Как был открыт 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».
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:
- Протий;
- Дейтерий;
- 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.
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
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
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.
Вообще очень познавательно… Респект
Один рассмотрел, второй обнаружил, третий название дал. Как все сложно! А тот который обнаружил название придумать не смог?
Так как эти дерижабли вообще летали если водород с воздухом образует гремучую смесь и все это на открытом огне? Идиотизм какой-то.
Все быстро и понятно. Ничего лишнего и приятно читать
У меня был такой момент , когда случайно попала вода на сковородку и полыхнуло так как будто бензин загорелся. Очень опасная ситуация Испугалась жутко.