Опубликовано Оставить комментарий

Водород как химический элемент таблицы Менделеева

В Водород является химическим элементом таблицы Менделеева размещенный под номером 1. Водород является самым легким и самым распространенным веществом во Вселенной. Этот химический элемент имеет три изотопа которые называются протий, дейтерий и тритий.

Как был открыт Водород

Роберт Бойль - человек который открыл водород

Открытие водорода было осуществлено в 1671 году англо-ирландским естествоиспытателем Робертом Бойлем. Он провел и описал реакцию между металлическими опилками и разбавленными кислотами, которые приводят к образованию газообразного водорода. В 1766 году английский естествоиспытатель Генри Кавендиш признал газообразный водород как отдельное вещество. Он назвал газ из реакции металл-кислота «горючим воздухом». В 1783 году французский химик Антуан Лавуазье дал химическому элементу современное название «водород», которое в переводе с греческого означает «создатель воды».

Антуан Лавуазье – человек который дал название элементу водород

Впервые водород был сжижен Джеймсом Дьюаром в 1898 году с использованием регенеративного охлаждения и его же изобретения «вакуумной колбы». В 1899 году он же вывел водород уже в твердом состоянии. В последующем начали выявлять изотопы водорода. Уже в 1931 году Гарольд Юри открыл Дейтерий. Это изотоп водорода, который имеет атомную массу равную 2 и обозначается 2H.  Еще через три года в 1934 году произошло открытие Трития, которым обязаны Эрнесту Резерфорду, Марку Олифанту и Полу Хартеку.  Этот химический элемент так же  является изотопом водорода, но уже с атомной массой равной 3 и обозначается 3H. В дальнейшем было множество открытий с применением Водорода и его изотопов начиная от двигателей и заканчивая бомбами.

Изотопы водорода

Водород имеет всего 3 встречающихся свободно в природе изотопа:

  1. Протий;
  2. Дейтерий;
  3. Тритий.

Протий представляет собой изотоп водорода, ядро которого состоит из 1 протона. Протий является самым легким изотопом и обозначается 1H. Этот изотоп является стабильным, так как полураспад протона составляет очень продолжительный период времени.

Дейтерий представляет собой изотоп водорода, ядро которого состоит из 1 протона и 1 нейтрона. Дейтерий может обозначаться 2H и буквой D, но последняя не является общепринятой. Этот изотоп так же является стабильным как и протий.

Тритий представляет собой изотоп водорода, ядро которого состоит из 1 протона и 2 нейтронов. Тритий, как и дейтерий, так же имеет два обозначения. Одно обозначение буквой T, которое так же как и у дейтерия допустимо, но не является общепринятым. Второе обозначение 3H. Стоит отметить, что тритий является радиоактивным нестабильным изотопом. Период полураспада трития составляет 12,32 года.

Кадр из фильма «Человек паук» с тритием

Так же существуют искуственно созданные изотопы, которые являются крайне не стабильными. Помимо протия, дейтерия и трития известно еще как минимум 4 изотопа. Все они имеют обозначения соответственно 4H, 5H, 6H и 7H. Эти изотопы имеют только по 1 протону, а остальные элементы ядра являются нейтронами. Периоды полураспада этих синтезированных изотопов крайне малы. Они измеряются миллиардными долями секунд. К примеру, у изотопа водорода 4H период полураспада приблизительно составляет 1.3 * 10-22 секунды.

Распространенность водорода

Как уже говорилось выше водород является самым распространенным веществом во вселенной. Из этого газа состоят на 85% звезды и в межзвездном пространстве его тоже немало. Водород играет огромную роль в формировании процессов жизнедеятельности на планете Земля. На самой планете чистого водорода не много, по отношению массы к другим газам. Но если смотреть по числу молекул находящихся в соединениях можно отметить, что он занимает почетное второе место после атомов кислорода O2. Если смотреть в процентном соотношении, то на его долю приходится около 17% всех молекул. Водород присутствует практически во всех органичечких веществах и органических клетках. Чем можно отметить, что водород является таким же важным компонентом нашей жизни как и кислород.

Как получают водород

На самом деле способов получения водорода очень и очень много. Если взять приблизительную цифру возможных способов, то, вероятно, она превысит число 300. Все эти способы можно объединить в множество групп и подгрупп. Стоит выделить самые основные. Самым простым способом добычи водорода является метод электролиза. Он заключается в пропускании через обычную воду электричества с низким напряжением. В таком варианте на аноде образуется чистый кислород, а на катоде водород.

Следующим способом получения водорода является отделение его из углеводородов посредством высоких температур. Этот способ называется как паровой реформинг и добывается из природного газа. В результате химических реакций выделяется отдельно H2 и CO2. При этой реакции температура варьируется от 1000°C до 2000°C.

Остальные способы заключаются в взаимодействии всеразличных кислот и металлов, которые осуществляются в промышленных лабораториях.

Где применяется водород

Первые дерижабли на водороде 1910-е года

О применении водорода говорить можно очень много, потому что он применяется почти везде и является неотъемлемой частью нашей жизни. Итак, на первом месте стоит производство аммиака из которого делается пластмасса, удобрения и многое другое. На втором месте стоит обогащение ископаемого(природного) топлива в нефтеперерабатывающей промышленности. В пищевой промышленности он используется для обогащения жиров и масел, например маргарин. Так же водород существует в виде пищевой добавки и обозначается Е949 на упаковках. Водород используется в качестве защитного компонента при сварке. Еще можно отметить, что он используется при изготовлении кислот и очищении железных руд. Так же водород используется в качестве охлаждающего вещества на электростанциях. Раньше, водород использовался как подъемный газ в дерижаблях и воздушных шарах, но потом от него отказались из-за взрывоопасности. Водородом заполняют стекляные сферы гидрокомпасов и многое другое.

Интересные факты

Северное сияние под действием водорода в атмосфере

Интересных фактов связанных с водородом так же немало. Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь, которая называется гремучий газ.. Иногда, она является причиной пожаров в бытовых условиях при готовке еды. Водород в жидком сосстоянии при попадании на кожу способен вызывать сильнейшее обморожение.

Тритий(изотоп водорода 3) используется для создания ядерного оружия. Так же он используется как источник излучения в светящихся красках. В пример можно привести наручные часы с подсвечиваемой стрелкой, в краске которой содержатся ионы трития. Так же в данный момент разрабатываются схемы ядерных реакторов для атомных электростанций работающих на тритие. Плюс ко всему есть перспективы развития автомобильных двигателей работающих на воде, где главным элементом приводящим двигатель в движение является водород. Но вряд ли мы это и увидим в реальности, потому что нефтяные миллиардеры этому вряд ли дадут свершиться. Ко всему перечисленному, в заслуги водорода можно причислить северное сияние, которое появляется из-за преломления солнечного света ионами газов в атмосфере земли, в том числе и водорода.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *