Színtelen, szagtalan, éghető gáz. A hidrogén sűrűsége normál körülmények között 0,09 kg/m3; levegő sűrűsége - 0,07 kg / m3; égéshő - 28670 kcal/kg; a minimális gyújtási energia 0,017 mJ. Levegővel és oxigénnel robbanó keveréket képez. A klórral (1:1) készült keverék felrobban a fényben; fluorral hidrogén robbanással kapcsolódik a sötétben; keverjük össze (2:1) - detonáló gázzal. Robbanási határok: 4-75 térfogat. %, oxigénnel 4,1 - 96 térfogat. %.

Azon a napon, amikor a tartalékai elfogynak, az élet az univerzumban megszűnik. Az anyag, amely nélkül az élet lehetetlen, bolygónk közepén "ül" - a magban és körülötte, és onnan "vándorol" kifelé. Ez a gáz minden kezdet kezdete. Neve - " hidrogén».
Hidrogén a sejtmagban és körülötte található. Ezután jön a sűrű köpeny. De ez a gáz csendesen átvándorol a sziklatömegen. Amikor a Föld fiatal volt, sokkal több hidrogén volt a mélyben, és a mélységből az egész Földön kiment. Amikor kisebb lett, a folyamat viszonylag stabilizálódott, ill hidrogén speciális zónákban kezdett "kimenni", az óceáni gerincek hibái mentén.
Természetesen a modern élet a Földön egy bizonyos oxigénpotenciál mellett keletkezett. De hogy objektívek legyünk, bolygónkon minden kezdet kezdetével tartozunk hidrogén. A hidrogén dinamikus körforgása, a Föld beleiből való ellátásának folyamata, és nem a szén, mint korábban hitték, lett a földi élet eredetének forrása.

A hidrogén és az Univerzum

Általában, hogy ennek vagy annak az elemnek a jelentőségét hangsúlyozzák, azt mondják: ha nem lenne, akkor történne ilyen és olyan. De ez általában nem más, mint retorikai eszköz. De hidrogén lehet, hogy egyszer tényleg nem lesz, mert folyamatosan kiég a csillagok mélyén, inertté válik.
A hidrogén a legelterjedtebb elem az űrben. A Nap és a legtöbb csillag tömegének körülbelül a felét teszi ki. Gáz-halmazállapotú ködökben, csillagközi gázokban található, és a csillagok része. A csillagok mélyén az atommagok átalakulása megy végbe hidrogén a hélium atomok magjaiba. Ez a folyamat az energia felszabadulásával megy végbe; sok csillag számára, beleértve a Napot is, fő energiaforrásként szolgál.
A Nap minden másodpercben négymillió tonna tömegnek megfelelő energiát sugároz ki a világűrbe. Ez az energia négy atommag fúziója során születik hidrogén, protonok, az atommagba. Egy gramm proton "elégetése" húszmilliószor több energiát szabadít fel, mint egy gramm szén elégetése. Ilyen reakciót még senki nem figyelt meg a Földön: olyan hőmérsékleten és nyomáson megy végbe, amely csak a csillagok mélyén létezik, és amelyet az ember még nem uralt.
Lehetetlen elképzelni másodpercenként négymillió tonnás tömegveszteségnek megfelelő teljesítményt: a legerősebb termonukleáris robbanásnál is csak körülbelül egy kilogramm anyag alakul energiává. Azonban a folyamat gyorsasága, i.e. Magok száma hidrogén, egy köbméter alatt egy másodperc alatt héliummagokká alakul, kicsi. Emiatt az egységnyi időre és térfogategységre jutó energia mennyisége kicsi. Így kiderül, hogy a Nap fajlagos ereje elhanyagolható – sokkal kisebb, mint egy ilyen „hőtermelő eszköz” ereje, mint maga az ember! A számítások pedig azt mutatják, hogy a Nap még legalább harmincmilliárd évig töretlenül fog ragyogni. Elég a mi időnknek.

víztartó

A hidrogént fedezték fel század első felében Paracelsus német orvos és természettudós. A XVI-XVIII. századi vegyészek munkáiban. "éghető gáz" vagy "tűzveszélyes levegő" került szóba, amelyek a megszokottal kombinálva robbanásveszélyes keverékeket adtak. Úgy nyerték, hogy egyes fémeken (vas, cink, ón) savak híg oldatával - kénsavval és sósavval - hatottak.
Az első tudós, aki leírta ennek a gáznak a tulajdonságait, Henry Cavendish angol tudós volt. Meghatározta a sűrűségét és tanulmányozta a levegőben történő égést, azonban a flogiszton elméletéhez való ragaszkodás * megakadályozta, hogy a kutató megértse a folyamatban lévő folyamatok lényegét.
1779-ben Antoine Lavoisier kapott hidrogén a víz bomlása során gőzét vörösen izzó vascsövön vezetve át. Lavoisier azt is bebizonyította, hogy amikor az "éghető levegő" kölcsönhatásba lép az oxigénnel, víz képződik, és a gázok 2:1 térfogatarányban reagálnak. Ez lehetővé tette a tudós számára, hogy meghatározza a víz összetételét - H2O. Az elem neve - Hydrogenium - Lavoisier és munkatársai a görög "gidor" - víz és "gennao" - szóból alkották - szülök. Orosz név "hidrogén" M. F. Szolovjov vegyész javasolta 1824-ben - a Lomonoszov-féle "oxigén" analógiájára.
Hidrogén Színtelen, szagtalan, íztelen gáz, vízben gyengén oldódik. 14,5-szer könnyebb a levegőnél – a gázok közül a legkönnyebb. Ezért hidrogén léggömbök és léghajók töltésére használják. -253°C-on a hidrogén cseppfolyósodik. Ez a színtelen folyadék az összes ismert közül a legkönnyebb: 1 ml-e kevesebb, mint egytized gramm. -259°C-on a folyékony hidrogén megfagy, színtelen kristályokká alakul.
molekulák H2 olyan kicsik, hogy nem csak a kis pórusokon, hanem a fémeken is könnyen átjutnak. Néhány közülük, mint például a nikkel, nagy mennyiségben képes felszívni hidrogénés atomi formában tartsa a kristályrács üregeiben. 250°C-ra melegítve a palládiumfólia szabadon áthalad hidrogén; ez arra szolgál, hogy alaposan megtisztítsa más gázoktól.
Oldhatósággal hidrogén fémekben a fémeken keresztüli diffúzió képessége társul. Sőt, mivel a legkönnyebb gáz, hidrogén Ennek a legnagyobb a diffúziós sebessége: molekulái gyorsabban haladnak, mint az összes többi gáz molekulái egy másik anyag közegében, és különféle válaszfalakon haladnak át.
Hidrogén- olyan hatóanyag, amely könnyen kémiai reakciókba lép. Amikor ég, sok hő szabadul fel, és az egyetlen reakciótermék a víz: 2H2 + O2 = 2H2O. Ilyen környezetbarát üzemanyagról csak álmodni lehet!
Ma (bár eddig korlátozott mennyiségben) már gyártanak vele autókat hidrogén motorok. Ez a BMW Hydrogen 7, amely folyékony üzemanyagot használ üzemanyagként. hidrogén; Mercedes Citaro busz és Mazda RX-8 Hydrogen személygépkocsi, benzinnel és hidrogén. A Boeing pedig egy pilóta nélküli, nagy magasságú és repülési időtartamú repülőgépet fejleszt (High Altitude Long Endurance (HALE). A repülőgépen hidrogén a Ford Motor Company által gyártott motor. Azonban a fejlődés hidrogén Az energiaszektort korlátozza az ezzel a gázzal való munkavégzés nagyfokú kockázata, valamint a tárolás nehézségei.

Egy élmény, ami szinte egy életbe került

Légköri oxigénnel hidrogén robbanásveszélyes keveréket képez – robbanásveszélyes gáz. Ezért amikor a hidrogén különös gonddal kell eljárni. Tiszta hidrogén szinte hangtalanul ég, és levegővel keveredve jellegzetes hangos pukkanást bocsát ki. A kémcsőben a robbanásveszélyes gáz felrobbanása nem jelent veszélyt a kísérletvezetőre, lapos fenekű lombik vagy vastag üvegedény használata azonban súlyos sérülést okozhat.
Hidrogén kettős kémiai természetű, oxidáló és redukáló képességet egyaránt mutat. A legtöbb reakcióban redukálószerként működik, és olyan vegyületeket képez, amelyekben az oxidációs állapota +1. De az aktív fémekkel való reakciókban oxidálószerként működik: oxidációs állapota a fémekkel alkotott vegyületekben -1.
Így egy elektron adományozásával hidrogén hasonlóságot mutat a periódusos rendszer első csoportjába tartozó fémekkel, és egy elektron kapcsolódásával a hetedik csoportba tartozó nemfémekkel. Ezért hidrogén a periódusos rendszerben általában vagy az első csoportba kerülnek, és egyúttal zárójelben a hetedikben, vagy a hetedik csoportban és zárójelben az elsőben.

A hidrogén felhasználása és előállítása

használt hidrogén metanol, hidrogén-klorid gyártásánál, növényi zsírok hidrogénezésére (margarin gyártásánál), valamint fémek (molibdén, volfrám, indium) oxidokból történő kinyerésére. Hidrogén-oxigén láng (3000°С) tűzálló fémeket és ötvözeteket hegeszt és vág. Folyékony hidrogén rakéta-üzemanyagként szolgál.
A szén és az olaj hidrogénezése során a szegények hidrogén az alacsony minőségű üzemanyagokat jó minőségűvé alakítják át.
Hidrogén nagy teljesítményű elektromos áramfejlesztők hűtésére használják, izotópjait pedig az atomenergiában használják.
Az iparban a hidrogént sók vizes oldatainak (például NaCl, Na2CO4) elektrolízisével, valamint szilárd és gáznemű tüzelőanyagok - szén és földgáz - átalakításával állítják elő. Az átalakítási folyamatok körülbelül 1000 °C hőmérsékleten mennek végbe katalizátorok jelenlétében. A keletkező gázelegyet szintézisgáznak nevezzük.

Szinte minden otthoni elsősegélynyújtó készletben van egy 3% -os peroxid oldatot tartalmazó injekciós üveg. hidrogén H2O2. Sebek fertőtlenítésére és vérzés megállítására szolgál.

A műszaki céltól függően hidrogén Két minőségben kapható tömörített és tömörítetlen formában:

Hidrogén gáz halmazállapotú "A" fokozat- használják az elektronikai, gyógyszerészeti, vegyiparban, porkohászatban: tűzálló vegyületek fémoxidokból történő leválasztására; krómot és rozsdamentes acélt tartalmazó poranyagokból készült termékek szinterezésekor.
- energetikai, elektronikai, vegyipari, színesfémkohászatban, gyógyszeriparban használják.

Űrügynökségek és magáncégek már dolgoznak azon terveken, hogy a következő években embereket küldjenek a Marsra, ami végül a gyarmatosításhoz vezet. És a közeli csillagok körül felfedezett Föld-szerű bolygók számának növekedésével a mélyűrutazás egyre aktuálisabb.

Az embereknek azonban nem könnyű túlélni az űrben hosszú ideig. A nagy távolságú űrrepülés egyik fő kihívása az, hogy elegendő oxigént szállítsanak az űrhajósok lélegezéséhez, és elegendő üzemanyagot az összetett elektronika működtetéséhez. Sajnos az űrben gyakorlatilag nincs oxigén, ezért azt a Földön kell tárolni.

A Nature Communications-ben megjelent új kutatás azonban azt mutatja, hogy lehetséges hidrogént (üzemanyagként) és oxigént (légzéshez) előállítani vízből csak félvezető anyagok, napfény (vagy csillagos) fény és súlytalanság felhasználásával, ami megvalósíthatóbbá teszi a hosszú távú utazásokat.

A Nap korlátlan erőforrásának felhasználása mindennapi életünk táplálására az egyik legglobálisabb kihívás a Földön. Ahogy lassan eltávolodunk az olajtól a megújuló energia felé, a kutatókat a hidrogén üzemanyagként való felhasználásának lehetősége érdekli. Ennek legjobb módja az lenne, ha a vizet (H2O) szétválasztjuk alkotóelemeire: hidrogénre és oxigénre. Ez az elektrolízis néven ismert eljárással lehetséges, amely során áramot vezetnek át valamilyen oldható elektrolitot (például sót) tartalmazó vízen. kb. ford.). Ennek eredményeként a víz oxigén- és hidrogénatomokra bomlik, amelyek mindegyike a saját elektródáján szabadul fel.

Víz elektrolízis.

Bár ez a módszer technikailag lehetséges és évszázadok óta ismert, még nem vált könnyen elérhetővé a Földön, mert több hidrogénnel kapcsolatos infrastruktúrára van szükségünk, például hidrogéntöltő állomásokra.

A vízből így nyert hidrogén és oxigén üzemanyagként is felhasználható az űrhajókban. Egy rakéta vízzel való kilövése valójában sokkal biztonságosabb lenne, mint extra hajtóanyaggal és oxigénnel a fedélzeten, mivel a keverék robbanásveszélyes lehet egy balesetben. Mostantól az űrben egy speciális technológia képes lesz a vizet hidrogénre és oxigénre osztani, ami viszont a légzés és az elektronika fenntartására használható (például üzemanyagcellák segítségével).

Erre két lehetőség van. Az egyik az elektrolízis, akárcsak a Földön, elektrolitok és napelemek segítségével áramot generálnak. De sajnos az elektrolízis nagyon energiaigényes folyamat, és az űrben lévő energia már "aranyat ér".

Alternatív megoldás a fotokatalizátorok alkalmazása, amelyek a vízbe helyezett félvezető anyagban lévő fotonok elnyelésével működnek. A foton energiája "kiüt" egy elektront az anyagból, "lyukat" hagyva benne. A szabad elektronok kölcsönhatásba léphetnek a vízben lévő protonokkal, és hidrogénatomokat képezhetnek. Eközben a "lyuk" képes elnyelni az elektronokat a vízből, így protonokat és oxigénatomokat képezhet.



A fotokatalízis folyamata földi körülmények között és mikrogravitáció mellett (egymilliószor kevesebb, mint a Földön). Amint látható, a második esetben a keletkező gázbuborékok száma nagyobb.

Ez a folyamat visszafordítható. A hidrogén és az oxigén egy üzemanyagcella segítségével rekombinálható (kombinálható), melynek eredményeként a fotokatalízisre fordított napenergia "visszatér" és víz keletkezik. Így ez a technológia a mélyűrutazás igazi kulcsa.

A fotokatalizátorokat használó eljárás a legjobb megoldás az űrutazáshoz, mivel a berendezés tömege sokkal kisebb, mint az elektrolízishez szükséges. Elméletileg az űrben is könnyebb vele dolgozni. Ez részben annak tudható be, hogy a Föld légkörén kívül sokkal nagyobb a napfény intenzitása, mivel az utóbbiban a fény kellően nagy része elnyelődik vagy visszaverődik a felszínre vezető úton.

Egy új tanulmányban a tudósok egy teljesen működőképes fotokatalízis kísérleti berendezést dobtak le egy 120 méter magas toronyból, létrehozva a mikrogravitációnak nevezett környezetet. Ahogy a tárgyak szabadesésben esnek a Földre, a gravitáció hatása csökken (de nem tűnik el sehol, ezért nevezik mikrogravitációnak, és nem gravitáció hiányának) kb. ford.), mivel nincsenek olyan erők, amelyek kompenzálják a Föld vonzását - így az ősz során olyan feltételek jönnek létre a telepítésben, mint az ISS-en.

Kísérleti beállítás és kísérleti folyamat.

A kutatók be tudták mutatni, hogy ilyen körülmények között valóban lehetséges a víz felosztása. Mivel azonban ez a folyamat gázt termel, buborékok képződnek a vízben. Fontos feladat a katalizátoranyag buborékainak eltávolítása, mivel ezek zavarják a gázképződés folyamatát. A Földön a gravitáció hatására a buborékok a felszínre úsznak (a felszín közelében lévő víz sűrűbb, mint a buborékok, így a felszínen lebegnek), így helyet szabadít fel a katalizátornál további buborékok kialakulásához.

Súlytalanságban ez nem lehetséges, és gázbuborékok maradnak a katalizátoron vagy annak közelében. A tudósok azonban módosították a katalizátor alakját nanoméretben, így piramisszerű zónákat hoztak létre, ahol a buborék könnyen letörhet a piramis tetejéről, és behatolhat a vízbe anélkül, hogy megzavarná az új buborékképződés folyamatát.

De egy probléma továbbra is fennáll. Gravitáció hiányában a buborékok a folyadékban maradnak, még akkor is, ha kénytelenek voltak elhagyni a katalizátort. A gravitáció lehetővé teszi, hogy a gáz könnyen kiszabaduljon a folyadékból, ami kritikus a tiszta hidrogén és oxigén használatához. Gravitáció nélkül nem úsznak fel gázbuborékok a felszínen, és nem válnak el a folyadéktól - ehelyett hab analóg képződik.

Ez drasztikusan csökkenti a folyamat hatékonyságát a katalizátorok vagy elektródák blokkolásával. A probléma körüli mérnöki megoldások kulcsfontosságúak lesznek a technológia sikeres megvalósításához az űrben – az egyik lehetséges megoldás a berendezés elforgatása: így a centrifugális erők mesterséges gravitációt hoznak létre. Ennek ellenére ennek az új kutatásnak köszönhetően egy lépéssel közelebb kerültünk a hosszú távú emberi űrrepüléshez.

A hidrogén (H) egy nagyon könnyű kémiai elem, amelynek 0,9 tömegszázaléka a földkéregben és 11,19 tömegszázaléka a vízben.

A hidrogén jellemzése

Könnyűségét tekintve a gázok között az első. Normál körülmények között íztelen, színtelen és teljesen szagtalan. Amikor belép a termoszférába, kis súlya miatt az űrbe repül.

Az egész univerzumban ez a legtöbb kémiai elem (az anyagok teljes tömegének 75%-a). Olyannyira, hogy a világűrben sok csillag teljes egészében ebből áll. Például a Nap. Fő összetevője a hidrogén. A hő és a fény pedig az anyag magjainak fúziója során felszabaduló energia eredménye. Az űrben is egész felhők vannak különböző méretű, sűrűségű és hőmérsékletű molekuláiból.

Fizikai tulajdonságok

A magas hőmérséklet és nyomás jelentősen megváltoztatja tulajdonságait, de normál körülmények között:

Más gázokhoz képest magas hővezető képességgel rendelkezik,

Nem mérgező és vízben rosszul oldódik

0,0899 g/l sűrűséggel 0 °C-on és 1 atm.

-252,8°C-on folyadékká alakul

-259,1 °C-on megszilárdul,

A fajlagos égéshő 120,9,106 J/kg.

Nagy nyomás és nagyon alacsony hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy folyékony vagy szilárd legyen. Cseppfolyós állapotban folyékony és könnyű.

Kémiai tulajdonságok

Nyomás és hűtés hatására (-252,87 gr. C) a hidrogén folyékony halmazállapotúvá válik, amely könnyebb, mint bármely analóg. Ebben kevesebb helyet foglal, mint gáznemű formában.

Ő egy tipikus nem fém. Laboratóriumokban fémek (például cink vagy vas) híg savakkal való reagáltatásával nyerik. Normál körülmények között inaktív, és csak aktív nemfémekkel reagál. A hidrogén elválaszthatja az oxigént az oxidoktól, és redukálhatja a fémeket a vegyületektől. Ez és keverékei hidrogénkötést képeznek bizonyos elemekkel.

A gáz jól oldódik etanolban és sok fémben, különösen a palládiumban. Az ezüst nem oldja fel. A hidrogén oxidálódhat égés során oxigénben vagy levegőben, valamint ha kölcsönhatásba lép halogénekkel.

Oxigénnel kombinálva víz képződik. Ha a hőmérséklet normális, akkor a reakció lassú, ha 550 ° C felett - robbanással (robbanásveszélyes gázzá alakul).

A hidrogén megtalálása a természetben

Bár sok hidrogén található bolygónkon, nem könnyű megtalálni tiszta formájában. Keveset találhatunk vulkánkitörések során, olajkitermeléskor és a szerves anyagok bomlásának helyén.

A teljes mennyiség több mint fele vízzel van a készítményben. Az olaj, a különféle agyagok, az éghető gázok, az állatok és a növények szerkezetében is megtalálható (a jelenléte minden élő sejtben az atomok számának 50%-a).

A hidrogén körforgása a természetben

Évente hatalmas mennyiségű (milliárd tonna) növényi maradvány bomlik le a víztestekben és a talajban, és ez a bomlás hatalmas tömegű hidrogént fröccsen a légkörbe. Felszabadul a baktériumok által okozott erjedés, égés során is, és az oxigénnel együtt részt vesz a víz körforgásában.

Alkalmazások hidrogénhez

Az elemet az emberiség aktívan használja tevékenységei során, így megtanultuk, hogyan lehet ipari méretekben beszerezni:

Meteorológia, vegyipari termelés;

margarin előállítása;

Rakéták üzemanyagaként (folyékony hidrogén);

Energiaipar elektromos generátorok hűtéséhez;

Fémek hegesztése és vágása.

A hidrogén tömegét szintetikus benzin (az alacsony minőségű üzemanyag minőségének javítására), ammónia, hidrogén-klorid, alkoholok és egyéb anyagok előállítására használják. Az atomenergia aktívan használja izotópjait.

A "hidrogén-peroxid" készítményt széles körben használják a kohászatban, az elektronikai iparban, a cellulóz- és papírgyártásban, a len- és pamutszövetek fehérítésében, hajfestékek és kozmetikumok, polimerek gyártására, valamint a sebek kezelésére szolgáló gyógyászatban.

Ennek a gáznak a „robbanékony” természete halálos fegyverré – hidrogénbombává – válhat. Robbanása hatalmas mennyiségű radioaktív anyag felszabadulásával jár, és minden élőlényre káros.

A folyékony hidrogén és a bőr érintkezése súlyos és fájdalmas fagyási sérülésekkel fenyeget.

A Földön - oxigén, az űrben - hidrogén

Az univerzumban van a legtöbb hidrogén (74 tömegszázalék). Az Ősrobbanás óta megőrizték. A hidrogénnek csak jelentéktelen részének sikerült a csillagokban nehezebb elemmé alakulnia. A Földön a leggyakoribb elem az oxigén (46-47%). Nagy része oxidok, elsősorban szilícium-oxid (SiO 2 ) formájában kötődik meg. A földi oxigén és a szilícium a Nap születése előtt létező hatalmas csillagokból származik. Ezek a csillagok életük végén szupernóvákban robbantak fel, és a bennük képződött elemeket az űrbe dobták. Természetesen a robbanástermékek sok hidrogént és héliumot, valamint szenet tartalmaztak. Ezek az elemek és vegyületeik azonban erősen illékonyak. A fiatal Nap közelében elpárologtak, és a sugárzási nyomás a Naprendszer peremére repítette őket.

A Tejút-galaxis tíz leggyakoribb eleme*

* Tömegtört/millió.

Általános "HIDRÓGÉN" rendszer

én. A hidrogén egy kémiai elem

a) Pozíció a RESP-ben

• sorozatszám №1
• időszak 1
• I. csoport ("A" fő alcsoport)
• relatív tömeg Ar(H)=1
• Latin neve Hydrogenium (víz szülése)

b) A hidrogén elterjedtsége a természetben

A hidrogén kémiai elem.	A földkéregben(litoszféra és hidroszféra) – 1 tömegszázalék (10. hely az összes elem között)
	LÉGKÖR - 0,0001% atomszám szerint
	A világegyetem leggyakoribb eleme – Az összes atom 92%-a (a csillagok és a csillagközi gáz fő alkotóeleme)

Hidrogén - vegyszer elem	A kapcsolatokban	H 2 O - víz(11 tömegszázalék)
		CH 4 - metángáz(25 tömegszázalék)
		szerves anyag(olaj, éghető földgáz és egyebek) Állati és növényi szervezetekben(azaz fehérjék, nukleinsavak, zsírok, szénhidrátok és mások összetételében) Az emberi testbenátlagosan körülbelül 7 kilogramm hidrogént tartalmaz.

c) Hidrogén vegyértéke vegyületekben

II. A hidrogén egy egyszerű anyag (H2)

Nyugta

1. Laboratórium (Kipp-készülék) A) Fémek kölcsönhatása savakkal: Zn+ 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2 só B) Aktív fémek kölcsönhatása vízzel: 2Na + 2H 2 O \u003d 2NaOH + H 2 bázis

2. Ipar · víz elektrolízis email jelenlegi 2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 · Földgázból t, Ni CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2

A hidrogén megtalálása a természetben.

A hidrogén széles körben elterjedt a természetben, tartalma a földkéregben (litoszférában és hidroszférában) 1 tömeg%, atomszám szerint 16%. A hidrogén a Föld legelterjedtebb anyagának - a víznek (11,19 tömeg% hidrogénnek) - része a szenet, olajat, földgázokat, agyagokat, valamint állati és növényi szervezeteket alkotó vegyületekben (vagyis a víz összetételében). fehérjék, nukleinsavak, zsírok, szénhidrátok stb.). A hidrogén szabad állapotban rendkívül ritka, kis mennyiségben megtalálható vulkáni és egyéb földgázokban. A légkörben elhanyagolható mennyiségű szabad hidrogén (atomszám szerint 0,0001%) van jelen. A Föld-közeli térben a hidrogén protonáram formájában alkotja a Föld belső ("proton") sugárzási övét. A hidrogén a legelterjedtebb elem az űrben. Plazma formájában a Nap és a legtöbb csillag tömegének mintegy felét teszi ki, a csillagközi közeg és a gáznemű ködök gázainak nagy részét. A hidrogén számos bolygó légkörében és üstökösökben van jelen szabad H 2 , metán CH 4 , ammónia NH 3 , víz H 2 O és gyökök formájában. Protonfolyam formájában a hidrogén a Nap és a kozmikus sugarak korpuszkuláris sugárzásának része.

A hidrogénnek három izotópja van:
a) könnyű hidrogén - protium,
b) nehéz hidrogén - deutérium (D),
c) szupernehéz hidrogén – trícium (T).

A trícium instabil (radioaktív) izotóp, így a természetben gyakorlatilag nem fordul elő. A deutérium stabil, de nagyon kicsi: 0,015% (az összes földi hidrogén tömegének).

A hidrogén vegyértéke a vegyületekben

A vegyületekben a hidrogén vegyértéket mutatÉN.

A hidrogén fizikai tulajdonságai

Egy egyszerű anyag, a hidrogén (H 2) egy gáz, a levegőnél könnyebb, színtelen, szagtalan, íztelen, t kip \u003d - 253 0 C, a hidrogén vízben oldhatatlan, éghető. A hidrogént a kémcsőből vagy a vízből levegő kiszorításával lehet összegyűjteni. Ebben az esetben a csövet fejjel lefelé kell fordítani.

Hidrogén beszerzése

A laboratóriumban a reakció során hidrogén keletkezik

Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2.

A cink helyett vas, alumínium és néhány más fém, a kénsav helyett néhány más híg savat is használhatunk. A keletkező hidrogént kémcsőbe gyűjtjük vízkiszorításos módszerrel (lásd 10.2 b ábra), vagy egyszerűen egy fordított lombikban (10.2 a ábra).

Az iparban a hidrogént nagy mennyiségben nyerik földgázból (főleg metánból), 800 °C-os vízgőzzel kölcsönhatásba lépve nikkelkatalizátor jelenlétében:

CH 4 + 2H 2 O \u003d 4H 2 + CO 2 (t, Ni)

vagy magas hőmérsékleten vízgőz-szénnel kezelve:

2H 2 O + C = 2H 2 + CO 2. (t)

A tiszta hidrogént a vízből elektromos árammal történő lebontással nyerik (elektrolízisnek kitéve):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2 (elektrolízis).