Wechselwirkung mit Wasser bilden Alkali; c) passiv, inaktiv; b) bei der Wechselwirkung mit Metallen bilden sie Salze; G) typische Metalle; 2. Ein Metall, das zur Erzeugung von Wasserstoff verwendet werden kann (durch Reaktion mit Wasser bei n.a.): a) Zn; b) Magnesium; c) Gold; d) Hg; e)K; 3. Oxide und Hydroxide, die sowohl mit Säuren als auch mit Laugen reagieren können, heißen: a) amphoter b) sauer c) basisch 4. Von links nach rechts in Punkten metallische Eigenschaften: a) erhöhen b) schwächen c) bleiben unverändert 5 Seitenelement-Untergruppen VII. Gruppe: a) Chlor b) Phosphor c) Mangan d) Francium 6. Die Ladung des Atomkerns wird bestimmt: a) durch die Nummer der Periode b) durch die Gruppennummer c) durch die laufende Nummer 7. Dasselbe in der Struktur der Atome der Elemente mit den Seriennummern 17 und 35: a ) gesamt Elektronen; c) Menge elektronische Wasserwaagen; d) die Anzahl der Elektronen im letzten Energieniveau; b) die Anzahl der Neutronen; 8. Artikel mit elektronische Formel 1s22s2p63s2p4: a) Kohlenstoff; b) Schwefel; c) Chlor; d) Natrium; 9. Das Kohlenstoffatom hat eine elektronische Formel: a) 1s22s22p3 b) 1s22s2 c) 1s22s22p2 10. Welches Elementatom hat die folgende Struktur des letzten Energieniveaus ... 3s23p5: a) Phosphor; b) Fluor; c) Chlor; d) Magnesium; 11. Die Anzahl der ungepaarten Elektronen in der Elektronenhülle des Elements Nr. 19: a) 1; b) 2; um 3; d) 4; 12. Seriennummer des Elements, dessen Atome das höchste Oxid vom Typ RO3 bilden können: a) Nr. 11 (Natrium); b) Nr. 14 (Silizium); c) Nr. 16 (Schwefel); 13. Ein Element mit der elektronischen Formel 1s22s22p63s23p5 bildet ein flüchtiges Element Wasserstoffverbindung Typ: a) RH4; b) RH3; c) H2R; d) HR; 14. Das Volumen von 3 Mol Wasserstoff bei normale Bedingungen: a) 22,4 l; b) 44,8 Liter; c) 67,2 l; d) 89,6 Liter; e) 112 Liter; 15. Element der vierten Periode, befindet sich in sekundäre Untergruppe; Oxid und Hydroxid weisen amphoteren Charakter auf. Dieses Element bildet Oxide vom Typ RO und Hydroxide R(OH)2. a) Magnesium b) Calcium c) Zink d) Kohlenstoff 16. Höchstwertigkeit von Silizium: a) IV b) V c) VI d) VII 17. Mindestwertigkeit von Selen (Nr. 34): a) I b) II c ) III d ) IV 18. Molekulare Masse Salz, das durch die Wechselwirkung von zwei erhalten wird höhere Oxide Elemente mit der Atomkonfiguration in ihnen, 1s22s22p63s23p64s1 bzw. 1s22s22p3 ist gleich: a) 85; b) 111; c) 63; d) 101; e) 164; 19. Produkt "X", das durch Umwandlungen erhalten wird: Al-Salz Al (OH) 3 X a) Al Cl3 b) Al H3 c) Na Al O2 d) Al e) Al2O3 20. Die Summe der Koeffizienten in der Reaktionsgleichung, deren Schema H2S + O2 → SO2 + H2O a) 5; b) 6; um 7; d) 8; e) 9; 21. Molmasse Magnesiumoxid (in g/mol): a) 24; b) 36; c) 40; d) 80; e) 82; 22. Die Anzahl der Mole Eisenoxid (III), die 800 g ausmachen diese Verbindung: a) 1; b) 2; um 3; d) 4; e) 5; 23. Bei der Verbrennung von 8 g CH4-Methan wurden 401 kJ Wärme freigesetzt. Berechnen Sie die thermische Wirkung (Q) der chemischen Reaktion CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (g) + Q: a) + 401 kJ; b) + 802 kJ; c) - 802 kJ; d) + 1604 kJ; e) - 1604 kJ; 24. Unter normalen Bedingungen nehmen 128 g Sauerstoff folgendes Volumen ein: a) 11,2 l; b) 22,4 l; c) 44,8 l; d) 67,2 l; e) 89,6 Liter; 25. Massenanteil Wasserstoff in der SiH4-Verbindung ist: a) 30 %; b) 12,5 %; c) 40 %; d) 60 %; e) 65 %; 26. Der Massenanteil von Sauerstoff in der EO2-Verbindung beträgt 50 %. Der Name des Elements E in der Verbindung: a) Stickstoff; b) Titan; c) Schwefel; d) Selen; e) Kohlenstoff; 27. Die Anzahl der Mole Eisenoxid (III), die mit 44,8 Liter Wasserstoff (n.o.) wechselwirken: a) 0,67 Mol; b) 2mol; c) 0,3 mol; d) 0,4 mol; e) 5mol; 28. Gewicht von Salzsäure erforderlich, um 44,8 Liter Wasserstoff (n.o.) zu erhalten (Mg + 2HCl = MgCl2 + H2): a) 146 g; b) 73g; c) 292 g; d) 219 g; e) 20 g; 29. Salzmasse in 400 g 80 %iger Natriumchloridlösung: a) 146 g; b) 320 g; c) 210 g; d) 32g; e) 200 g; 30. Die Salzmasse, die durch die Wechselwirkung von Kaliumhydroxid mit 300 g einer 65% igen Lösung von Orthophosphorsäure gebildet wird: a) 422 g; b) 196g; c) 360 g; d) 435 g; e) 200 g;

Wasserstoff ist das einfachste aller Elemente und auch das in der Natur am häufigsten vorkommende. Ältere Schüler wissen bereits, dass sich die Reaktionen von Metallen wie Magnesium und Zink mit verdünnen anorganische Säuren zur Bildung von Wasserstoff führen. Sie kennen auch den Wasserstoffgastest mit dem charakteristischen „Plopp“. Wasserstoff ist in den Formeln am meisten enthalten einfache Verbindungen, mit denen das Chemiestudium in der Schule beginnt, wie Wassermethan Schwefelsäure Ammoniak und Ethanol

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende Element im Universum. Durch bestehende Schätzungen Wasserstoff macht über 90 % der Atome und etwa 75 % der Masse des Universums aus. Unter den auf der Erde vorkommenden Elementen ist Wasserstoff das neunthäufigste. Es macht 0,76 % der Masse der Erde aus und kommt in fast ebenso vielen vor verschiedene Verbindungen wie Kohlenstoff. Die meisten wichtige Verbindung Der natürlich vorkommende Wasserstoff ist Wasser. Wasserstoff kommt auch in organischen Verbindungen wie Kohle und Öl vor.

Wasserstoff ist nicht nur eines der häufigsten Elemente, sondern unterscheidet sich auch in einer Reihe chemischer und physikalischer Eigenschaften völlig von allen anderen Elementen. Darüber hinaus bildet es eine besondere Reihe von Verbindungen. Es ist das einzige Element, für das eine einzigartige Sorte benannt ist. chemische Bindung(siehe Abschnitt 2.1). Es gibt Konzepte wie H-Bombe(siehe Abschnitt 1.3), ein Wasserstoffbakterium und sogar Wasserstoff Energie(siehe unten).

Wasserstoffbakterien können Energie erzeugen, indem sie Wasserstoff zu Wasser oxidieren. Diese Energie wird von Wasserstoffbakterien benötigt, um Kohlendioxid aufzunehmen. Unter bestimmten Bedingungen sind sie auch in der Lage, bestimmte organische Verbindungen zu oxidieren.

Wasserstoff ist das einzige Element, das ein brennbares Gas ist. Deshalb nannte ihn der flämische Chemiker J. B. Van Helmont (1579-1644), der Wasserstoff als erster isolierte, „brennbares Gas“. Unter Laborbedingungen wurde Wasserstoff zuerst von T. Mayern und später (1672) von R. Boyle durch Einwirkung einer Säure auf Eisen gewonnen. 1766 wurde Wasserstoff vom englischen Chemiker und Physiker G. Cavendish sorgfältig untersucht, der ihn „brennbare Luft“ nannte. Der Name „Wasserstoff“ wurde von Lavoisier eingeführt, der den lateinischen Begriff „Wasserstoff“ daraus bildete Griechische Wörter„Hydro“ (Wasser) und „Gene“ (gebären).

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794)

Lavoisier gilt als Gründer moderne Chemie. Sein wichtigster Beitrag zur Chemie liegt im Sturz der irrigen Phlogiston-Theorie. Nach dieser Theorie bestehen alle brennbaren Substanzen aus zwei Komponenten - Phlogiston und Scale. Beim Verbrennen einer brennbaren Substanz verliert diese Phlogiston und verwandelt sich in Kalk („Asche“ oder „Kalk“). Lavoisier zeigte experimentell, dass Sauerstoff aus der Luft am Verbrennungsprozess teilnimmt. Er stellte auch die Rolle des Sauerstoffs bei der Atmung fest und begann erstmals, zwischen Elementen und Verbindungen zu unterscheiden.

Antoine Lavoisier (nach einem Gemälde von Talstrup).

Die Struktur des Wasserstoffatoms

Das Wasserstoffatom hat die einfachste Struktur: Es besteht aus einem Kern, der ein Proton ist, und einem Elektron, das sich im ls-Orbital befindet, das den Kern umgibt (siehe Abschnitt 1.2). Eine solche einfache Struktur verursacht viele Einzigartige Eigenschaften Wasserstoff. Erstens hat das Wasserstoffatom nur eine Valenz Elektronenhülle. Daher ist sein einziges Elektron nicht vor der Wirkung der Ladung des Kerns durch innere Elektronen abgeschirmt. Zweitens dies Außenhülle Es reicht aus, nur ein Elektron zu gewinnen oder zu verlieren, um einen stabilen Zustand zu erreichen elektronische Konfiguration. Da das Wasserstoffatom schließlich nur aus einem Elektron und einem Proton besteht, ist es sehr klein. Tatsächlich sind sein kovalenter Radius (0,029 nm) und sein Van-der-Waals-Radius (0,12 nm) gleich Mindestwerte unter allen Elementen (siehe Abschnitt 2.2). Diese Merkmale erklären viele charakteristische Eigenschaften Wasserstoff und seine Sonderstellung in Periodensystem.

Stellung im Periodensystem

Da das Wasserstoffatom sein einzelnes Elektron verliert, bildet es eine einfach geladene positives Ion, wird dieses Element an der Spitze der Gruppe 1 im Periodensystem platziert. Allerdings kann Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen erhalten werden

Tabelle 12.1. Ionisationsenergien von Wasserstoff, Lithium und Natrium

Tabelle 12.2. Elektronenaffinität von Wasserstoff, Fluor und Chlor

Tabelle 12.3. Mittlere Bindungsenthalpien in Wasserstoff-, Fluor- und Chlormolekülen

metallischen Eigenschaften (siehe Abb. 2.15), erkennt es unter normalen Bedingungen nur nichtmetallische Eigenschaften. Ein Vergleich seiner Ionisationsenergie mit der Ionisationsenergie von Lithium und Natrium (Tab. 12.1) zeigt, dass sich Wasserstoff stark von den anderen Elementen der Gruppe I unterscheidet Alkali Metalle.

Auch das Wasserstoffatom ist in der Lage, wenn auch mit Schwierigkeiten, ein Elektron zu binden und ein Ion zu bilden, wodurch es den Anschein hat, dass es zusammen mit den Halogenen an die Spitze der Gruppe VII gestellt werden kann. Allerdings ist Wasserstoff kein p-Element, und ein Vergleich seiner Elektronenaffinität (siehe Abschnitt 2.1) mit der Elektronenaffinität von Fluor und Chlor (Tab. 12.2) zeigt, dass es nicht zur Gruppe VII gehört.

Wir stellen auch fest, dass, obwohl Wasserstoff, wie Halogene, zweiatomige Moleküle bildet, die Bindung im Wasserstoffmolekül viel stärker ist als in den Molekülen von Fluor oder Chlor. Dies kann durch Vergleich ihrer Bindungsenthalpien (siehe Abschnitt 5.3) verifiziert werden, die in der Tabelle angegeben sind. 12.3.

Das häufigste chemische Element im Universum ist Wasserstoff. Das ist eine Art Ausgangspunkt, denn im Periodensystem steht es Ordnungszahl gleich eins. Die Menschheit hofft, mehr über ihn als einen der Möglichsten erfahren zu können Fahrzeug in der Zukunft. Wasserstoff ist das einfachste, leichteste und häufigste Element, es ist überall reichlich vorhanden - 75 Prozent der Gesamtmasse der Materie. Es steckt in jedem Stern vor allem viel Wasserstoff drin Gasriesen. Seine Rolle bei Sternfusionsreaktionen ist entscheidend. Ohne Wasserstoff kein Wasser und damit kein Leben. Jeder erinnert sich, dass ein Wassermolekül ein Sauerstoffatom enthält und zwei Atome darin Wasserstoff sind. Das ist für alle berühmte Formel H2O.

Wie wir es verwenden

1766 Wasserstoff entdeckt Henry Cavendish bei der Analyse der Oxidationsreaktion des Metalls. Nach mehrjähriger Beobachtung stellte er fest, dass beim Verbrennen von Wasserstoff Wasser entsteht. Zuvor isolierten Wissenschaftler dieses Element, betrachteten es jedoch nicht als unabhängig. 1783 erhielt Wasserstoff den Namen Wasserstoff (übersetzt aus dem Griechischen „Hydro“ – Wasser und „Gen“ – gebären). Das Element, das Wasser erzeugt, ist Wasserstoff. Es ist ein Gas, dessen Summenformel H 2 ist. Wenn die Temperatur nahe der Raumtemperatur liegt und der Druck normal ist, ist dieses Element nicht wahrnehmbar. Wasserstoff kann nicht einmal von menschlichen Sinnen erfasst werden - er ist geschmacks-, farb- und geruchlos. Aber unter Druck und bei einer Temperatur von -252,87 C (sehr kalt!) verflüssigt sich dieses Gas. So wird es gespeichert, denn in Form eines Gases nimmt es viel auf mehr Platz. Als flüssiger Wasserstoff wird verwendet Raketentreibstoff.

Wasserstoff kann fest, metallisch werden, aber dazu braucht es Ultrahochdruck, und das tun jetzt die prominentesten Wissenschaftler, Physiker und Chemiker. Schon jetzt dient dieses Element als alternativer Kraftstoff für den Verkehr. Die Anwendung ähnelt der Funktionsweise eines Motors. Verbrennungs: Bei der Verbrennung von Wasserstoff wird ein Großteil seiner chemischen Energie freigesetzt. Auch praktisch eine Möglichkeit zum Erstellen entwickelt Brennstoffzelle darauf basierend: in verbindung mit sauerstoff findet eine reaktion statt, wodurch wasser und strom entstehen. Möglich, dass der Verkehr bald statt Benzin auf Wasserstoff „umsteigt“ – viele Autohersteller interessieren sich für alternative Brennstoffe, und es gibt einige Erfolge. Aber ein reiner Wasserstoffmotor ist noch Zukunftsmusik, da gibt es viele Schwierigkeiten. Die Vorteile liegen jedoch in der Schaffung eines Kraftstofftanks mit festem Wasserstoff Vollgas, und Wissenschaftler und Ingenieure werden sich nicht zurückziehen.

Grundinformation

Hydrogenium (lat.) - zuerst Wasserstoff Ordnungsnummer im Periodensystem mit H bezeichnet. Das Wasserstoffatom hat eine Masse von 1,0079, es ist ein Gas, das unter normalen Bedingungen keinen Geschmack, keinen Geruch, keine Farbe hat. Seit dem 16. Jahrhundert haben Chemiker ein bestimmtes brennbares Gas beschrieben und es auf unterschiedliche Weise bezeichnet. Aber es hat sich für alle herausgestellt gleichen Bedingungen- wenn das Metall durch Säure angegriffen wird. Wasserstoff wurde, sogar von Cavendish selbst, viele Jahre lang einfach als "brennbare Luft" bezeichnet. Erst 1783 bewies Lavoisier, dass es Wasser gibt komplexe Zusammensetzung, durch Synthese und Analyse, und vier Jahre später gab er der "brennbaren Luft" ihren modernen Namen. Die Wurzel davon zusammengesetztes Wort wird häufig verwendet, wenn es notwendig ist, Wasserstoffverbindungen und alle Prozesse, an denen sie beteiligt sind, zu benennen. Beispielsweise Hydrierung, Hydrid und dergleichen. Und der russische Name wurde 1824 von M. Solovyov vorgeschlagen.

In der Natur ist die Verteilung dieses Elements einzigartig. In der Lithosphäre und Hydrosphäre Erdkruste seine Masse beträgt ein Prozent, aber Wasserstoffatome machen bis zu sechzehn Prozent aus. Das häufigste Wasser auf der Erde und 11,19 Gew.-% darin ist Wasserstoff. Außerdem ist es sicherlich in fast allen Verbindungen vorhanden, aus denen Öl, Kohle, alle Erdgase und Ton bestehen. Es gibt Wasserstoff in allen Organismen von Pflanzen und Tieren - in der Zusammensetzung von Proteinen, Fetten, Nukleinsäuren, Kohlenhydraten und so weiter. Der freie Zustand für Wasserstoff ist nicht typisch und kommt fast nie vor – es gibt sehr wenig davon in natürlichen und vulkanischen Gasen. Eine sehr vernachlässigbare Menge an Wasserstoff in der Atmosphäre - 0,0001 %, bezogen auf die Anzahl der Atome. Im erdnahen Raum hingegen stellen ganze Ströme von Protonen Wasserstoff dar, der den inneren Strahlungsgürtel unseres Planeten ausmacht.

Platz

Im Weltraum ist kein Element so häufig wie Wasserstoff. Das Wasserstoffvolumen in der Zusammensetzung der Sonnenelemente beträgt mehr als die Hälfte seiner Masse. Die meisten Sterne bilden Wasserstoff in Form von Plasma. Der Hauptteil der verschiedenen Gase von Nebeln und interstellares Medium besteht ebenfalls aus Wasserstoff. Es ist in Kometen, in der Atmosphäre einer Reihe von Planeten vorhanden. Natürlich nicht drin reiner Form, - dann als freies H 2, dann als Methan CH 4, dann als Ammoniak NH 3, sogar als Wasser H 2 O. Sehr oft gibt es Radikale CH, NH, SiN, OH, PH und dergleichen. Als Strom von Protonen ist Wasserstoff Teil des Korpuskulären Sonnenstrahlung und kosmische Strahlung.

In gewöhnlichem Wasserstoff ist eine Mischung aus zwei stabilen Isotopen leichter Wasserstoff (oder Protium 1 H) und schwerer Wasserstoff (oder Deuterium - 2 H oder D). Es gibt andere Isotope: radioaktives Tritium - 3 H oder T, ansonsten - superschwerer Wasserstoff. Und auch sehr instabiles 4 N. In der Natur enthält eine Wasserstoffverbindung Isotope in solchen Anteilen: Auf ein Deuteriumatom kommen 6800 Protiumatome. Tritium wird in der Atmosphäre aus Stickstoff gebildet, der von Neutronen der kosmischen Strahlung jedoch vernachlässigt werden kann. Was bedeuten die Massenzahlen von Isotopen? Die Zahl zeigt an, dass der Protiumkern nur ein Proton hat, während Deuterium nicht nur ein Proton, sondern auch ein Neutron im Kern eines Atoms hat. Tritium hat zwei Neutronen im Kern für ein Proton. Aber 4 N enthält drei Neutronen pro Proton. Daher unterscheiden sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Wasserstoffisotopen stark von den Isotopen aller anderen Elemente – der Massenunterschied ist zu groß.

Struktur und physikalische Eigenschaften

Strukturell ist das Wasserstoffatom im Vergleich zu allen anderen Elementen das einfachste: ein Kern - ein Elektron. Ionisationspotential - die Bindungsenergie des Kerns mit dem Elektron - 13,595 Elektronenvolt (eV). Gerade wegen der Einfachheit dieser Struktur eignet sich das Wasserstoffatom als Modell Quantenmechanik wann rechnen Energieniveaus mehr komplexe Atome. Im H 2 -Molekül gibt es zwei Atome, die durch eine Chemikalie verbunden sind kovalente Bindung. Die Zerfallsenergie ist sehr hoch. Atomarer Wasserstoff können bei chemischen Reaktionen entstehen, wie z. B. Zink und Salzsäure. Eine Wechselwirkung mit Wasserstoff findet jedoch praktisch nicht statt - der Atomzustand von Wasserstoff ist sehr kurz, die Atome rekombinieren sofort zu H 2 -Molekülen.

Physikalisch gesehen ist Wasserstoff am leichtesten bekannte Stoffe- mehr als vierzehnmal leichter als Luft (Erinnerung an das Wegfliegen Luftballons an Feiertagen - drinnen haben sie nur Wasserstoff). Helium kann jedoch sieden, sich verflüssigen, schmelzen, verfestigen, und nur Helium siedet und schmilzt weiter niedrige Temperaturen. Es ist schwierig, es zu verflüssigen, Sie benötigen eine Temperatur unter -240 Grad Celsius. Aber es hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Es löst sich fast nicht in Wasser auf, aber Metall interagiert perfekt mit Wasserstoff - es löst sich in fast allen, am besten in Palladium (850 Volumen werden für ein Volumen Wasserstoff verbraucht). Flüssiger Wasserstoff ist leicht und flüssig, und wenn er in Metallen gelöst ist, zerstört er häufig Legierungen aufgrund der Wechselwirkung mit Kohlenstoff (z. B. Stahl), Diffusion, Entkohlung tritt auf.

Chemische Eigenschaften

In Verbindungen weist Wasserstoff meist eine Oxidationsstufe (Wertigkeit) von +1 auf, wie Natrium und andere Alkalimetalle. Er gilt als ihr Analogon und steht an der Spitze der ersten Gruppe des Mendelejew-Systems. Aber das Wasserstoffion in Metallhydriden ist negativ geladen, mit einer Oxidationsstufe von -1. Außerdem ist dieses Element Halogenen nahe, die es sogar in organischen Verbindungen ersetzen können. Damit ist Wasserstoff auch der siebten Gruppe des Mendelejew-Systems zuzuordnen. Unter normalen Bedingungen unterscheiden sich Wasserstoffmoleküle nicht in ihrer Aktivität und verbinden sich nur mit den aktivsten Nichtmetallen: Es ist gut mit Fluor und wenn es leicht ist, mit Chlor. Aber beim Erhitzen wird Wasserstoff anders - er reagiert mit vielen Elementen. Atomarer Wasserstoff ist im Vergleich zu molekularem Wasserstoff chemisch sehr aktiv, sodass in Verbindung mit Sauerstoff Wasser entsteht und dabei Energie und Wärme freigesetzt werden. Bei Zimmertemperatur Diese Reaktion ist sehr langsam, aber wenn es über fünfhundertfünfzig Grad erhitzt wird, wird eine Explosion erhalten.

Wasserstoff wird zur Reduktion von Metallen verwendet, weil er ihren Oxiden Sauerstoff entzieht. Mit Fluor bildet Wasserstoff selbst im Dunkeln und bei minus zweihundertzweiundfünfzig Grad Celsius eine Explosion. Chlor und Brom regen Wasserstoff nur an, wenn sie erhitzt oder beleuchtet werden, und Jod nur, wenn sie erhitzt werden. Wasserstoff und Stickstoff bilden Ammoniak (so werden die meisten Düngemittel hergestellt). Beim Erhitzen interagiert es sehr aktiv mit Schwefel und es entsteht Schwefelwasserstoff. Mit Tellur und Selen ist es schwierig, eine Wasserstoffreaktion hervorzurufen, aber mit reinem Kohlenstoff tritt die Reaktion sehr stark auf hohe Temperaturen, und Methan wird erhalten. Wasserstoff bildet mit Kohlenmonoxid verschiedene organische Verbindungen, Druck, Temperatur, Katalysatoren beeinflussen hier, und all dies ist von großer praktischer Bedeutung. Im Allgemeinen ist die Rolle des Wasserstoffs sowie seiner Verbindungen außerordentlich groß, da er nachgibt saure Eigenschaften Protonensäuren. Mit vielen Elementen werden Wasserstoffbrückenbindungen gebildet, die die Eigenschaften sowohl anorganischer als auch organischer Verbindungen beeinflussen.

Erhalten und verwenden

Wasserstoff wird kommerziell aus produziert natürliche Gase- brennbare Gase, Koks, Ölraffinationsgase. Es kann auch durch Elektrolyse gewonnen werden, wo Strom nicht zu teuer ist. Die wichtigste Methode der Wasserstofferzeugung ist jedoch die katalytische Reaktion von Kohlenwasserstoffen, meist Methan, mit Wasserdampf, wenn eine Umwandlung erreicht wird. Weit verbreitet ist auch das Verfahren der Oxidation von Kohlenwasserstoffen mit Sauerstoff. Gewinnung von Wasserstoff aus Erdgas ist der billigste Weg. Die anderen beiden sind die Nutzung von Kokereigas und Raffineriegas – bei der Verflüssigung der anderen Komponenten wird Wasserstoff freigesetzt. Sie lassen sich leichter verflüssigen, und für Wasserstoff benötigt man, wie wir uns erinnern, -252 Grad.

Wasserstoffperoxid ist sehr beliebt. Die Behandlung mit dieser Lösung wird sehr oft verwendet. Molekularformel H 2 O 2 wird wahrscheinlich nicht von all den Millionen von Menschen genannt werden, die blond sein und ihre Haare aufhellen möchten, sowie von denen, die Sauberkeit in der Küche lieben. Selbst diejenigen, die Kratzer vom Spielen mit einem Kätzchen behandeln, merken oft nicht, dass sie eine Wasserstoffbehandlung verwenden. Aber jeder kennt die Geschichte: seit 1852 Wasserstoff lange Zeit in der Luftfahrt verwendet. Das von Henry Giffard erfundene Luftschiff basierte auf Wasserstoff. Sie wurden Zeppeline genannt. Die Zeppeline wurden durch die rasante Entwicklung des Flugzeugbaus vom Himmel gedrängt. 1937 kam es zu einem schweren Unfall, als das Luftschiff Hindenburg abbrannte. Nach diesem Vorfall wurden Zeppeline nie wieder eingesetzt. Aber am Ende des achtzehnten Jahrhunderts, die Verbreitung Luftballons mit Wasserstoff gefüllt war allgegenwärtig. Neben der Herstellung von Ammoniak wird heute Wasserstoff für die Herstellung von Methylalkohol und anderen Alkoholen, Benzin, hydriertem Schwerbenzin benötigt flüssigen Brennstoff und Festbrennstoff. Beim Schweißen, beim Schneiden von Metallen kann man nicht auf Wasserstoff verzichten - es kann Sauerstoff-Wasserstoff und Atom-Wasserstoff sein. Und Tritium und Deuterium beleben die Kernenergie. Dies sind, wie wir uns erinnern, Isotope von Wasserstoff.

Neumyvakin

Wasserstoff als chemisches Element ist so gut, dass es nicht anders konnte, als seine eigenen Fans zu haben. Ivan Pavlovich Neumyvakin - Doktor der medizinischen Wissenschaften, Professor, Preisträger Staatspreis und er hat viele weitere Titel und Auszeichnungen, darunter. Als Arzt für traditionelle Medizin wurde er zum besten Volksheiler Russlands gekürt. Er war es, der viele Methoden und Prinzipien des Renderns entwickelte medizinische Versorgung Astronauten im Flug. Er war es, der ein einzigartiges Krankenhaus geschaffen hat - ein Krankenhaus an Bord eines Raumschiffs. Gleichzeitig war er Landeskoordinator der Richtung Ästhetische Medizin. Weltraum und Kosmetik. Seine Faszination für Wasserstoff zielt nicht darauf ab, das große Geld zu machen, wie es jetzt der Fall ist Hausmedizin, sondern im Gegenteil - den Menschen beizubringen, sich von allem zu erholen, was buchstäblich ein Pfennigmittel ist, ohne zusätzliche Apothekenbesuche.

Er fördert die Behandlung mit einem Medikament, das buchstäblich in jedem Haushalt vorhanden ist. Das ist Wasserstoffperoxid. Sie können Neumyvakin so viel kritisieren, wie Sie möchten, er wird immer noch auf sich selbst bestehen: Ja, tatsächlich, mit Wasserstoffperoxid kann buchstäblich alles geheilt werden, weil es sättigt innere Zellen den Körper mit Sauerstoff, zerstört Toxine, normalisiert das Säure- und Basengleichgewicht, und von hier aus werden Gewebe regeneriert, der gesamte Organismus verjüngt. Niemand hat noch jemanden gesehen, der mit Wasserstoffperoxid geheilt wurde, geschweige denn untersucht, aber Neumyvakin behauptet, dass Sie mit diesem Mittel Virus-, Bakterien- und Pilzkrankheiten vollständig beseitigen, die Entwicklung von Tumoren und Arteriosklerose verhindern, Depressionen besiegen und den Körper verjüngen können und niemals krank werden SARS und Erkältungen.

Allheilmittel

Ivan Pavlovich ist sich sicher, dass Sie mit der richtigen Anwendung dieses einfachen Medikaments und mit all den einfachen Anweisungen viele Krankheiten besiegen können, einschließlich sehr ernster. Ihre Liste ist riesig: von Parodontitis und Mandelentzündung bis hin zu Herzinfarkt, Schlaganfall und Diabetes. Solche Kleinigkeiten wie Sinusitis oder Osteochondrose fliegen von den ersten Behandlungssitzungen weg. Selbst Krebsgeschwüre erschrecken und laufen vor Wasserstoffperoxid davon, denn das Immunsystem wird angeregt, das Leben des Körpers und seine Abwehr aktiviert.

Auch Kinder können so behandelt werden, nur sollten Schwangere vorerst besser auf Wasserstoffperoxid verzichten. Auch nicht empfehlenswert diese Methode Menschen mit transplantierten Organen wegen möglicher Gewebeunverträglichkeit. Die Dosierung sollte streng eingehalten werden: von einem Tropfen bis zu zehn, jeden Tag einen hinzufügen. Dreimal täglich (dreißig Tropfen einer dreiprozentigen Wasserstoffperoxidlösung pro Tag, wow!) eine halbe Stunde vor den Mahlzeiten. Sie können die Lösung intravenös und unter ärztlicher Aufsicht eingeben. Manchmal wird Wasserstoffperoxid für eine effektivere Wirkung mit anderen Medikamenten kombiniert. Im Inneren wird die Lösung nur in verdünnter Form verwendet - mit sauberem Wasser.

Äußerlich

Kompressen und Spülungen waren sehr beliebt, noch bevor Professor Neumyvakin seine Methoden entwickelte. Jeder weiß, dass Wasserstoffperoxid ebenso wie Alkoholkompressen nicht in reiner Form verwendet werden kann, da es zu Gewebeverbrennungen kommt, aber Warzen oder Pilzinfektionen werden lokal und mit einer starken Lösung geschmiert - bis zu fünfzehn Prozent.

Bei Hautausschlägen, bei Kopfschmerzen werden auch Eingriffe durchgeführt, an denen Wasserstoffperoxid beteiligt ist. Die Kompresse sollte mit einem Baumwolltuch durchgeführt werden, das in einer Lösung aus zwei Teelöffeln dreiprozentigem Wasserstoffperoxid und fünfzig Milligramm getränkt ist sauberes Wasser. Decken Sie den Stoff mit Folie ab und wickeln Sie ihn mit Wolle oder einem Handtuch ein. Die Dauer der Kompresse beträgt morgens und abends eine Viertelstunde bis anderthalb Stunden bis zur Genesung.

Meinung der Ärzte

Die Meinungen sind geteilt, nicht jeder bewundert die Eigenschaften von Wasserstoffperoxid, außerdem glauben sie ihnen nicht nur nicht, sie lachen darüber. Unter den Ärzten gibt es diejenigen, die Neumyvakin unterstützt und sogar die Entwicklung seiner Theorie aufgegriffen haben, aber sie sind in der Minderheit. Großer TeilÄrzte halten einen solchen Behandlungsplan nicht nur für unwirksam, sondern oft für tödlich.

Tatsächlich gibt es noch keinen einzigen offiziell nachgewiesenen Fall, in dem ein Patient mit Wasserstoffperoxid geheilt würde. Gleichzeitig gibt es keine Informationen über die Verschlechterung der Gesundheit im Zusammenhang mit der Anwendung dieser Methode. Aber kostbare Zeit geht verloren, und eine Person, die eine der schweren Krankheiten bekommen hat und sich voll und ganz auf Neumyvakins Allheilmittel verlässt, läuft Gefahr, zu spät zum Beginn seiner eigentlichen traditionellen Behandlung zu kommen.

WASSERSTOFF, N (lat. hydrogenium; a. hydrogen; n. Wasserstoff; f. hydrogene; i. hidrogeno), - ein chemisches Element Periodensystem Elemente von Mendeleev, die gleichzeitig den Gruppen I und VII zugeordnet werden, Ordnungszahl 1, Atommasse 1,0079. Natürlicher Wasserstoff hat stabile Isotope - Protium (1 H), Deuterium (2 H oder D) und radioaktives Tritium (3 H oder T). Für natürliche Verbindungen ist das durchschnittliche Verhältnis D/Н = (158±2).10 -6 Der Gleichgewichtsgehalt von 3 Н auf der Erde beträgt ~5,10 27 Atome.

Physikalische Eigenschaften von Wasserstoff

Wasserstoff wurde erstmals 1766 von dem englischen Wissenschaftler G. Cavendish beschrieben. Unter normalen Bedingungen ist Wasserstoff ein farb-, geruch- und geschmackloses Gas. In der Natur liegt es in freiem Zustand in Form von H 2 -Molekülen vor. Die Dissoziationsenergie des H 2 -Moleküls beträgt 4,776 eV; das Ionisationspotential des Wasserstoffatoms beträgt 13,595 eV. Wasserstoff ist der leichteste aller bekannten Stoffe, bei 0 °C und 0,1 MPa 0,0899 kg/m 3 ; Siedepunkt - 252,6 ° C, Schmelzpunkt - 259,1 ° C; kritische Parameter: t - 240 ° C, Druck 1,28 MPa, Dichte 31,2 kg / m 3. Das wärmeleitendste aller Gase - 0,174 W / (m.K) bei 0 ° C und 1 MPa, spezifische Wärme 14.208,10 3 J(kg.K).

Chemische Eigenschaften von Wasserstoff

Flüssiger Wasserstoff ist sehr leicht (Dichte bei -253°C 70,8 kg/m 3) und flüssig (bei -253°C 13,8 cP). In den meisten Verbindungen weist Wasserstoff eine Oxidationsstufe von +1 (ähnlich wie Alkalimetalle), seltener -1 (ähnlich wie Metallhydride) auf. Unter normalen Bedingungen molekularer Wasserstoff inaktiv; Löslichkeit in Wasser bei 20°C und 1 MPa 0,0182 ml/g; gut löslich in Metallen - Ni, Pt, Pd usw. Bildet Wasser mit Sauerstoff mit einer Wärmefreisetzung von 143,3 MJ / kg (bei 25 ° C und 0,1 MPa); ab 550°C wird die Reaktion von einer Explosion begleitet. Auch bei der Wechselwirkung mit Fluor und Chlor verlaufen die Reaktionen explosionsartig. Die wichtigsten Wasserstoffverbindungen: H 2 O, Ammoniak NH 3, Schwefelwasserstoff H 2 S, CH 4, Metall- und Halogenhydride CaH 2, HBr, Hl sowie organische Verbindungen C 2 H 4, HCHO, CH 3 OH usw .

Wasserstoff in der Natur

Wasserstoff ist ein in der Natur weit verbreitetes Element, sein Gehalt beträgt 1 % (Masse). Das Hauptreservoir von Wasserstoff auf der Erde ist Wasser (11,19 Massenprozent). Wasserstoff ist einer der Hauptbestandteile aller natürlichen organischen Verbindungen. Im freien Zustand ist es in vulkanischen und anderen natürlichen Gasen in (0,0001 %, bezogen auf die Anzahl der Atome) vorhanden. Es macht den Großteil der Masse der Sonne, der Sterne, des interstellaren Gases und der Gasnebel aus. Es ist in den Atmosphären von Planeten in Form von H 2 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, CH, NHOH usw. vorhanden. Es ist Teil der Korpuskularstrahlung der Sonne (Protonenflüsse) und der kosmischen Strahlung (Elektronenstrahlung). Flussmittel).

Gewinnung und Nutzung von Wasserstoff

Rohstoff für industrielle Produktion Wasserstoff - Raffineriegase, Vergasungsprodukte usw. Die wichtigsten Methoden zur Herstellung von Wasserstoff: Reaktion von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf, unvollständige Oxidation von Kohlenwasserstoffen, Oxidumwandlung, Wasserelektrolyse. Wasserstoff wird zur Herstellung von Ammoniak, Alkoholen, synthetischem Benzin, Salzsäure, zur Hydrobehandlung von Erdölprodukten und zum Schneiden von Metallen mit einer Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme verwendet.

Wasserstoff ist ein vielversprechender gasförmiger Kraftstoff. Deuterium und Tritium haben in der Kernenergietechnik Anwendung gefunden.

Wasserstoff

WASSERSTOFF-a; m. Ein chemisches Element (H), ein leichtes, farb- und geruchloses Gas, das sich mit Sauerstoff zu Wasser verbindet.

◁ Wasserstoff, th, th. V-Verbindungen. V Bakterien. V-te Bombe(Eine riesige Bombe zerstörerische Kraft, dessen explosive Wirkung beruht thermonukleare Reaktion). Wasserstoff, th, th.

Wasserstoff

(lat. Hydrogenium), ein chemisches Element der siebten Gruppe des Periodensystems. In der Natur gibt es zwei stabile Isotope (Protium und Deuterium) und ein radioaktives Isotop (Tritium). Das Molekül ist zweiatomig (H 2). Farb- und geruchloses Gas; Dichte 0,0899 g/l, t kip – 252,76°C. Es verbindet sich mit vielen Elementen zu Wasser mit Sauerstoff. Das häufigste Element im Weltraum; macht (in Form von Plasma) mehr als 70% der Masse der Sonne und der Sterne aus, den Hauptteil der Gase des interstellaren Mediums und der Nebel. Das Wasserstoffatom ist Bestandteil vieler Säuren und Basen, der meisten organischen Verbindungen. Sie werden bei der Herstellung von Ammoniak, Salzsäure, zur Hydrierung von Fetten usw., beim Schweißen und Schneiden von Metallen verwendet. Vielversprechend als Kraftstoff (vgl. Wasserstoffenergie).

WASSERSTOFF

WASSERSTOFF (lat. Hydrogenium), H, ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 1, Atommasse 1,00794. chemisches symbol Wasserstoff H wird in unserem Land "Asche" gelesen, wie dieser Buchstabe auf Französisch ausgesprochen wird.
Natürlicher Wasserstoff besteht aus einer Mischung von zwei stabile Nuklide (cm. NUKLID) mit den Massenzahlen 1,007825 (99,985 % in der Mischung) und 2,0140 (0,015 %). Außerdem sind in natürlichem Wasserstoff immer Spuren des radioaktiven Nuklids Tritium vorhanden. (cm. Tritium) 3 H (Halbwertszeit T 1/2 12,43 Jahre). Da der Kern eines Wasserstoffatoms nur 1 Proton enthält (es kann nicht weniger Protonen im Kern eines Atoms eines Elements geben), wird manchmal gesagt, dass Wasserstoff ein natürliches bildet untere Grenze Periodensystem der Elemente von D. I. Mendeleev (obwohl das Element Wasserstoff selbst ganz oben in der Tabelle steht). Das Element Wasserstoff befindet sich in der ersten Periode des Periodensystems. Es gehört auch zur 1. Gruppe (Gruppe IA der Alkalimetalle). (cm. ALKALI METALLE)) und zur 7. Gruppe (Gruppe VIIA der Halogene (cm. HALOGENE)).
Die Massen von Atomen in Wasserstoffisotopen unterscheiden sich stark (um ein Vielfaches). Dies führt zu merklichen Unterschieden in ihrem Verhalten in physikalische Prozesse(Destillation, Elektrolyse usw.) und zu bestimmten chemische Unterschiede(Unterschiede im Verhalten von Isotopen eines Elements werden als Isotopeneffekte bezeichnet; bei Wasserstoff sind Isotopeneffekte am signifikantesten). Daher haben Wasserstoffisotope im Gegensatz zu den Isotopen aller anderen Elemente spezielle Symbole und Namen. Wasserstoff mit Massenzahl 1 wird als leichter Wasserstoff oder Protium (lat. Protium, aus dem Griechischen protos - das erste) bezeichnet, das mit dem Symbol H bezeichnet wird, und sein Kern wird als Proton bezeichnet (cm. PROTON (Elementarteilchen)), Symbol r. Wasserstoff mit der Massenzahl 2 heißt schwerer Wasserstoff, Deuterium (cm. DEUTERIUM)(lateinisches Deuterium, vom griechischen deuteros - das zweite), die Symbole 2 H oder D (gelesen "de") werden verwendet, um es zu bezeichnen, der Kern d ist das Deuteron. radioaktives Isotop mit einer Massenzahl von 3 heißt superschwerer Wasserstoff oder Tritium (lat. Tritum, aus dem Griechischen tritos - das dritte), das Symbol 2 H oder T (lesen Sie "die"), der Kern t ist ein Triton.
Konfiguration einer einzelnen Elektronenschicht eines neutralen, nicht angeregten Wasserstoffatoms 1 s 1 . In Verbindungen weist es die Oxidationsstufen +1 und seltener -1 (Valenz I) auf. Radius neutrales Atom Wasserstoff 0,024 nm. Die Ionisationsenergie des Atoms beträgt 13,595 eV, die Elektronenaffinität 0,75 eV. Auf der Pauling-Skala beträgt die Elektronegativität von Wasserstoff 2,20. Wasserstoff gehört zu den Nichtmetallen.
In seiner freien Form ist es ein leichtes, brennbares Gas ohne Farbe, Geruch oder Geschmack.
Entdeckungsgeschichte
Die Freisetzung brennbarer Gase bei der Wechselwirkung von Säuren und Metallen wurde im 16. und 17. Jahrhundert zu Beginn der Entstehung der Chemie als Wissenschaft beobachtet. Berühmt Englischer Physiker und Chemiker G. Cavendish (cm. Cavendish Henry) 1766 untersuchte er dieses Gas und nannte es „brennbare Luft“. Beim Verbrennen gab "brennbare Luft" Wasser, aber Cavendishs Festhalten an der Phlogiston-Theorie (cm. PHLOGISTON) hinderte ihn daran richtige Schlussfolgerungen. Französischer Chemiker A. Lavoisier (cm. Lavoisier Antoine Laurent) zusammen mit Ingenieur J. Meunier (cm. MEUNIER Jean-Baptiste Marie Charles), unter Verwendung spezieller Gasometer, führte 1783 die Synthese von Wasser und dann seine Analyse durch, indem er Wasserdampf mit glühendem Eisen zersetzte. Damit stellte er fest, dass „brennbare Luft“ Bestandteil des Wassers ist und daraus gewonnen werden kann. 1787 kam Lavoisier zu dem Schluss, dass "brennbare Luft" eine einfache Substanz ist und daher eine der chemische Elemente. Er gab ihm den Namen Hydrogene (aus dem Griechischen hydor - Wasser und gennao - gebären) - "Wasser gebären". Die Feststellung der Zusammensetzung des Wassers setzte der „Phlogiston-Theorie“ ein Ende. Russischer Name"Wasserstoff" wurde vom Chemiker M. F. Solovyov vorgeschlagen (cm. Michail Fjodorowitsch SOLOWJEW) im Jahr 1824. An der Wende vom 18. zum 19. Jahrhundert wurde festgestellt, dass das Wasserstoffatom sehr leicht ist (im Vergleich zu den Atomen anderer Elemente), und das Gewicht (Masse) des Wasserstoffatoms wurde als Vergleichseinheit genommen die Atommassen der Elemente. Der Masse des Wasserstoffatoms wurde der Wert 1 zugeordnet.
In der Natur sein
Wasserstoff macht etwa 1 % der Masse der Erdkruste aus (Platz 10 unter allen Elementen). Wasserstoff kommt auf unserem Planeten praktisch nie in freier Form vor (seine Spuren befinden sich in der oberen Atmosphäre), ist aber in der Zusammensetzung von Wasser fast überall auf der Erde verteilt. Das Element Wasserstoff kommt in organischen und vor Anorganische Verbindungen lebende Organismen, Erdgas, Öl, harte Kohle. Es ist natürlich in der Zusammensetzung von Wasser (ca. 11 Gew.-%), in verschiedenen natürlichen kristallinen Hydraten und Mineralien enthalten, die eine oder mehrere OH-Hydroxogruppen enthalten.
Wasserstoff als Element dominiert das Universum. Es macht etwa die Hälfte der Masse der Sonne und anderer Sterne aus und ist in der Atmosphäre einer Reihe von Planeten vorhanden.
Kassenbon
Wasserstoff kann auf vielen Wegen gewonnen werden. In der Industrie werden dafür Erdgase verwendet, aber auch Gase, die bei der Ölraffination, Verkokung und Vergasung von Kohle und anderen Brennstoffen gewonnen werden. Bei der Herstellung von Wasserstoff aus Erdgas (Hauptbestandteil ist Methan) erfolgt dessen katalytische Wechselwirkung mit Wasserdampf und unvollständige Oxidation mit Sauerstoff:
CH 4 + H 2 O \u003d CO + 3H 2 und CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO 2 + 2H 2
Die Abtrennung von Wasserstoff aus Kokerei- und Raffineriegasen beruht auf deren Verflüssigung bei der Tiefkühlung und Entfernung aus dem Gemisch leichter verflüssigbarer Gase als Wasserstoff. In Gegenwart von billigem Strom wird Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser gewonnen, wobei Strom durch Alkalilösungen geleitet wird. Unter Laborbedingungen wird Wasserstoff leicht durch die Wechselwirkung von Metallen mit Säuren gewonnen, beispielsweise Zink mit Salzsäure.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Unter Normalbedingungen ist Wasserstoff ein leichtes (Dichte unter Normalbedingungen 0,0899 kg/m 3 ) farbloses Gas. Schmelzpunkt -259,15 °C, Siedepunkt -252,7 °C. Flüssiger Wasserstoff (am Siedepunkt) hat eine Dichte von 70,8 kg/m 3 und ist die leichteste Flüssigkeit. Standard Elektrodenpotential H 2 / H - ein wässrige Lösung gleich 0 genommen. Wasserstoff ist in Wasser schlecht löslich: Bei 0 ° C beträgt die Löslichkeit weniger als 0,02 cm 3 / ml, aber er ist in einigen Metallen (Eisenschwamm und anderen) gut löslich, besonders gut in metallischem Palladium (ca 850 Volumen Wasserstoff in 1 Volumen Metall). Die Verbrennungswärme von Wasserstoff beträgt 143,06 MJ/kg.
Existiert im Formular zweiatomige Moleküle H2 . Die Dissoziationskonstante von H 2 in Atome bei 300 K beträgt 2,56 10 -34. Die Dissoziationsenergie des H 2 -Moleküls in Atome beträgt 436 kJ/mol. Der Kernabstand im H 2 -Molekül beträgt 0,07414 nm.
Da der Kern jedes H-Atoms, das Teil des Moleküls ist, einen eigenen Spin hat (cm. DREHEN), dann kann molekularer Wasserstoff in zwei Formen vorliegen: als Orthowasserstoff (o-H 2) (beide Spins haben die gleiche Orientierung) und als Parawasserstoff (p-H 2) (Spins haben unterschiedliche Orientierungen). Unter normalen Bedingungen ist normaler Wasserstoff eine Mischung aus 75 % o-H 2 und 25 % p-H 2 . Physikalische Eigenschaften p- und o-H 2 unterscheiden sich leicht voneinander. Wenn also der Siedepunkt von reinem o-H 2 20,45 K beträgt, dann rein p-n 2 - 20,26 K. Einschalten 2 in p-H 2 geht mit einer Wärmefreisetzung von 1418 J/mol einher.
BEI Wissenschaftliche Literatur Es wurde immer wieder argumentiert, dass die hohe Drücke(über 10 GPa) und bei niedrigen Temperaturen (etwa 10 K und darunter) kann sich fester Wasserstoff, der normalerweise in einem hexagonalen Molekülgitter kristallisiert, in einen Stoff mit umwandeln metallische Eigenschaften vielleicht sogar ein Supraleiter. Es gibt jedoch noch keine eindeutigen Daten über die Möglichkeit eines solchen Übergangs.
Die hohe Stärke der chemischen Bindung zwischen den Atomen im H 2 -Molekül (die beispielsweise mit der Methode Molekülorbitale, kann dadurch erklärt werden, dass in diesem Molekül Elektronenpaar auf dem bindenden Orbital befindet und das antibindende Orbital nicht mit Elektronen besetzt ist) führt dazu, dass gasförmiger Wasserstoff bei Raumtemperatur chemisch inaktiv ist. Ohne Erhitzen reagiert Wasserstoff (mit einer Explosion) also nur mit gasförmigem Fluor:
H 2 + F 2 \u003d 2HF + Q.
Wenn ein Gemisch aus Wasserstoff und Chlor bei Raumtemperatur bestrahlt wird ultraviolettes Licht, dann bildet sich sofort Chlorwasserstoff HCl. Die Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff erfolgt explosionsartig, wenn ein Katalysator, metallisches Palladium (oder Platin), in das Gemisch dieser Gase eingebracht wird. Bei der Zündung entsteht ein Gemisch aus Wasserstoff und Sauerstoff (das sogenannte Knallgas (cm. EXPLOSIONSGAS)) explodiert, und eine Explosion kann in Gemischen auftreten, in denen der Wasserstoffgehalt zwischen 5 und 95 liegt Volumenprozent. Reiner Wasserstoff in Luft oder in reinem Sauerstoff verbrennt leise mit der Evolution eine große Anzahl Wärme:
H 2 + 1 / 2O 2 \u003d H 2 O + 285,75 kJ / mol
Wenn Wasserstoff mit anderen Nichtmetallen und Metallen wechselwirkt, dann nur unter bestimmten Bedingungen (Erhitzung, hoher Druck, Anwesenheit eines Katalysators). Somit reagiert Wasserstoff reversibel mit Stickstoff an hoher Blutdruck(20-30 MPa und mehr) und bei einer Temperatur von 300-400 ° C in Gegenwart eines Katalysators - Eisen:
3H2 + N2 = 2NH3 + Q.
Außerdem reagiert Wasserstoff nur beim Erhitzen mit Schwefel zu Schwefelwasserstoff H 2 S, mit Brom zu Bromwasserstoff HBr, mit Jod zu Jodwasserstoff HI. Wasserstoff reagiert mit Kohle (Graphit) zu einem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Zusammensetzung. Wasserstoff wechselwirkt nicht direkt mit Bor, Silizium und Phosphor, Verbindungen dieser Elemente mit Wasserstoff werden indirekt erhalten.
Beim Erhitzen kann Wasserstoff mit alkalischen, Erdalkalimetalle und Magnesium unter Bildung von Verbindungen mit ionischem Bindungscharakter, die Wasserstoff in der Oxidationsstufe –1 enthalten. Beim Erhitzen von Calcium in einer Wasserstoffatmosphäre entsteht also ein salzartiges Hydrid der Zusammensetzung CaH 2 . Polymeres Aluminiumhydrid (AlH 3) x - eines der stärksten Reduktionsmittel - wird indirekt (z. B. unter Verwendung von aluminiumorganischen Verbindungen) gewonnen. mit vielen Übergangsmetalle(z. B. Zirkonium, Hafnium usw.) Wasserstoff bildet Verbindungen unterschiedlicher Zusammensetzung (Mischkristalle).
Wasserstoff kann nicht nur mit vielen einfachen, sondern auch mit komplexen Stoffen reagieren. Zunächst ist die Fähigkeit von Wasserstoff zu beachten, viele Metalle aus ihren Oxiden (wie Eisen, Nickel, Blei, Wolfram, Kupfer usw.) zu reduzieren. Beim Erhitzen auf eine Temperatur von 400-450 ° C und darüber wird Eisen durch Wasserstoff aus einem seiner Oxide reduziert, zum Beispiel:
Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O.
Es sollte beachtet werden, dass nur Metalle, die in der Reihe von Standardpotentialen jenseits von Mangan liegen, durch Wasserstoff von Oxiden reduziert werden können. Mehr aktive Metalle(einschließlich Mangan) werden nicht aus Oxiden zu Metall reduziert.
Wasserstoff ist in der Lage, an viele organische Verbindungen eine Doppel- oder Dreifachbindung anzulagern (das sind die sogenannten Hydrierungsreaktionen). Beispielsweise kann in Gegenwart eines Nickelkatalysators die Hydrierung von Ethylen C 2 H 4 durchgeführt werden, und Ethan C 2 H 6 wird gebildet:
C 2 H 4 + H 2 \u003d C 2 H 6.
Die Wechselwirkung von Kohlenmonoxid (II) und Wasserstoff in der Industrie erzeugt Methanol:
2H 2 + CO \u003d CH 3 OH.
In Verbindungen, in denen ein Wasserstoffatom mit einem Atom eines elektronegativeren Elements E verbunden ist (E = F, Cl, O, N), werden zwischen den Molekülen Wasserstoffbrückenbindungen gebildet (cm. WASSERSTOFFVERBINDUNG)(zwei E-Atome gleich oder zwei verschiedene Elemente sind durch das H-Atom miteinander verbunden: E "... H ... E"", und alle drei Atome befinden sich auf derselben Geraden.) Solche Bindungen bestehen zwischen den Molekülen von Wasser, Ammoniak, Methanol usw. und Blei zu einer merklichen Erhöhung der Siedepunkte dieser Substanzen, einer Erhöhung der Verdampfungswärme usw.
Anwendung
Wasserstoff wird bei der Synthese von Ammoniak NH 3 , Chlorwasserstoff HCl, Methanol CH 3 OH, beim Hydrocracken (Kracken in einer Wasserstoffatmosphäre) von natürlichen Kohlenwasserstoffen als Reduktionsmittel bei der Herstellung bestimmter Metalle verwendet. Hydrierung (cm. HYDRIERUNG) natürliche Pflanzenöle bekommen festes Fett - Margarine. Flüssiger Wasserstoff findet als Raketentreibstoff und auch als Kühlmittel Verwendung. Beim Schweißen wird ein Gemisch aus Sauerstoff und Wasserstoff verwendet.
Zu einer Zeit wurde vorgeschlagen, dass die Reaktion der Wasserstoffverbrennung in naher Zukunft die Hauptquelle der Energieerzeugung werden wird und die Wasserstoffenergie die traditionellen Quellen der Energieerzeugung (Kohle, Öl usw.) ersetzen wird. Gleichzeitig wurde davon ausgegangen, dass zur großtechnischen Herstellung von Wasserstoff die Elektrolyse von Wasser genutzt werden könnte. Die Wasserelektrolyse ist ein ziemlich energieintensiver Prozess, und es ist derzeit unrentabel, Wasserstoff durch Elektrolyse im industriellen Maßstab zu gewinnen. Es wurde jedoch erwartet, dass die Elektrolyse auf der Verwendung von Wärme mittlerer Temperatur (500-600 ° C) basieren würde, was in große Mengen kommt bei der Arbeit vor Atomkraftwerke. Diese Wärme ist von begrenztem Nutzen, und die Möglichkeit, mit ihrer Hilfe Wasserstoff zu gewinnen, würde sowohl das Problem der Ökologie (wenn Wasserstoff in Luft verbrannt wird, die Menge an umweltbedingt erzeugtem Schadstoffe Minimum) und das Problem der Nutzung von Mitteltemperaturwärme. Allerdings nach Tschernobyl Katastrophe der Ausbau der Kernenergie wird überall gedrosselt, so dass die angegebene Energiequelle unerreichbar wird. Daher verschieben sich die Aussichten für eine breite Nutzung von Wasserstoff als Energieträger noch mindestens bis Mitte des 21. Jahrhunderts.
Merkmale der Zirkulation
Wasserstoff ist nicht giftig, jedoch muss beim Umgang mit ihm ständig seine hohe Brand- und Explosionsgefahr berücksichtigt werden, wodurch die Explosionsgefahr von Wasserstoff erhöht wird hohes Können Gas zur Diffusion sogar durch einige feste Materialien. Bevor Sie mit dem Erhitzen in einer Wasserstoffatmosphäre beginnen, sollten Sie sicherstellen, dass diese sauber ist (beim Zünden von Wasserstoff in einem umgedrehten Reagenzglas sollte das Geräusch dumpf sein, nicht bellen).
Biologische Rolle
Die biologische Bedeutung von Wasserstoff wird durch die Tatsache bestimmt, dass er Bestandteil von Wassermolekülen und allen wichtigen Gruppen natürlicher Verbindungen ist, darunter Proteine, Nukleinsäuren, Lipide und Kohlenhydrate. Etwa 10 % der Masse lebender Organismen besteht aus Wasserstoff. Die Fähigkeit von Wasserstoff, sich zu bilden Wasserstoffverbindung spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung des Raums Quartäre Struktur Proteine ​​sowie bei der Umsetzung des Prinzips der Komplementarität (cm. KOMPLEMENTÄR) im Aufbau und in den Funktionen von Nukleinsäuren (d. h. in der Lagerung und Implementierung genetische Information), im Allgemeinen in der Umsetzung von "Anerkennung" auf Molekulare Ebene. Wasserstoff (H + -Ion) ist an den wichtigsten dynamischen Prozessen und Reaktionen im Körper beteiligt - in biologische Oxidation, bei der Energieversorgung lebender Zellen, bei der Photosynthese in Pflanzen, bei Biosynthesereaktionen, bei der Stickstofffixierung und bakteriellen Photosynthese, bei der Aufrechterhaltung des Säure-Basen-Gleichgewichts und der Homöostase (cm. Homöostase), in Membrantransportprozessen. Somit bildet Wasserstoff zusammen mit Sauerstoff und Kohlenstoff die strukturelle und funktionelle Grundlage der Phänomene des Lebens.

Enzyklopädisches Wörterbuch. 2009 .

Synonyme:

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