Водород встречается в виде трёх изотопов, которые имеют индивидуальные названия: Атомы изотопов водорода не похожи. Протий - необычный элемент, так как в ядре его нет нейтронов. Если в ядре появляется нейтрон, то такой водород называется дейтерий. Смешивая соединения дейтерия с обычным водородосодержащим веществом, можно изучать пути, природу и механизм многих реакций. Таким методом пользуются для изучения биологических и биохимических реакций, например, процессов пищеварения. Также дейтерий широко используется в атомной энергетике как замедлитель нейтронов в ядерных реакторах; с тритием или в соединении с литиеем-6 применяют для термоядерной реакции в водородных бомбах; применяется в качестве меченого стабильного индикатора в лабораторных исследованиях и технике. Перспективным также представляется применение дейтерия в смеси с тритием для получения высокотемпературной плазмы, необходимой для осуществления управляемого термоядерного синтеза. В отличие от стабильного дейтерия тритий радиоактивен и имеет период полураспада 12,26 лет. Тритий и тритиды металлов используются для получения ядерной энергии; например, в водородной бомбе происходит следующая реакция термоядерного синтеза:. Целью исследования является рассмотрение и анализ роли, которую играют изотопы водорода в жизни планеты и людей. Для этого необходимо детально разобраться в том или ином вопросе. Водород - самый распространённый элемент Вселенной. Он составляет основную массу Солнца, звёзд и других космических тел. В недрах звёзд на определённой стадии их эволюции протекают разнообразные термоядерные реакции с участием водорода. Они и являются источником неисчислимого количества энергии, излучаемого звёздами в космическое пространство. Распространённость водорода на Земле существенно иная. В свободном состоянии на Земле он встречается сравнительно редко - содержится в нефтяных и горючих газах, присутствует в виде включений в некоторых минералах. Некоторое количество водорода появляется постоянно в атмосфере в результате разложения органических веществ микроорганизмами, но затем водород быстро перемещается в стратосферу вследствие его лёгкости. Основная масса водорода в земной коре находится в виде химических соединений с другими элементами: Кроме того, растительные и животные организмы содержат сложные вещества, в состав которых обязательно входит водород. Водород является первым элементом, для которого найден простой способ практически полного разделения изотопов. Это объясняется тем, что у водорода отношение масс изотопов, определяющие разницу их свойств, значительно выше, чем у остальных элементов. Однако это разделение было осуществлено лишь в году, так как лишь в году было доказано существование изотопа водорода с массой 2 Н 2 на ряду с обычными атомами водорода Н 1. Изотопы водорода - разновидности атомов и ядер химического элемента водорода, имеющие разное содержание нейтронов в ядре [2]. В литературе также приводятся данные об изотопах водорода с массовыми числами и периодами полураспада - с. Искусственно получены два изотопа водорода: Ядра протия и дейтерия стабильны. Количественные соотношения между изотопами водорода H: T могут быть представлены как 1: Физические и химические свойства изотопов всех элементов, кроме водорода, практически одинаковы: А вот ядро атома водорода - это один-единственный протон, и если к нему присовокупить нейтрон, масса ядра возрастет почти вдвое, а если два нейтрона - втрое. Для изотопов это очень большое различие! Дейтерий и тритий также имеют орто- и парамодификации: Гетероизотопный водород HD, HT, DT не имеют орто- и парамодификаций. Для водорода, как ни для какого другого элемента, относительное различие изотопных масс достигает значительной величины. Поэтому, хотя все изотопы характеризуются одинаковой электронной структурой, они заметно различаются не только физическими, но и химическими свойствами. Вследствие резкого преобладания протия влияние тяжелых изотопов сказывается незначительно и может быть зафиксировано лишь в очень точных экспериментах. Поэтому без большой погрешности можно считать, что свойства природного водорода соответствуют свойствам системы, состоящей из чистого протия. Небольшие различия свойств, именуемые изотопным эффектом, обусловлены различием масс изотопных атомов, которое в первую очередь сказывается на частоте колебаний изотопов в молекулах и на твердых телах. Так, колебательная энергия молекул трития и дейтерия меньше, чем у протия. А это, в свою очередь, сказывается на термодинамических свойствах: Так, дейтерий по сравнению с обычным водородом обладает меньшей теплоёмкостью, теплопроводностью и скоростью диффузии. Таким образом, для изотопных соединений характерна термодинамическая неравноценность. Последняя ведёт к неравноценности активных комплексов при химических реакциях, в результате чего имеет место различие в скоростях протекания реакций, то есть наблюдается кинетический изотопный эффект. Он выражается отношением констант скоростей химических реакций для различных изотопных соединений. Например, отношение констант скоростей синтеза бромидов протия и дейтерия равно 5. Такие значительные отличия физических и химических свойств изотопов одного и того же элемента уникальны и не имеют аналогов в Периодической системе. Всё это в какой-то мере оправдывает применение для каждого изотопа водорода собственного названия особенно для протия и дейтерия [3]. Относительная масса легкого изотопа водорода определена прямо-таки с фантастической точностью: Если бы с такой точностью была измерена, к примеру, длина экватора, то ошибка не превысила бы 4 см! Но зачем нужна такая точность? Ведь каждая новая цифра требует от экспериментаторов все больших и больших усилий А если известны массы реагирующих ядер и массы продуктов реакции, то, пользуясь формулой , можно рассчитать ее энергетический эффект. А так как энергетические эффекты даже ядерных реакций сопровождаются лишь незначительным изменением массы, то и приходиться эти массы измерять как можно точнее. Уже много лет дейтерий и совсем недавно тритий стали широко применять в качестве меченых атомов. Удобство применения этих меченых атомов объясняется тем, что различия в массах или радиоактивности позволяют обнаруживать и разделить их, а химически они подобны обычным атомам водорода. Для большинства элементов изменение массы ядра на одну или несколько единиц проводит к весьма небольшому процентному изменению атомного веса, обусловливающего лишь косвенное влияние массы ядра на химическое поведение вещества, вообще же химическое различие между изотопами не удаётся обнаружить. Однако для самых лёгких элементов B, C, N и особенно Н, реакции с веществами, содержащими разные изотопы одного и того же элемента, протекают с небольшими, но измеримо разными скоростями. Часто это даёт хорошие результаты при детальном изучении механизмов реакции. Замена дейтерия водородом в биологических системах существенно может изменить тонкие равновесные процессы. В случае дейтерия это различие не так велико, чтобы умалить ценность его в качестве меченого атома, хотя при интерпретации данных иногда необходимо соблюдать осторожность. Тритий, однако, настолько тяжелее водорода, что нельзя полагать, что любое данное соединение трития будет реагировать так же, как и его водородный аналог. Однако всё же можно считать, что даже для водорода химия всех изотопов одна и та же [4]. Протий - название самого лёгкого изотопа водорода, обозначается символом. Ядро протия состоит из одного протона, отсюда и название изотопа[5]. Свойства нуклидаАтомная масса1, 10 а. В нормальных условиях прибывает всегда в газообразном состоянии, без цвета, вкуса и запаха, но при желании водород можно довести до сжиженного или затвердевшего состояния, но для этого нужна невероятно низкая температура и очень высокое давление. Протий в воде меняет кристаллическую решётку, на молекулярном уровне такая вода отдаёт все свои полезные свойства каждой клеточке организма без остатка, такая вода обладает большей растворяющей способностью, увеличивает скорость биохимических реакций, ускоряет процесс обмена веществ, вследствие чего оказывает нормализующее воздействие на весь организм. Молекула протиевой воды состоит из атомов водорода, каждый из которых имеет атомный вес, равный единице, и атома кислорода с атомным весом, равным 16 единицам -. Чистой в естественных условиях не существует. Во всем мире такую воду можно отыскать лишь в немногих специальных лабораториях. Её получают очень сложным путём и хранят с величайшими предосторожностями. Для получения чистой ведут очень тонкую, многостадийную очистку природных вод или синтезируют воду из исходных элементов и , которые предварительно тщательно очищают от изотопных примесей. Протиевую талую воду содержащую примеси на изотопном уровне можно получить в домашних условиях. Для этого обычная отстоянная водопроводная вода, должна пройти несколько стадий замораживания и таяния. Талая вода биологически активна. Она стимулирует обмен веществ в организме, способствует лучшему выводу шлаков и токсинов, требует меньшее количество энергии для усвоения. Регулярное употребление талой воды способствует оздоровлению и омоложению организма. От умывания такой водой кожа становится мягче шелка, а волосы лучше моются и легче расчесываются. Известно, что тяжелая вода не лучшим образом сказывается на здоровье. Ее структура максимально приближена к структуре воды, находящейся в организме. Это талая вода, чистая, словно слеза, подобная хрустальной воде горных рек, употребляемой долгожителями. Налитую в емкость водопроводную воду необходимо отстоять в течение часов для вывода из нее хлора. Для удобства лучше всего использовать в качестве емкости обычные пластиковые ПЭТ бутылки. Затем, отстоянную воду поместить в холодильную камеру и периодически контролировать образование первого льда. Образовавшийся первый лед это тяжелая вода, температура замерзания такой воды на 3,8? Для отделения оставшейся в жидком состоянии воды ото льда, её необходимо перелить в другую емкость. После этого оставшуюся в жидком состоянии воду сливают, это лёгкая вода с примесями. Лёд - это и есть протиевая вода, очищенная от примесей, наиболее благоприятная для протекания биологических процессов в организме. Растопите ее и используйте для питья и приготовления пищи. Дейтерий - один из двух стабильных изотопов водорода, ядро которого состоит из одного протона и одного нейтрона. Обозначается символами D и. Атомная масса равна 2. Молекула D 2 - двухатомна. Свойства нуклидаАтомная масса2, 4 а. По своим химическим свойствам соединения дейтерия имеют определенные особенности. Этим, в частности, обусловлена токсичность тяжёлой воды вода состава D 2 O называется тяжёлой водой из-за большой разницы в массе протия и дейтерия [7]. Чтобы познакомиться с ним поближе, пришлось создавать эффективные способы разделения изотопов водорода. Началось с того, что Э. Юри, исследовав старую воду из ванны промышленного электролизера, убедились, что в ней дейтерия больше, чем в обычной воде. Объяснение было найдено быстро: Так уже на первом этапе познания этого необычного изотопа было замечено одно из его важных химических отличий от водорода обычного. Электролитический метод разделения изотопов водорода стал основным в годы, предшествовавшие второй мировой войне. Тяжелую воду D 2 O получают путем постепенного или, правильнее, поступенного разделения протиевой и дейтериевой воды. Еще в г. Спустя девять лет в оккупированной фашистами Норвегии это производство, а с ним и кг тяжелой воды были уничтожены героями Сопротивления. Бомбардировщики союзников лишь завершили дело. К тому времени уже стала известна роль тяжелой воды в создании атомного оружия. Дейтрон в отличие от протона слабо поглощает нейтроны, но хорошо замедляет их. Тяжелая вода - идеальный замедлитель нейтронов в атомных реакторах В военное время важно было разработать дешевые, не слишком энергоемкие способы производства дейтерия. Наиболее рациональными оказались методы получения тяжелой воды, основанные на реакциях изотопного обмена. Так, при равновесии между водой и газообразным водородом в жидкости почти втрое больше дейтерия, чем в газовой фазе. Правда, равновесие устанавливается слишком медленно. В производстве больших количеств дейтерия проблему решает специальный катализатор. Через заполненную им башню движутся два встречных потока: Газовая фаза, пар, обогащается дейтерием, затем конденсируется и уносится потоком воды. Из основания башни вытекает вода, обогащенная дейтерием. Каскад из нескольких таких башен дает достаточно концентрированную тяжелую воду. Эффективна для получения дейтерия и реакция изотопного обмена между водой и сернистым водородом[8]. Открытие дейтерия изменило представления о полной идентичности химических свойств у изотопов одного элемента. Не будь этих различий, изотопы нельзя было бы разделять химическими методами. Скорости некоторых реакций, в которых участвуют соединения протия и дейтерия, различаются в раз. На тяжелую воду - окись дейтерия заметно реагируют живые организмы. Юри в свое время выпил полный стакан концентрированной тяжелой воды, и на нем это никак не отразилось. По-видимому, разовая доза окиси дейтерия сравнительно безвредна. Различия в физических свойствах протия и дейтерия, обычной и тяжелой воды также довольно значительны. Действительно, она оказалась лучшим "модератором" - дословно "посредником", замедлителем, усреднителем, если угодно Прекрасные замедляющие свойства тяжелой воды полностью определяются ядерными характеристиками дейтерия. Всего 25 столкновений с атомами дейтерия, и нейтрон, освободившийся при делении тяжелого ядра ядра урана, например , становится тепловым. Для графита аналогичное число столкновений равно В обычной воде нужное замедление достигается уже после 18 столкновений, но протий в раз сильнее дейтерия поглощает тепловые нейтроны. Чтобы ядерная реакция пошла на обычной, скажем, колодезной воде, нужен уран, сильно обогащенный ураном [9]. Почти в любом учебнике ядерной физики вы найдете отдельную главу, посвященную дейтрону, потому что это ядро - единственное связанное состояние двух нуклонов. Это идеальный объект для изучения ядерной материи, для познания сил, действующих в ядре. Нейтронно-протонная гантель - квантовомеханическая система всего двух тел. Такая система в отличие от систем со многими частицами хорошо поддается расчету и служит единственным в своем роде субмикроскопическим полигоном для сравнения теоретических представлений и экспериментально обнаруженных фактов. Изучение дейтрона оказалось исключительно плодотворным. Из его ядерных характеристик извлечены фундаментальные выводы о характере ядерных сил - о малом радиусе их действия, о зависимости характера взаимодействия частиц от взаимной ориентации их спинов. Дейтрон - слабо связанная система. Если дейтроновую мишень облучать достаточно энергичными гамма-квантами, гантель под действием кванта разваливается на протон и нейтрон. Именно этим путем впервые была измерена связь протона с нейтроном в дейтерии. Она оказалась небольшой - всего 2,23 МэВ. В более сложных ядрах частицы скреплены примерно в семь раз крепче. Благодаря слабой связи нуклонов, расщепляя дейтерий, получали и получают моноэнергетические потоки нейтронов с энергиями от 0,1 до 1 МэВ. Если же бомбардировать дейтронами, ускоренными в электростатической трубке, мишень из соединений того же самого дейтерия, летят нейтроны с энергией от 2 до 6 МэВ. И те и другие - важный инструмент нейтронной физики. Именно этими нейтронами пользовались во многих исследованиях первого этапа атомной энергетики. Именно с их помощью измерены многие важные ядерные константы. На схеме масс-спектрографа рисунок 6. Его характеристики подобраны так, что из щели S 3 ионы вылетают с одинаковой скоростью. Эти ионы попадают в магнитное поле МП. Группы частиц с одинаковой массой М, будут здесь двигаться по одним и тем же траекториям и дадут линию на фотопластинке. Радиус траектории пропорционален массе иона, поэтому она легко определяется по положению линий на пластинке. Из-за малой связи между нуклонами дейтрон в некоторых процессах ведет себя как относительно свободная комбинация нейтрона и протона. Приближаясь к ядру-мишени, протон отталкивается электрическими силами от ядра. На нейтрон же электрическое поле не действует. В результате на малых расстояниях от мишени дейтрон раскалывается на протон и нейтрон. Протон отлетает от бомбардируемого ядра, а нейтрон вливается в него, подхваченный ядерными силами. Пример такой реакции - образование изотопа водорода с массовым числом 3 - трития, обычно обозначаемого символом Т: В этой реакции тритий был открыт Э. Хартеком в г. Ученым удалось зарегистрировать появление частиц с зарядом, равным единице, и малым пробегом в воздухе. Из этих данных следовало, что масса частицы равна примерно трем. В дальнейшем по энергиям продуктов реакций и атомным массам известных изотопов водорода атомную массу трития удалось вычислить достаточно точно [10]. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов, его называют тритоном и обозначают t. Свойства нуклидаАтомная масса3, 25 а. Избыток массы14 , 23 кэВУдельная энергия связи на нуклон 2 , 1 кэВПериод полураспада12,32 2 годаПродукты распада Спин и чётность ядра. В природе тритий образуется в верхних слоях атмосферы при соударении частиц космического излучения с ядрами атомов, например, азота. В процессе распада тритий превращается в с испусканием электрона и антинейтрино бета-распад , период полураспада - 12,32 года. Доступная энергия распада очень мала 18,59 кэВ , средняя энергия электронов 6,5 кэВ. Тритий открыт английскими учёными Эрнестом Резерфордом, МаркусомОлифантом и Паулем Хартеком в году. Используется в биологии и химии как радиоактивная метка, в экспериментах по исследованию свойств нейтрино, в термоядерном оружии как источник нейтронов и одновременно термоядерное горючее, в геологии для датирования природных вод. Промышленный тритий получают облучением лития-6 нейтронами в ядерных реакторах по следующей реакции:. В силу малой энергии распада трития, испускаемые электроны хорошо задерживаются даже простейшими преградами типа одежды или резиновых хирургических перчаток. Тем не менее, этот изотоп представляет радиационную опасность при вдыхании, поглощении с пищей, впитывании через кожу. Единичный случай употребления тритиевой воды не приводит к длительному накоплению трития в организме, так как его период полувыведения - от 7 до 14 дней [11]. В чистой форме называется оксидом трития T 2 O или или супертяжёлой водой. Из-за собственной радиоактивности чистый T 2 O имеет высокую коррозионную активность - при спонтанном бета-распаде трития в происходит выделение атомарного кислорода. Кроме того из-за собственной радиоактивности происходит радиолиз воды с выделением трития и кислорода. Тритиевая вода, участвуя в метаболизме почти одинаковым образом с обычной водой, обладает высокой радиотоксичностью. Предпринятые на первых порах попытки обнаружить тритий в природе оказались безуспешными. Только после изучения его свойств а тритий в отличие от протия и дейтерия радиоактивен, он испускает мягкие бета-лучи с периодом полураспада 12, года и превращается в гелий-3 по характерным бета-частицам удалось зарегистрировать присутствие трития в природной воде, обогащенной этим изотопом в раз. В обычной воде один атом трития приходится на атомов протия. Это значит, что во всех земных водоемах, включая Мировой океан, радиоактивного водорода не больше кг. Земной тритий - космического происхождения. Он образуется в атмосфере двумя путями: Даже столь ничтожные количества природного трития оказались способны принести пользу науке. Так, по содержанию трития в дождевой воде удалось измерить время жизни облаков. И все же главное назначение дейтерия и трития - служить ядерным топливом будущей большой энергетики. Линии водорода и и дейтерия , рисунок 7. Иногда в популярных книгах приводят расчеты: Получается очень много и киловатт-часов, и килокалорий. Впрочем, еще больше их получится, если, скажем, превратить в энергию вещество и эквивалентное количество антивещества. Правда, пока мы не знаем, как и откуда взять последнее. О реакциях термоядерного синтеза известно гораздо больше. Условия протекания такой реакции гораздо благоприятнее, но и здесь сложностей более чем достаточно известные проблемы концентраций, температур, методов удержания плазмы. Менее известна наисложнейшая проблема воспроизводства трития. Тритий - очень дорогой изотоп, настолько дорогой, что стоимостью дейтерия по сравнению с ним можно пренебречь. А в значительных количествах тритий получают пока лишь в нейтронных потоках ядерных реакторов. Облучают природную смесь изотопов лития. Ядро легкого лития-6, захватив тепловой нейтрон, превращается в сильно возбужденное ядро лития-7, которое сразу же распадается на альфа-частицу и тритон:. Итак, не считая ядра лития, на атом Т расходуется нейтрон, а это уже серьезно. Если нейтрон пустить на производство U или плутония из "балластных" тория и урана, то получится топливо, дающее на каждый атом МэВ энергии - почти в десять раз больше, чем при слиянии трития и дейтерия. Почему же тогда столько сил и энергии вкладывают в "термояд"? Хорошо бы, но как показывает расчет, потери нейтронов в этом случае окажутся недопустимо большими [12]. У быстрого нейтрона хватает энергии, чтобы кроме трития в реакции образовывался дополнительный нейтрон:. Таким путем тритий получается без потери нейтрона Остается преодолеть "технические трудности" Тритиевая подсветка- подсветка напринципе радиолюминесценции, вызванной бета-распадом трития [13]. Принцип работы сходен с принципом работы обычного кинескопа. Тритий заключён в небольшую герметичную ёмкость, обычно из боросиликатного стекла, на внутреннюю поверхность которой нанесён тонкий слой люминофора. Электроны, испускаемые в данном случае в результате бета-распада трития, возбуждают атомы вещества-люминофора, которые переходят из возбуждённого состояния в обычное, испуская при этом энергию. Кроме того, ввиду малой энергии электронов, толщины люминофора и стенок ёмкости достаточно, чтобы полностью поглотить электроны. Свойства водорода-4Атомная масса4, а. Водород-4 является нестабильнымнуклидом химического элемента водорода с массовым числом 4. Синтезирован в лаборатории посредством атаки трития ядрами дейтерия. В этом эксперименте ядра трития захватили нейтроны от стремительных ядер дейтерия. Присутствие водорода-4 было выведено при обнаружении испускаемых протонов[14]. Водород-5 - нестабильный изотоп водорода с атомной массой, равной 5. Синтезирован в лаборатории посредством атаки трития ядрами трития. В этом эксперименте ядра трития захватили по 2 нейтрона от стремительных ядер. Свойства водорода-5Атомная масса5, а. Эта реакция начинается при 10 млн. Водородные бомбы иногда сравнивают с Солнцем. Однако мы уже видели, что на Солнце идут медленные и стабильные термоядерные процессы. Солнце дарует нам жизнь, а водородная бомба - сулит смерть Но когда-нибудь настанет время - и это время не за горами, - когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: И человечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света Эта таблица нуклидов содержит все известные науке нуклиды. Количество протонов атомный номер увеличивается слева направо, а нейтронов - сверху вниз, то есть вертикальные столбцы включают все изотопы химического элемента, а горизонтальные строки - изотоны. Главная Цены Заказать Статьи О проекте. Home Курсовая работа теория Химия Свойства водорода. Заказ работы Нужна авторская работа? Все для успешной учебы.
Водород - самый распространенный химический элемент во Вселенной. В нашей Солнечной системе количество водорода и по числу атомов, и по массе намного превосходит количество всех других элементов вместе взятых. Водород прародитель всех других химических элементов. В недрах звезд в результате ядерных реакций водород превращается в гелий, гелий - в литий, бериллий, бор. В конечном итоге именно в звездных ядерных котлах синтезируются ядра атомов всех химических элементов и их изотопов. Когда ядерные реакции слишком ускоряются происходит взрывной процесс. Часть массы звезды выбрасывается в околозвездное и межзвездное пространство. Из этой массы формируются планеты, на которых при определенных условиях могут возникнуть разумные существа. И все это как бы заложено в свойствах водорода. Химический элемент водород представляет собой смесь изотопов: Сейчас научились разделять изотопы протия и дейтерия и поэтому можно говорить достаточно надежно о различиях в свойствах протия и его соединений и дейтерия и его соединений. Для дейтерия широко используют свой символ D, хотя, строго говоря, природа химического элемента определяется зарядом его ядра, а он у всех изотопов водорода одинаков и равен 1. При нормальных условиях водород - газ состава H2. Это самый легкий бесцветный газ без запаха и вкуса. В твердом состоянии водород существует при температуре ниже 14 K, в жидком состоянии - в интервале температур 14 - Водород плохо растворяется в воде, и в органических растворителях, но он хорошо растворяется во многих металлах: Растворимость водорода в таких металлах как Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Pt, Ag с ростом температуры увеличивается. Водород практически нерастворим в Au, Zn, Cd, Hg. Молекулярный водород может существовать в виде двух аллотропных форм: Этот энтропийный или статистический фактор приводит к тому, что при температурах выше K отношение орто-водорода к пара-водороду равно 3: Молекула H2 достаточно прочная, и поэтому, молекулярный водород химически малоактивен. Для реакции водорода с активными металлами натрием, кальцием , неметаллами азотом, серой, йодом требуется повышенная температура - o C , а иногда и катализатор:. Водород при горении в кислороде образует молекулы воды. При этом выделяется очень большое количество теплоты. Смесь водорода и кислорода, также называемая "гремучим газом" очень взрывоопасна см. Напомним, что практическая химия - крайне опасное занятие. Выполнение химических опытов допускается только в присутствии опытных химиков , например, учителя химии! При взаимодействии с металлами водород ведет себя как окислитель, а при взаимодействии с неметаллами - как восстановитель. При комнатной температуре H2 реагирует непосредственно только со фтором, при интенсивном освещении - с хлором, при наличии катализатора, например Pt, - с кислородом. H2 - ковалентная неполярная молекула с расстоянием между ядрами 0. Для сравнения приведем энергии диссоциации ряда молекул на атомы:. Чтобы оценить реакционную способность водорода, необходимо знать энергию связи Э-H в гидридах. Сначала выпишем энтальпии образования некоторых веществ при 0 K. Итак, суть химического превращения состоит в том, что в результате химической реакции вместо одних связей образуются новые. Чем менее прочно связаны атомы в исходных молекулах и чем более прочно атомы связаны в молекулах продуктов реакции, тем с большей скоростью и с большей полнотой протекает реакция. При взаимодействии водорода и хлора при комнатной температуре реакция сама по себе не идет. Молекула Cl2 более прочная, чем F2. При интенсивном освещении диссоциация молекулярного хлора резко возрастает и реакция идет. Читателю предлагается самостоятельно объяснить, как будут взаимодействовать водород и пары йода. Неожиданными могут показаться данные о энергии связи N-H в молекуле NH3. Она меньше энергии связи H-H и в три раза меньше энергии связи N-N. Почему же возможен синтез аммиака из азота и водорода? Запишем уравнение реакции синтеза аммиака: При изучении кислорода специально подчеркивают, что он существует в виде двух аллотропических модификаций: Мы будем считать как самостоятельную аллотропическую модификацию и атомарный кислород. Свойства озона в химии оговариваются специально. При изучении химических свойств водорода следует помнить, что он реально может существовать не только в виде молекул H2, но и в атомарном виде. При этом свойства атомарного водорода в отличаются от свойств молекулярного водорода. Но сначала о его получении. При температуре выше K практически весь водород существует как атомарный. Если такой газ быстро охладить, то мы получим атомарный водород. Она используется при проведении специальных видов сварки, когда необходима восстановительная среда. Обычно его не называют атомарным водородом, а называют "водородом в момент выделения". Реакционная способность такого водорода чрезвычайно высока. Если для реакции берут серную кислоту, то водород может содержать следы сероводорода. Чтобы рассказать о промышленных способах получения водорода, необходимо сначала вспомнить те вещества доступные и дешевые в состав которых он входит. Это, прежде всего, вода и метан природный газ. Наиболее чистый водород обычно получают электролизом раствора щелочи. Щелочь добавляют для повышения электропроводности воды. На катоде при этом выделяется водород, а на аноде кислород. Как правило, получаемый водород на этом же химическом комбинате используется для получения других веществ, например метилового спирта, аммиака, других веществ методами органического синтеза и т. Поэтому мы рассмотрим сначала получение смеси водорода и окиси углерода, называемой "синтез-газ". В специальных печах при температуре o C через раскаленный уголь продувают водяной пар:. Поскольку эта реакция эндотермическая, то постепенно температура в печи снижается с до o C. После этого перекрывают подачу водяного пара в печь и начинают продувать воздух:. Эта реакция идет с выделением тепла и температура в печи повышается. Синтез-газ содержит CO, H2 и N2. Если он далее будет использоваться для синтеза аммиака, то его нужно освободить от окиси углерода:. Углекислый газ хорошо растворяется в воде и может быть легко удален из газовой смеси. При температурах o C смесь метана и паров воды пропускают над никелевым катализатором:. При температуре порядка o C проводят неполное термическое окисление метана кислородом воздуха:. В химической промышленности водород в больших количествах используется для синтеза аммиака, метилового спирта, хлористого водорода, для каталитической гидрогенизации твердых топлив каменного угля и сланцев , мазута и каменноугольной смолы. При гидрировании жиров получают маргарин. Водород используют для получения металлов из их оксидов и галогенидов. Водород - это самое эффективное ракетное топливо. Для реакции водорода с активными металлами натрием, кальцием , неметаллами азотом, серой, йодом требуется повышенная температура - o C , а иногда и катализатор: Физическая химия Органическая химия Неорганическая химия История химии Аналитическая химия на примерах Качественный анализ Количественный анализ Физическая химия на примерах: Cтроение атома и химическая связь Газы, жидкости и твердые вещества, стехиометрия, энергетика Фазовые равновесия, химическое равновесие, ионы, химическая кинетика Электрохимия Разное Теория вакуумных систем Теория космического вакуума ч. Методы практической химии Методы практической химии Основные операции в хим. Интересные свойства ртути и ее применение Это интересно Видео опыты по органической химии Видео опыты по неорганической химии РЕЙТИНГ эффектных химических опытов Интересные опыты по физике Опыты по гидравлике Опыты по механике. Как готовить растворы Получение дистиллированной воды Химическая посуда Определение температуры плавления Секрет булатной стали Компьютерное моделирование и мат. Натуральная химия на кухне Статьи посетителей сайта Архив новостей Карта сайта. Metrika ; yaCounter
Физические и химические свойства водорода
https://gist.github.com/b8240b77fda32a9b5a80b314d4d72b59
https://gist.github.com/d77a15ab1257aef335276bd47116e1e5
Бизнес план рынка образец