Un gaz incolor, inodor, inflamabil. Densitatea hidrogenului la conditii normale egal cu 0,09 kg/m3; densitatea aerului - 0,07 kg/m3; putere calorică - 28670 kcal/kg; energie minimă de aprindere - 0,017 mJ. Formează un amestec exploziv cu aerul și oxigenul. Un amestec cu clor (1:1) explodează în lumină; cu fluor hidrogen se conectează cu o explozie în întuneric; amestec cu (2:1) - gaz exploziv. Limite de explozie: de la 4 - 75 vol. %, cu oxigen 4,1 - 96 vol. %.

În ziua în care rezervele sale se vor epuiza, viața în Univers va înceta. Substanța, fără de care viața este imposibilă, „stă” chiar în centrul planetei noastre - în și în jurul nucleului, și de acolo „migrează” spre exterior. Acest gaz este începutul tuturor începuturilor. Numele lui este " hidrogen».
Hidrogen găsite în și în jurul miezului. Urmează mantaua densă. Dar acest gaz migrează liniștit prin masa de rocă. Când Pământul era tânăr, era mult mai mult hidrogen în adâncuri, iar din adâncuri ieșea pe tot Pământul. Când a devenit mai puțin, procesul s-a stabilizat relativ și hidrogen a inceput sa "ie afara" zone speciale, de-a lungul falilor crestelor oceanice.
Desigur, viața modernă pe Pământ a apărut la un anumit potențial de oxigen. Dar, pentru a fi obiectivi, îi datorăm începutul tuturor începuturilor de pe planeta noastră hidrogen. Ciclul dinamic al hidrogenului, procesul de intrare a acestuia din intestinele Pământului, și nu carbonul, așa cum se credea anterior, a devenit sursa originii vieții pe Pământ.

Hidrogenul și Universul

De obicei, pentru a sublinia semnificația unui anumit element, ei spun: dacă nu ar fi fost acolo, atunci s-ar fi întâmplat așa și așa. Dar, de regulă, acesta nu este altceva decât un dispozitiv retoric. Dar hidrogen ar putea într-o zi să nu devină, pentru că arde continuu în măruntaiele stelelor, transformându-se în inert.
Hidrogenul este cel mai abundent element din spațiu. Reprezintă aproximativ jumătate din masa Soarelui și a majorității celorlalte stele. Se găsește în nebuloasele de gaz, în gazul interstelar și face parte din stele. În adâncurile stelelor are loc transformarea nucleelor ​​atomice hidrogenîn nucleele atomilor de heliu. Acest proces are loc cu eliberarea de energie; Pentru multe stele, inclusiv Soarele, servește drept sursă principală de energie.
În fiecare secundă, Soarele emite energie echivalentă a patru milioane de tone de masă în spațiu. Această energie este creată în timpul fuziunii a patru nuclee hidrogen, protoni, în nucleu. „Arderea” unui gram de protoni eliberează de douăzeci de milioane de ori mai multă energie decât arderea unui gram cărbune. Nimeni nu a observat vreodată o astfel de reacție pe Pământ: ea are loc la o temperatură și presiune care există doar în adâncurile stelelor și care nu au fost încă stăpânite de oameni.
O putere echivalentă cu o pierdere de masă de patru milioane de tone în fiecare secundă este imposibil de imaginat: chiar și cu cea mai puternică explozie termonucleară, doar aproximativ un kilogram de materie este transformat în energie. Cu toate acestea, viteza procesului, de ex. numărul de nuclee hidrogen, transformându-se în nuclee de heliu într-un metru cub într-o secundă, este mic. Prin urmare, cantitatea de energie eliberată pe unitatea de timp pe unitatea de volum este mică. Astfel, se dovedește că puterea specifică a Soarelui este neglijabilă - mult mai mică decât puterea unui astfel de „dispozitiv generator de căldură” ca o persoană însuși! Iar calculele arată că Soarele va continua să strălucească neîncetat timp de cel puțin încă treizeci de miliarde de ani. Suficient pentru viața noastră.

Nașterea apei

S-a descoperit hidrogenulîn prima jumătate a secolului al XVI-lea de către medicul și naturalistul german Paracelsus. În lucrările chimiștilor din secolele XVI-XVIII. S-a menționat „gazul inflamabil” sau „aerul inflamabil”, care, în combinație cu gazul obișnuit, producea amestecuri explozive. S-a obtinut actionand asupra anumitor metale (fier, zinc, staniu) cu solutii diluate de acizi - sulfuric si clorhidric.
Primul om de știință care a descris proprietățile acestui gaz a fost savantul englez Henry Cavendish. El i-a determinat densitatea și a studiat arderea în aer, dar aderarea la teoria flogistului* l-a împiedicat pe cercetător să înțeleagă esența proceselor care au loc.
În 1779 Antoine Lavoisier a primit hidrogen la descompunerea apei, trecându-și vaporii printr-un tub de fier înroșit. Lavoisier a demonstrat, de asemenea, că atunci când „aerul combustibil” interacționează cu oxigenul, se formează apă, iar gazele reacționează într-un raport volumetric de 2:1. Acest lucru a permis omului de știință să determine compoziția apei - H2O. Lavoisier și colegii săi au derivat numele elementului – ​​Hydrogenium – din cuvintele grecești „gidor” - apă și „gennao” - eu nasc. nume rusesc "hidrogen" a fost propus de chimistul M.F Soloviev în 1824 - prin analogie cu „oxigenul” lui Lomonosov.
Hidrogen- un gaz incolor, insipid si inodor, usor solubil in apa. Este de 14,5 ori mai ușor decât aerul - cel mai ușor dintre gaze. De aceea hidrogen Obișnuiau să umple baloane și dirijabile. La o temperatură de -253°C, hidrogenul se lichefiază. Acest lichid incolor este cel mai ușor dintre toate cunoscute: 1 ml cântărește mai puțin de o zecime de gram. La -259°C, hidrogenul lichid îngheață, transformându-se în cristale incolore.
Molecule H2 atât de mici încât pot trece cu ușurință nu numai prin pori mici, ci și prin metale. Unele dintre ele, cum ar fi nichelul, pot absorbi număr mare hidrogenși ține-l în formă atomică în golurile rețelei cristaline. Folia de paladiu încălzită la 250°C trece liber hidrogen; Acesta este folosit pentru a-l curăța temeinic de alte gaze.
Cu solubilitate hidrogenîn metale este legată de capacitatea sa de a difuza prin metale. În plus, fiind cel mai ușor gaz, hidrogen are cea mai mare rată de difuzie: moleculele sale se răspândesc mai repede decât moleculele tuturor celorlalte gaze din mediul unei alte substanțe și trec prin diferite tipuri de partiții.
Hidrogen- substanta activa care intra usor in reactii chimice. Când arde, se eliberează multă căldură, iar singurul produs de reacție este apa: 2H2 + O2 = 2H2O. Se poate doar visa la un astfel de combustibil ecologic!
Astăzi (deși în cantități limitate deocamdată) mașini cu hidrogen motoare. Acesta este BMW Hydrogen 7, care folosește combustibil lichid ca combustibil. hidrogen; un autobuz Mercedes Citaro și o mașină de pasageri Mazda RX-8 Hydrogen, care funcționează simultan cu benzină și hidrogen. Boeing dezvoltă o aeronavă fără pilot mare altitudineşi durata zborului (High Altitude Long Endurance (HALE). Aeronava este echipată cu hidrogen motor fabricat de Ford Motor Company. Cu toate acestea, dezvoltarea hidrogen sectorul energetic este îngreunat de gradul ridicat de risc atunci când se lucrează cu acest gaz, precum și de dificultățile de stocare a acestuia.

O experiență care aproape că ți-a costat viața

Cu oxigen din aer hidrogen formează un amestec exploziv – gaz exploziv. Prin urmare, atunci când lucrați cu hidrogen trebuie avută o grijă deosebită. Curat hidrogen arde aproape silențios, iar atunci când este amestecat cu aer produce o caracteristică bubuitură puternică. O explozie de gaz detonant într-o eprubetă nu reprezintă un pericol pentru experimentator, dar poate apărea rănire gravă dacă se folosește un balon cu fund plat sau un recipient gros de sticlă.
Hidrogen are o dublă natură chimică, prezentând atât proprietăți oxidante, cât și reducătoare. În majoritatea reacțiilor, acesta acționează ca un agent reducător, formând compuși în care starea sa de oxidare este +1. Dar în reacțiile cu metale active acționează ca un agent de oxidare: starea sa de oxidare în compușii cu metale este -1.
Astfel, renunțând la un electron, hidrogen prezintă asemănare cu metalele din primul grup al tabelului periodic și prin adăugarea unui electron, cu nemetale din grupa a șaptea. De aceea hidrogen V tabel periodic de obicei plasate fie în prima grupă și în același timp între paranteze în a șaptea, fie în a șaptea grupă și între paranteze în prima.

Utilizarea și producerea hidrogenului

Folosit hidrogenîn producerea de metanol, clorură de hidrogen, pentru hidrogenarea grăsimilor vegetale (în producerea margarinei), și pentru recuperarea metalelor (molibden, wolfram, indiu) din oxizi. Metalele și aliajele refractare sunt sudate și tăiate folosind o flacără hidrogen-oxigen (3000°C). Lichid hidrogen servește drept combustibil pentru rachete.
În timpul hidrogenării cărbunelui și petrolului, sărac hidrogen combustibilii de calitate scăzută sunt transformați în alții de înaltă calitate.
Hidrogen folosit pentru a răci generatoare puternice de curent electric, iar izotopii săi sunt folosiți în energia nucleară.
În industrie, hidrogenul este produs prin electroliza soluțiilor apoase de săruri (de exemplu, NaCl, Na2CO4), precum și în timpul conversiei combustibililor solizi și gazoși - cărbune și gaz natural. Procesele de conversie au loc la o temperatură de aproximativ 1000°C în prezența catalizatorilor. Amestecul de gaz rezultat se numește gaz de sinteză.

Aproape fiecare dulap de medicamente de acasă conține o sticlă cu soluție de peroxid de 3%. hidrogen H2O2. Este folosit pentru dezinfectarea rănilor și oprirea sângerării.

În funcție de scop, tehnic hidrogen Disponibil în formă comprimată și necomprimată în două mărci:

Hidrogen gazos de gradul „A”- utilizat în domeniul electronic, farmaceutic, industriile chimice, în metalurgia pulberilor: pentru depunerea de compuși refractari din oxizi metalici; la sinterizarea produselor din materiale pulverulente care conțin crom și oțel inoxidabil.
- folosit in industria energetica, electronica, chimica, metalurgia neferoasa, industria farmaceutica.

Agențiile spațiale și companiile private dezvoltă deja planuri pentru a trimite oameni pe Marte în următorii câțiva ani, ducând în cele din urmă la colonizarea acestuia. Și odată cu creșterea numărului de planete asemănătoare Pământului descoperite în jurul stelelor din apropiere, călătoriile spațiale pe distanțe lungi devin din ce în ce mai relevante.

Cu toate acestea, nu este ușor pentru oameni să supraviețuiască în spațiu pentru perioade lungi de timp. Una dintre provocările majore ale zborului spațial pe distanțe lungi este transportul suficient de oxigen pentru ca astronauții să respire și suficient combustibil pentru a opera electronice complexe. Din păcate, practic nu există oxigen în spațiu, așa că trebuie să fie stocat pe Pământ.

Dar o nouă cercetare publicată în Nature Communications arată că este posibil să se producă hidrogen (pentru combustibil) și oxigen (pentru respirație) din apă folosind doar material semiconductor, lumina soarelui (sau lumina stelelor) și imponderabilitate, făcând călătoriile pe distanțe lungi mai fezabile.

Folosind resursa nelimitată a Soarelui pentru a ne alimenta viata de zi cu zi- una dintre cele mai globale provocări de pe Pământ. Pe măsură ce ne îndepărtăm încet de petrol și îndreptăm spre surse de energie regenerabilă, cercetătorii sunt interesați de posibilitatea utilizării hidrogenului ca combustibil. Cel mai bun mod a face acest lucru ar însemna separarea apei (H2O) în componentele sale: hidrogen și oxigen. Acest lucru este posibil folosind un proces cunoscut sub numele de electroliză, care implică trecerea unui curent prin apă care conține un electrolit solubil (cum ar fi sarea - aproximativ traducere). Ca rezultat, apa se descompune în atomi de oxigen și hidrogen, fiecare eliberat la propriul electrod.

Electroliza apei.

Deși această metodă este posibilă din punct de vedere tehnic și este cunoscută de secole, încă nu este ușor disponibilă pe Pământ, deoarece avem nevoie de mai multă infrastructură legată de hidrogen - cum ar fi stațiile de alimentare cu hidrogen.

Hidrogenul și oxigenul obținute din apă în acest mod pot fi, de asemenea, folosite ca combustibil în nava spatiala. Lansarea unei rachete cu apă ar fi de fapt mult mai sigură decât lansarea ei cu combustibil suplimentar și oxigen la bord, deoarece amestecul ar putea fi exploziv într-un accident. Acum, în spațiu, tehnologia specială va putea separa apa în hidrogen și oxigen, care, la rândul lor, pot fi folosite pentru a menține respirația și funcționalitatea electronicii (de exemplu, folosind celule de combustibil).

Există două opțiuni pentru aceasta. Una este electroliza, ca pe Pământ, folosind electroliți și celule solare pentru a produce curent. Dar, din păcate, electroliza este un proces foarte consumator de energie, iar energia din spațiu își valorează deja greutatea în aur.

O alternativă este utilizarea fotocatalizatorilor, care funcționează prin absorbția fotonilor de către un material semiconductor plasat în apă. Energia fotonului „doarce” un electron din material, lăsând o „găură” în el. Un electron liber poate interacționa cu protonii din apă pentru a forma atomi de hidrogen. Între timp, „gaura” poate absorbi electroni din apă pentru a forma protoni și atomi de oxigen.



Procesul de fotocataliză în condiții terestre și în microgravitație (de un milion de ori mai puțin decât pe Pământ). După cum se poate observa, în al doilea caz numărul de bule de gaz care apar este mai mare.

Acest proces poate fi inversat. Hidrogenul și oxigenul pot fi recombinate (combinate) folosind o pilă de combustie, rezultând returnarea energiei solare cheltuită pentru fotocataliză și formarea apei. Astfel, această tehnologie este adevărata cheie pentru călătoriile în spațiul profund.

Procesul care utilizează fotocatalizatori este cea mai buna varianta pentru călătorii în spațiu, deoarece echipamentul cântărește mult mai puțin decât cel necesar pentru electroliză. În teorie, lucrul cu el în spațiu este, de asemenea, mai ușor. Acest lucru se datorează parțial faptului că intensitatea lumina soareluiîn afara atmosferei Pământului este semnificativ mai mare, deoarece în aceasta din urmă o parte destul de mare a luminii este absorbită sau reflectată în drum spre suprafață.

Într-un nou studiu, oamenii de știință resetează întreaga funcționare configurație experimentală pentru fotocataliză dintr-un turn de 120 de metri înălțime, creând condiții numite microgravitație. Pe măsură ce obiectele cad pe Pământ în cădere liberă, efectul gravitației scade (dar gravitația în sine nu dispare, motiv pentru care se numește microgravitație, nu fără gravitație - aproximativ traducere), deoarece nu există forțe care să compenseze gravitația Pământului - astfel, în timpul căderii, sunt create condiții în instalație ca pe ISS.

Configurare experimentală și proces experimental.

Cercetătorii au reușit să demonstreze că în astfel de condiții este într-adevăr posibil să se desprindă apa. Cu toate acestea, deoarece acest proces produce gaz, se formează bule în apă. O sarcină importantă este de a scăpa de bulele de material catalizator, deoarece acestea interferează cu procesul de creare a gazului. Pe Pământ, gravitația face ca bulele să plutească la suprafață (apa din apropierea suprafeței este mai densă decât bulele, permițându-le să plutească la suprafață), eliberând spațiu la catalizator pentru a se forma alte bule.

În gravitate zero, acest lucru este imposibil, iar bulele de gaz rămân pe sau în apropierea catalizatorului. Cu toate acestea, oamenii de știință au ajustat forma catalizatorului la scară nanometrică, creând zone piramidale în care o bula s-ar putea rupe cu ușurință din vârful piramidei și ar putea intra în apă fără a interfera cu formarea de noi bule.

Dar rămâne o problemă. În absența gravitației, bulele vor rămâne în lichid chiar dacă au fost forțate să părăsească catalizatorul. Gravitația permite gazului să scape cu ușurință din lichid, ceea ce este esențial pentru utilizarea hidrogenului pur și a oxigenului. Fără gravitație, nicio bule de gaz nu plutește la suprafață și se separă de lichid - în schimb, se formează echivalentul spumei.

Acest lucru reduce dramatic eficiența procesului prin blocarea catalizatorilor sau electrozilor. Soluțiile de inginerie în jurul acestei probleme vor fi esențiale implementare cu succes tehnologie în spațiu - o soluție posibilă este rotirea instalației: în acest fel, forțele centrifuge vor crea gravitație artificială. Dar, cu toate acestea, datorită acestei noi cercetări, suntem cu un pas mai aproape de zborul spațial uman de lungă durată.

Hidrogenul (H) este foarte ușor element chimic, cu un conținut de 0,9% în greutate în scoarța terestră, și 11,19% în apă.

Caracteristicile hidrogenului

Este primul dintre gazele în ușurință. În condiții normale, este insipid, incolor și absolut inodor. Când intră în termosferă, zboară în spațiu datorită greutății sale reduse.

În întregul univers, este cel mai numeros element chimic (75% din masa totală a substanțelor). Atât de mult încât multe stele spațiul cosmic consta în întregime din ea. De exemplu, Soarele. Componenta sa principală este hidrogenul. Iar căldura și lumina sunt rezultatul eliberării de energie atunci când nucleele unui material se îmbină. De asemenea, în spațiu există nori întregi ai moleculelor sale de diferite dimensiuni, densități și temperaturi.

Proprietăți fizice

Temperatura ridicată și presiunea îi schimbă semnificativ calitățile, dar când conditii normale El:

Are o conductivitate termică ridicată în comparație cu alte gaze,

Netoxic și slab solubil în apă,

Cu o densitate de 0,0899 g/l la 0°C și 1 atm.,

Se transformă în lichid la o temperatură de -252,8°C

Devine tare la -259,1°C.,

Căldura specifică de ardere 120.9.106 J/kg.

Necesar pentru a se transforma în stare lichidă sau solidă hipertensiune arterială si foarte temperaturi scăzute. În stare lichefiată, este fluid și ușor.

Proprietăți chimice

Sub presiune și la răcire (-252,87 grade C), hidrogenul capătă o stare lichidă, care este mai ușoară în greutate decât orice analog. Ocupă mai puțin spațiu în el decât în ​​formă gazoasă.

Este un nemetal tipic. În laboratoare, este produs prin reacția metalelor (cum ar fi zincul sau fierul) cu acizi diluați. În condiții normale este inactiv și reacționează numai cu nemetale active. Hidrogenul poate separa oxigenul de oxizi și poate reduce metalele din compuși. Ea și amestecurile sale formează legături de hidrogen cu anumite elemente.

Gazul este foarte solubil în etanol și în multe metale, în special paladiu. Argintul nu îl dizolvă. Hidrogenul poate fi oxidat în timpul arderii în oxigen sau în aer și atunci când interacționează cu halogenii.

Când se combină cu oxigenul, se formează apă. Dacă temperatura este normală, atunci reacția decurge lent dacă este peste 550°C, explodează (se transformă în gaz detonant).

Găsirea hidrogenului în natură

Deși există mult hidrogen pe planeta noastră, formă pură nu e usor de gasit. Puțin poate fi găsit în timpul erupțiilor vulcanice, în timpul producției de petrol și acolo unde materia organică se descompune.

Mai mult de jumătate din cantitatea totală se află în compoziția cu apă. De asemenea, este inclus în structura uleiului, diferitelor argile, gaze inflamabile, animale și plante (prezența în fiecare celulă vie este de 50% din numărul de atomi).

Ciclul hidrogenului în natură

În fiecare an, o cantitate colosală (miliarde de tone) de reziduuri vegetale se descompune în corpurile de apă și sol, iar această descompunere eliberează o masă uriașă de hidrogen în atmosferă. De asemenea, este eliberat în timpul oricărei fermentații cauzate de bacterii, ardere și, împreună cu oxigenul, participă la ciclul apei.

Aplicații cu hidrogen

Elementul este folosit activ de omenire în activitățile sale, așa că am învățat să-l obținem la scară industrială pentru:

Meteorologie, producție chimică;

producția de margarină;

Ca combustibil pentru rachete (hidrogen lichid);

Industria energiei electrice pentru racirea generatoarelor electrice;

Sudarea si taierea metalelor.

O mulțime de hidrogen este utilizat în producția de benzină sintetică (pentru a îmbunătăți calitatea combustibilului de calitate scăzută), amoniac, acid clorhidric, alcooli și alte materiale. Energie nuclearăîși folosește în mod activ izotopii.

Medicamentul „peroxid de hidrogen” este utilizat pe scară largă în metalurgie, industria electronică, producția de celuloză și hârtie, pentru albirea țesăturilor de in și bumbac, pentru producția de vopsele de păr și cosmetice, polimeri și în medicină pentru tratamentul rănilor.

Natura „explozivă” a acestui gaz poate deveni o armă mortală - bombă cu hidrogen. Explozia sa este însoțită de eliberarea unei cantități uriașe de substanțe radioactive și este distructivă pentru toate ființele vii.

Contactul hidrogenului lichid și pielea poate provoca degerături severe și dureroase.

Pe Pământ - oxigen, în spațiu - hidrogen

Universul conține cel mai mult hidrogen (74% din masă). S-a păstrat de atunci big bang. Doar o mică parte din hidrogen a reușit să se transforme în elemente mai grele în stele. Pe Pământ, cel mai abundent element este oxigenul (46–47%). Cea mai mare parte este legată sub formă de oxizi, în principal oxid de siliciu (SiO2). Oxigenul și siliciul Pământului au provenit din stele masive care au existat înainte de nașterea Soarelui. La sfârșitul vieții, aceste stele au explodat în supernove și au ejectat în spațiu elementele pe care le-au format. Desigur, produsele de explozie au conținut mult hidrogen și heliu, precum și carbon. Cu toate acestea, aceste elemente și compușii lor sunt foarte volatili. Aproape de tânărul Soare, acestea s-au evaporat și au fost expulzate de presiunea radiației până la periferia Sistemului Solar.

Cele mai comune zece elemente din galaxia Calea Lactee*

* Fracție de masă pe milion.

Schema de generalizare „HIDROGEN”

eu. Hidrogenul este un element chimic

a) Poziția în PSHE

• numărul de serie nr. 1
• perioada 1
• grupa I (subgrupa principală „A”)
• masa relativă Ar(H)=1
• Nume latin Hydrogenium (nașterea apei)

b) Prevalența hidrogenului în natură

Hidrogenul este un element chimic.	ÎN scoarta terestra (litosferă și hidrosferă) – 1% din greutate (locul 10 la toate elementele)
	ATMOSFERĂ - 0,0001% din numărul de atomi
	Cel mai comun element din univers – 92% din toți atomii (principalul constituent al stelelor și al gazului interstelar)

Hidrogenul este o substanță chimică element	În conexiuni	H2O - apă(11% din greutate)
		CH 4 – gaz metan(25% din greutate)
		Materia organică(ulei, gaze naturale inflamabile și altele) În organismele animale și vegetale(adică, ca parte a proteinelor, acizi nucleici, grăsimi, carbohidrați și altele) În corpul umanîn medie conține aproximativ 7 kilograme de hidrogen.

c) Valenţa hidrogenului în compuşi

II. Hidrogenul este o substanță simplă (H2)

Chitanță

1. Laborator (aparatul Kipp) A) Interacțiunea metalelor cu acizii: Zn+ 2HCI = ZnCI2 + H2 sare B) Interacțiune metale active cu apa: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 baza

2. Industria · Electroliza apei e-mail actual 2H20 = 2H2 + O2 · Din gaze naturale t,Ni CH4 + 2H20=4H2 +CO2

Găsirea hidrogenului în natură.

Hidrogenul este larg răspândit în natură; conținutul său în scoarța terestră (litosferă și hidrosferă) este de 1% din masă și 16% din numărul de atomi. Hidrogenul face parte din cea mai comună substanță de pe Pământ - apa (11,19% din hidrogen în masă), în compoziția compușilor care formează cărbunele, petrolul, gazele naturale, argilele, precum și organismele animale și vegetale (adică în compoziția proteinelor, acizilor nucleici, grăsimilor, carbohidraților și altele). Hidrogenul este extrem de rar în stare liberă; se găsește în cantități mici în gazele vulcanice și alte gaze naturale. Cantități minore de hidrogen liber (0,0001% din numărul de atomi) sunt prezente în atmosferă. În spațiul apropiat al Pământului, hidrogenul sub forma unui flux de protoni formează centura de radiație internă („protoni”) a Pământului. În spațiu, hidrogenul este cel mai abundent element. Sub formă de plasmă, reprezintă aproximativ jumătate din masa Soarelui și a majorității stelelor, cea mai mare parte a gazelor din mediul interstelar și a nebuloaselor gazoase. Hidrogenul este prezent în atmosfera unui număr de planete și în comete sub formă de H2 liber, metan CH4, amoniac NH3, apă H2O și radicali. Sub forma unui flux de protoni, hidrogenul face parte din radiația corpusculară a Soarelui și razele cosmice.

Există trei izotopi ai hidrogenului:
a) hidrogen ușor - protiu,
b) hidrogen greu – deuteriu (D),
c) hidrogen supergreu – tritiu (T).

Tritiul este un izotop instabil (radioactiv), deci practic nu se găsește niciodată în natură. Deuteriul este stabil, dar este foarte mic: 0,015% (din masa întregului hidrogen terestru).

Valenta hidrogenului in compusi

În compuși, hidrogenul prezintă valență eu.

Proprietățile fizice ale hidrogenului

Substanța simplă hidrogen (H 2) este un gaz, mai ușor decât aerul, incolor, inodor, insipid, punct de fierbere = – 253 0 C, hidrogenul este insolubil în apă, inflamabil. Hidrogenul poate fi colectat prin deplasarea aerului dintr-o eprubetă sau apă. În acest caz, eprubeta trebuie întoarsă cu susul în jos.

Producția de hidrogen

În laborator, hidrogenul este produs ca rezultat al reacției

Zn + H2S04 = ZnS04 + H2.

În loc de zinc, puteți folosi fier, aluminiu și alte metale, iar în loc de acid sulfuric, puteți folosi alți acizi diluați. Hidrogenul rezultat este colectat într-o eprubetă prin deplasarea apei (vezi Fig. 10.2 b) sau pur și simplu într-un balon răsturnat (Fig. 10.2 a).

În industrie, hidrogenul este produs în cantități mari din gazul natural (în principal metan) prin reacția acestuia cu vaporii de apă la 800 °C în prezența unui catalizator de nichel:

CH4 + 2H2O = 4H2 +CO2 (t, Ni)

sau tratați cărbunele la temperatură ridicată cu vapori de apă:

2H2O + C = 2H2 + CO2. (t)

Hidrogenul pur se obține din apă prin descompunerea acesteia șoc electric(supus electrolizei):

2H2O = 2H2 + O2 (electroliza).