты на мл.
Цинка из батарейки получилось примерно 1 г.
За 12 часов весь металл растворился и мы получили 0. Другой популярный метод — взаимодействие металлов с щелочами. Для эксперимента мы выбрали два варианта, которые были под рукой — кусочки провода и фольгу для запекания.
Щёлочь гидроксид натрия можно найти в бытовых магазинах как средство для прочистки канализационных труб КРОТ, например.
Установку для получения использовали почти такую же, что и в опыте с кислотой и цинком. Раствор в обоих опытах был одинаковым: 20 мл щёлочи и мл воды. В первом опыте использовали проволоку диаметром 1. В обоих случаях масса алюминия была 1 г. В первом опыте удалось получить 1.
Во втором опыте фольга растворилась за 1 час 20 минут, выделив 1. Из этих опытов можно сделать вывод, что скорость реакции сильно зависит от площади поверхности, на которой она происходит. В опыте с фольгой площадь поверхности была во много раз выше, чем в опыте с проволокой.
Ещё большей скорости можно добиться, если взять алюминий в порошке. В этом случае соотношение площади поверхности к массе будет наибольшим.
Таким образом, в экспериментах по получению водорода наиболее быстрым и доступным способом оказался вариант взаимодействия алюминиевой фольги со щёлочью. Но если необходимо получать водород регулярно и в больших количествах, то на первое место должен выйти электролиз, так как он не требует никаких расходных материалов кроме воды.
Правда для этого понадобится более серьёзная установка, чем зарядка от телефона и пара бутылок. В ходе научной работы мы познакомились с самым распространённым, но таким редким в быту веществом, как водород.
Свойства ядра 1 H позволяют широко использовать ЯМР - спектроскопию в анализе органических веществ. Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:. Поэтому окислительная способность водорода проявляется в реакциях с активными металлами, как правило, при повышенных температуре и давлении. При обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например, с кальцием , образуя гидрид кальция :.
С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например, при освещении:.
Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода. С галогенами образует галогеноводороды :. При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:. Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются.
.png)
Оксиды металлов как правило, d-элементов восстанавливаются до металлов:. Молекулярный водород широко применяется в органическом синтезе для восстановления органических соединений. Эти процессы называют реакциями гидрирования.
Эти реакции проводят в присутствии катализатора при повышенных давлении и температуре. Катализатор может быть как гомогенным напр. Так, в частности, при каталитическом гидрировании ненасыщенных соединений, таких как алкены и алкины , образуются насыщенные соединения — алканы. На Земле содержание водорода понижено по сравнению с Солнцем, планетами-гигантами и первичными метеоритами, из чего следует, что во время образования Земля была значительно дегазирована: основная масса водорода, как и других летучих элементов, покинула планету во время аккреции или вскоре после неё.
Свободный водород H 2 относительно редко встречается в земных газах, но в виде воды он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах. Известно содержание водорода в составе вулканических газов, истечение некоторых количеств водорода вдоль разломов в зонах рифтогенеза, выделение этого газа в некоторых угольных месторождениях [29] [30]. В состав минералов водород может входить в виде иона аммония , гидроксил -иона и воды. Имея малую массу, молекулы водорода в составе воздуха обладают высокой тепловой скоростью она близка ко второй космической скорости и, попадая в верхние слои атмосферы, могут навсегда улететь в космическое пространство см.
Диссипация атмосфер планет.
Объёмы потерь оцениваются в 3 кг в секунду [34] [35]. Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь — так называемый гремучий газ.
Пределы взрываемости: с воздухом — 4—75 об. Также водород пожароопасен. Жидкий водород при попадании на кожу может вызвать сильное обморожение. Водород сегодня применяется во многих областях. Структура мирового потребления водорода представлена в следующей таблице. Химическая промышленность — это крупнейший потребитель водорода.
Из аммиака производят пластмассы, удобрения, взрывчатые вещества и прочее. Метанол является основой для производства некоторых пластмасс. Водород используют и в качестве ракетного топлива.
Ввиду крайне узкого диапазона температур менее 7 кельвинов , при котором водород остаётся жидкостью, на практике чаще используется смесь жидкой и твёрдой фаз. В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.
Водород используется в качестве топлива для серийно выпускаемых автомобилей на Водородных топливных элементах : Toyota Mirai , Hyundai Nexo.
Американская компания [39] представила линейку коммерческих автомобилей на водороде, а также пикап Nikola Badger с запасом хода км [40]. Компания Alstom в году запустила в Германии первый коммерческий поезд на топливных элементах Coradia iLint, способный проходить км на одном резервуаре с водородом.
Поезда совершают километровые рейсы со скоростью до километров в час [41]. В электроэнергетике водород применяется для охлаждения мощных электрических генераторов [42]. Саломас является основой для производства маргарина , косметических средств, мыла. Водород зарегистрирован в качестве пищевой добавки под номером E Водород используется в химических лабораториях в качестве газа-носителя в газовой хроматографии.
Такие лаборатории есть на многих предприятиях в пищевой, парфюмерной, металлургической и химической промышленности. Несмотря на горючесть водорода, его использование в такой роли считается достаточно безопасным, поскольку водород используется в незначительных количествах. Эффективность водорода как газа-носителя при этом лучше, чем у гелия, при существенно более низкой стоимости [43].
Водород используется в метеорологии для заполнения оболочек метеозондов. Водород в этом качестве имеет преимущество перед гелием, так как он дешевле.
Ещё более существенно, что водород вырабатывается прямо на метеостанции с помощью простого химического генератора или с помощью электролиза воды. Гелий же должен доставляться на метеостанцию в баллонах, что может быть затруднительно для удалённых мест [44].
В настоящее время водород в авиации не используется. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом.
Но в х гг. В наше время дирижабли наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую стоимость. Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки. Высокая теплопроводность водорода используется для заполнения сфер гирокомпасов и стеклянных колб филаментных LED-лампочек.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Это стабильная версия , отпатрулированная 4 марта Основная статья: Изотопы водорода. Основная статья: Производство водорода. Основная статья: Металлический водород. Основная статья: Водородная энергетика. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Архивировано 5 февраля года.
Дата обращения: 15 июля Архивировано 27 июня года. Hydrogen: historical information неопр. WebElements Ltd Дата обращения: 5 февраля Архивировано 10 апреля года. Why did oxygen supplant phlogiston? Henry Cavendish , F. S англ.
Пробирное искусство, или руководство к химическому испытанию металлических руд и других ископаемых тел. АН, Гринвуд, А. Химия элементов: в 2 томах. Лаборатория знаний, A History To normalize, N 2 should be reduced by about 25 ppmv and O 2 by about 7 ppmv. Основы МРТ неопр. Дата обращения: 23 августа Архивировано 9 февраля года. Дата обращения: 22 октября Архивировано 22 октября года. Fundamentals of renewable energy processes. Технология переработки природных энергоносителей.
Снова о водороде Архивная копия от 30 сентября на Wayback Machine. Том 2. Десять крупнейших событий года в физике и астрономии. Стабильный металлический водород рус. Архивировано 12 января года. Орто- и параводород. Дата обращения: 22 сентября Архивировано 22 сентября года. Hydrogen as a Future Energy Carrier. KGaA, Tables, graphs, and references англ. Вулканы — месторождения водорода.
Науки о Земле. H2 oxidation by free hydroxyl radicals OH and enzymatic H2 destruction in soils must balance these sources because tropospheric H2 does not show a significant long term trend Grant et al. Catling and Kevin J. Zahnle, The Planetary Air Leak. Chapter 8. Технические условия с Изменениями N 1, 2 , подраздел 2.
Hydrogen — Untapped Energy? Institution of Gas Engineers and Managers. Institution of Gas Engineers and Managers Дата обращения: 24 марта Архивировано из оригинала 17 апреля года.
