Se on pallon muotoinen, mutta kuvitteli sen levyksi ja jopa kelluvaksi suorakulmioksi, tuli, ilma, maa ja vesi katsottiin neljäksi maailmankaikkeuden peruselementtejä. Kuka lakkasi kutsumasta vettä elementiksi? Kuka riisti häneltä tämän korkean arvon? ? Useat rohkeat kemistit, jotka työskentelevät itsenäisesti, tekivät tämän löydön lähes samanaikaisesti.

Hapen ja vedyn löytäjät

Siitä lähtien, kun kemistit työnsivät alkemistit ja velhot ulos retorteista, elementtien perhe on kasvanut kerralla. Jos sata vuotta sitten siinä oli vain 60 jäsentä, niin nyt, kun lasketaan mukaan keinotekoisesti saadut elementit, niitä on sata. Löydämme niiden nimet, kemiallisen merkin, atomipainon ja sarjanumeron mistä tahansa kemikaalitaulukosta. Vain "esi-isien" nimet katosivat siitä. Hapen ja vedyn löytäjät on otettu huomioon:

1. ranskalainen kemisti Antoine Laurent Lavoisier. Hän oli salaatti- ja jauhetehtaan johtaja ja myöhemmin, Ranskan porvarillisen vallankumouksen voiton jälkeen, valtionkassan komissaari, yksi Ranskan vaikutusvaltaisimmista henkilöistä.
2. Englantilainen kemisti Henry Cavendish, kotoisin vanhasta herttualaisperheestä, joka lahjoitti suuren osan omaisuudestaan ​​tieteelle.
3. maanmies Cavendish, Joseph Priestley. Hän oli pappi. Ranskan vallankumouksen kiihkeänä kannattajana Priestley karkotettiin Englannista ja pakeni Amerikkaan.
4. Kuuluisa ruotsalainen kemisti Carl Wilhelm Scheele, apteekki.

Nämä ovat heidän nimensä. Ja mitä he tekivät?

Happi - vedessä ja ilmassa

Lavoisier, Priestley ja Scheele tekivät sarjan kokeita. Ensin he löysi happea vedestä ja ilmasta. Lyhennettynä kemiassa se on merkitty kirjaimella "O". Kun sanoimme

Ilman vettä ei ole elämää

Tätä ei ole vielä sanottu, kenelle vesi itse asiassa on velkaa elämää antavan voimansa. Nyt voimme vastata tähän kysymykseen. Veden elämää antava voima on hapessa. Happi on maapalloa ympäröivän ilmaverhon tärkein elementti. Ilman happea elämä sammuu kuin lasipurkin alle laitettu kynttilän liekki. Suurinkin tuli sammuu, jos palavia esineitä heitetään hiekalla, mikä estää hapen pääsyn niihin.
Ymmärrätkö nyt, miksi uunin tuli palaa niin pahasti, jos näkymä on suljettu? Sama palamisprosessi tapahtuu kehossamme aineenvaihdunnan aikana. Höyrykone toimii käyttämällä hiilen polton lämpöenergiaa. Samalla tavalla kehomme käyttää kuluttamiemme ravintoaineiden energiaa. Hengittämämme ilma on välttämätöntä, jotta "liesi" - kehomme - palaa hyvin, koska kehollamme on oltava tietty lämpötila. Kun hengitämme ulos, vapautamme vettä höyryn ja palamistuotteiden muodossa.
Lavoisier tutki näitä prosesseja ja havaitsi sen palaminen on erilaisten aineiden nopea yhdistelmä ilman hapen kanssa. Tämä luo lämpöä. Mutta Lavoisier ei ollut tyytyväinen siihen löysi happea. Hän halusi tietää, mitä aineita happi yhdistää.

Vedyn löytäminen

Melkein samanaikaisesti Cavendishin kanssa, joka myös hajotti vettä sen komponentteihin, Lavoisier löysi vetyä. Tätä elementtiä kutsutaan nimellä "Hydrogenium", mikä tarkoittaa: Vetyä merkitään kirjaimella "H". Tarkastellaan uudelleen, onko vetyä todella mukana veden koostumus. Täytä dekantterilasi jäällä ja kuumenna se alkoholilampun liekillä. (Alkoholi, kuten kaikki alkoholit, sisältää runsaasti vetyä.) Ja mitä me näemme? Koeputken ulkopuoli peittyy kasteella. Tai pidä puhdasta veistä kynttilän liekin päällä. Veitsi peitetään myös vesipisaroilla. Mistä vesi tulee? Vesi tulee tulesta. Tuli on siis veden lähde! Tämä ei ole uusi löytö, mutta silti se on hämmästyttävä. Kemistit sanoisivat näin: kun vetyä poltetaan, toisin sanoen Vety yhdistyy hapen kanssa muodostaen vesihöyryä. Siksi koeputki ja veitsi peitetään vesipisaroilla. Näin siinä kävi veden koostumuksen löytäminen. Joten vety, joka on 16 kertaa kevyempi kuin happi ja 14 kertaa kevyempi kuin ilma, palaa! Samalla se tuottaa suuren määrän lämpöä. Aiemmin ilmapallot täytettiin vedyllä. Se oli erittäin vaarallista. Nyt käytetään heliumia vedyn sijasta. Voit myös vastata toiseen kysymykseen:

Miksi vesi ei pala?

Tämä kysymys näyttää niin yksinkertaiselta, että emme edes kysyneet sitä aluksi. Suurin osa sanoo:

Vesi on märkää, joten se ei pala.

Väärä. Bensiini on myös "märkää", mutta älä yritä nähdä, onko se tulessa! Vesi ei pala, koska se itse muodostui palamisen seurauksena. Voidaan sanoa, että tämä on vedyn "nestemäistä tuhkaa". Siksi vesi sammuttaa tulta samoin kuin hiekkaa.

Tämän päivän julkaisun tarkoituksena on tarjota valmistautumattomalle lukijalle kattavaa tietoa aiheesta mikä on vety, mitkä ovat sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, laajuus, merkitys ja valmistusmenetelmät.

Vetyä on suurimmassa osassa orgaanisia aineita ja soluja, joissa se muodostaa lähes kaksi kolmasosaa atomeista.

Kuva 1. Vetyä pidetään yhtenä yleisimmistä luonnon alkuaineista

Mendelejevin jaksollisessa alkuainejärjestelmässä vety on kunniakkaalla ensimmäisellä sijalla atomipainolla yksi.

Nimi "vety" (latinalaisessa versiossa - Vety) on peräisin kahdesta antiikin kreikkalaisesta sanasta: ὕδωρ - "" ja γεννάω - "Minä synnytän" (kirjaimellisesti - "synnyttäminen), ja sen ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1824 venäläinen kemisti Mihail Solovjov.

Vety on yksi vettä muodostavista (hapen ohella) alkuaineista (veden kemiallinen kaava on H 2 O).

Fysikaalisten ominaisuuksiensa mukaan vety on väritön kaasu (ilmaa kevyempi). Sekoitettuna hapen tai ilman kanssa se on erittäin syttyvää.

Pystyy liukenemaan joihinkin metalleihin (titaani, rauta, platina, palladium, nikkeli) ja etanoliin, mutta liukenee erittäin huonosti hopeaan.

Vetymolekyyli koostuu kahdesta atomista ja on merkitty H2:ksi. Vedyllä on useita isotooppeja: protium (H), deuterium (D) ja tritium (T).

Vedyn löytämisen historia

1500-luvun ensimmäisellä puoliskolla tehdessään alkemiallisia kokeita, sekoittamalla metalleja happoihin, Paracelsus huomasi tähän asti tuntemattoman palavan kaasun, jota hän ei voinut erottaa ilmasta.

Melkein puolitoista vuosisataa myöhemmin - 1600-luvun lopulla - ranskalainen tiedemies Lemery onnistui erottamaan vedyn (ei vielä tiennyt, että se oli vety) ilmasta ja todistaa sen palavuuden.

Kuva 2. Henry Cavendish - vedyn löytäjä

Kemialliset kokeet 1700-luvun puolivälissä antoivat Mihail Lomonosoville paljastaa tietyn kaasun vapautumisprosessin joidenkin kemiallisten reaktioiden seurauksena, mikä ei kuitenkaan ole flogistonia.

Todellinen läpimurto palavan kaasun tutkimuksessa teki englantilainen kemisti Henry Cavendish, jolle vedyn löytäminen johtuu (1766).

Cavendish kutsui tätä kaasua "palavaksi ilmaksi". Hän suoritti myös tämän aineen palamisreaktion, joka johti veteen.

Vuonna 1783 Antoine Lavoisierin johtamat ranskalaiset kemistit suorittivat veden synteesin ja myöhemmin - veden hajotuksen vapauttamalla "palavaa ilmaa".

Nämä tutkimukset osoittivat lopulta vedyn läsnäolon veden koostumuksessa. Lavoisier ehdotti uuden kaasun kutsumista Hydrogeniumiksi (1801).

Vedyn hyödylliset ominaisuudet

Vety on neljätoista ja puoli kertaa ilmaa kevyempää.

Se erottuu myös muiden kaasujen korkeimmasta lämmönjohtavuudesta (valkoinen yli seitsemän kertaa ilman lämmönjohtavuus).

Aiemmin ilmapallot ja ilmalaivat olivat täynnä vetyä. 1930-luvun puolivälin ilmalaivojen räjähdyksiin päättyneiden katastrofien jälkeen suunnittelijat joutuivat etsimään korvaavaa vedystä.

Nyt tällaisissa lentokoneissa käytetään heliumia, joka on paljon kalliimpaa kuin vety, mutta ei niin räjähtävää.

Kuva 3. Vetyä käytetään rakettipolttoaineen valmistukseen

Monissa maissa tehdään tutkimusta taloudellisten vetypohjaisten autojen ja kuorma-autojen moottoreiden luomiseksi.

Vetykäyttöiset ajoneuvot ovat paljon ympäristöystävällisempiä kuin bensiini- ja dieselautot.

Normaaleissa olosuhteissa (huoneenlämpötila ja luonnollinen paine) vety on haluton reagoimaan.

Kun vedyn ja hapen seos kuumennetaan 600 °C:seen, alkaa reaktio, joka huipentuu vesimolekyylien muodostumiseen.

Saman reaktion voidaan saada aikaan sähkökipinällä.

Reaktiot, joissa on vetyä, päättyvät vasta, kun reaktioon osallistuvat komponentit ovat täysin kuluneet.

Vedyn palamisen lämpötila saavuttaa 2500-2800 °C.

Vetyä käytetään erilaisten öljyyn ja öljytuotteisiin perustuvien polttoaineiden puhdistamiseen.

Elävässä luonnossa vetyä ei voi korvata millään, koska sitä on kaikissa orgaanisissa aineissa (myös öljyssä) ja kaikissa proteiiniyhdisteissä.

Ilman vedyn osallistumista se olisi mahdotonta.

Vedyn aggregoidut tilat

Vetyä voi esiintyä kolmessa pääasiallisessa aggregaatiotilassa:

• kaasumainen;
• nestemäinen;
• kovaa.

Vedyn tavallinen tila on kaasu. Laskemalla sen lämpötilan -252,8 °C:seen vety muuttuu nesteeksi ja -262 °C:n lämpötilakynnyksen jälkeen vety muuttuu kiinteäksi.

Kuva 4. Useiden vuosikymmenten ajan kallista heliumia on käytetty ilmapallojen täyttämiseen halvan vedyn sijasta

Tutkijat ehdottavat, että vety pystyy olemaan ylimääräisessä (neljännessä) aggregaatiotilassa - metallissa.

Tätä varten sinun tarvitsee vain luoda kahden ja puolen miljoonan ilmakehän paine.

Toistaiseksi tämä on valitettavasti vain tieteellinen hypoteesi, koska kukaan ei ole vielä pystynyt saamaan "metallista vetyä".

Nestemäinen vety - lämpötilansa vuoksi - voi joutuessaan kosketuksiin ihmisen ihon kanssa aiheuttaa vakavia paleltumia.

Vety jaksollisessa taulukossa

Kemiallisten alkuaineiden jakautuminen Mendelejevin jaksollisessa taulukossa perustuu niiden atomipainoon, joka on laskettu suhteessa vedyn atomipainoon.

Kuva 5. Jaksotaulukossa vedylle on määritetty solu, jonka sarjanumero on 1

Moniin vuosiin kukaan ei voinut kumota tai vahvistaa tätä lähestymistapaa.

Kun 1900-luvun alussa ilmaantui ja erityisesti Niels Bohrin kuuluisat postulaatit, jotka selittivät atomin rakennetta kvanttimekaniikan näkökulmasta, oli mahdollista todistaa Mendelejevin hypoteesin paikkansapitävyys.

Päinvastoin on myös totta: juuri Niels Bohrin postulaattien vastaavuudesta jaksollisen järjestelmän taustalla olevaan jaksolliseen lakiin tuli painavin argumentti niiden totuuden tunnustamisen puolesta.

Vedyn osallistuminen lämpöydinreaktioon

Vedyn isotoopit deuterium ja tritium ovat lämpöydinreaktion aikana vapautuvan uskomattoman voimakkaan energian lähteitä.

Kuva 6. Termoydinräjähdys ilman vetyä olisi mahdotonta

Tällainen reaktio on mahdollista vähintään 1060 °C:n lämpötilassa ja etenee hyvin nopeasti - muutamassa sekunnissa.

Auringossa lämpöydinreaktiot etenevät hitaasti.

Tiedemiesten tehtävänä on ymmärtää, miksi näin tapahtuu, jotta saadun tiedon avulla voidaan luoda uusia - lähes ehtymättömiä - energialähteitä.

Mikä on vety (video):

>

Vedyn löytämisen historia on tärkeä virstanpylväs tieteen kehityksessä. Nykyaikaisten tieteellisten käsitteiden mukaan tämä kaasu on yksi tärkeimmistä aineista tähtien olemassaololle ja siksi tärkein energialähde.

Lyhyt historia vedyn löytämisestä

Brittitieteilijä löysi alkuaineen vuonna 1766. Nimen alkuperä juontaa juurensa kreikan sanoista "hydro" ja "genes", mikä tarkoittaa "vettä" ja "generaattoria".

Jo vuonna 1671 Robert Boyle (1627-1691, englantilainen kemisti ja fyysikko) julkaisi "New Experiments Concerning the Relationship Between Flame and Air", jossa hän kuvaili rautalastujen ja laimennettujen happojen välistä reaktiota. Kokeiden aikana tiedemies huomasi, että näiden aineiden reaktio johtaa vetykaasun ("Marsin palava liuos") kehittymiseen.

Kuitenkin vasta vuonna 1766 Henry Cavendish (1731-1810, englantilainen kemisti ja fyysikko, joka löysi myös typen) hyväksyi kaasun pääalkuaineeksi, joka käytti elohopeaa synteesiin. Tiedemies kuvaili sitä "metallien syttyväksi ilmaksi". Cavendish kuvasi tarkasti vedyn ominaisuuksia, mutta uskoi virheellisesti, että kaasu tulee metallista eikä haposta. Kemiallisen alkuaineen nykyaikaisen nimen antoi ranskalainen luonnontieteilijä A. L. Lavoisier.

Vedyn (H) löytämisen historia ei lopu tähän. Vuonna 1931 Chicagossa (USA) työskennellyt kemian professori Harold Urey löysi deuteriumkaasun. Se on vedyn raskas isotooppi ja se on kirjoitettu 2H:na ja D:nä.

Universumin rakennuspalikoita

Pitkään aikaan ihmiset eivät voineet ymmärtää aineen ominaisuuksia. Vaikka muinaiset kreikkalaiset olettivat, että "eetteri" (ympäröivä avaruus) koostuu tietyistä elementeistä, tälle tosiasialle ei ollut selkeää perustetta ja varsinkin vankkaa näyttöä.

Syksyllä 1803 englantilainen pystyi selittämään joidenkin tutkimustensa tuloksia olettaen aineen koostuvan atomeista. Tutkija havaitsi myös, että kaikki näytteet mistä tahansa yhdisteestä koostuvat samasta näiden atomien yhdistelmästä. Dalton totesi myös, että useissa yhdisteissä toisen alkuaineen massojen suhteet, jotka yhdistetään ensimmäisen alkuaineen tiettyyn painoon, voidaan vähentää pieniksi kokonaislukuiksi ("Multiple Proportions -laki"). Siten tiedemiehellä on tietty suhde vedyn löytämisen historiaan.

Daltonin "Atomien teoria" esiteltiin Thomas Thomsonin vuonna 1807 julkaiseman "Systems of Chemistry" -tieteellisen painoksen 3. osassa. Aineisto esiintyi myös Philosophical Transactionsissa julkaistussa artikkelissa strontiumoksalaateista. Seuraavana vuonna Dalton julkaisi nämä ideat yksinään ja teki laajemman analyysin The New System of Chemical Philosophy -kirjassa. Muuten, siinä tiedemies ehdotti ympyrän käyttöä pisteellä keskellä vedyn symbolina.

Ensimmäinen polttokenno

Vedyn löytämisen historia on täynnä mielenkiintoisia tapahtumia. Vuonna 1839 brittiläinen tiedemies Sir William Robert Grove suoritti elektrolyysikokeita. Hän käytti sähköä veden jakamiseen vedyksi ja hapeksi. Myöhemmin tutkija pohti, oliko mahdollista tehdä päinvastoin - tuottaa sähköä hapen reaktiosta vedyn kanssa? Grove sinetöi platinalevyt erillisiin suljettuihin astioihin, joista toinen sisälsi vetyä ja toinen happea. Kun säiliöt upotettiin laimeaan rikkihappoon, virta kulki kahden elektrodin välillä muodostaen vettä kaasusylintereihin. Sitten tiedemies liitti useita samanlaisia ​​laitteita sarjaan lisätäkseen kaasuakkuun syntyvää jännitettä.

Siitä lähtien vedylle on asetettu suuria toiveita kompaktien, ympäristöystävällisten energialähteiden saamiseksi. Kysymystä massakulutukseen käytettävien loppulaitteiden 100 % turvallisuudesta ja korkeasta hyötysuhteesta ei kuitenkaan ole vielä ratkaistu. Muuten, termiä "polttokenno" käyttivät ensin kemistit Ludwig Mond ja Charles Langer, jotka jatkoivat W. R. Groven tutkimusta.

Itsenäiset energialähteet

Vuonna 1932 Francis Thomas Bacon, insinööri Cambridgen yliopistosta Isossa-Britanniassa, jatkoi Groven, Mondin ja Langerin suunnittelun parissa. Hän korvasi platinaelektrodit halvemmalla nikkeliverkolla, ja rikkihapon elektrolyytin sijaan hän käytti alkalista kaliumhydroksidia (vähemmän syövyttävää elektrodeille). Tämä oli pohjimmiltaan ensimmäisen alkalisen polttokennon, nimeltään Bacon-kenno, luominen. Kesti vielä 27 vuotta, ennen kuin britit esittelivät laitoksen, joka pystyi tuottamaan 5 kW energiaa, joka riittää toimittamaan hitsauskoneen. Samoihin aikoihin esiteltiin ensimmäinen polttokennoajoneuvo.

NASA käytti polttokennoja myöhemmin 1960-luvulla Apollon kuuohjelmaan. Baconin solut olivat (ja ovat) sadoissa avaruusaluksissa. Myös "suuria akkuja" käytetään sukellusveneissä.

Hyödyllinen mutta vaarallinen

Vedyn löytämisen historia ei liity pelkästään iloisiin hetkiin. Jättiläisen ilmalaivan Hindenburgin tragedia todistaa, kuinka vaarallinen tämä elementti on. 1930-luvulla Saksa rakensi sarjan lentokoneita - zepeliinejä. Kaasuna käytettiin vetyä. Koska se oli kevyempi kuin typpi-happiseos, joka muodostaa suurimman osan ilmakehästä, se mahdollisti suurten lastimäärien kuljettamisen.

Vuonna 1936 saksalaiset suunnittelijat esittelivät maailmalle tuolloin suurimman ilmalaivan, Hindenburgin. 245 metrin jättiläinen sisälsi 200 000 m3 kaasua. Sen kantokyky on hämmästyttävä: laite pystyi nostamaan jopa 100 tonnia lastia taivaalle. Konetta käytettiin transatlanttisiin kuljetuksiin Saksan ja Yhdysvaltojen välillä. Matkustajagondoliin mahtui 50 henkilöä matkatavaroiden kanssa. 5.6.1937 New Yorkiin saavuttuaan tapahtui vetyvuoto. Syttyvä kaasu syttyi ja aiheutti räjähdyksen, jossa kuoli 36 ihmistä. Siitä lähtien lentokoneissa on käytetty vedyn sijasta turvallisempaa heliumia.

Johtopäätös

Vety on yksi maailmankaikkeuden tärkeimmistä alkuaineista. Vaikka sen ominaisuuksia on tutkittu hyvin, se ei lakkaa kiinnostamasta tutkijoita, insinöörejä ja suunnittelijoita. Tämä elementti on tuhansien tieteellisten julkaisujen, tutkintotodistusten ja tiivistelmien aihe. Vedyn löytämisen historia on itse tieteen historia, tietojärjestelmä, joka on korvannut tietämättömyyden ja uskonnolliset dogmit.

Periodisessa järjestelmässä vety sijaitsee kahdessa elementtiryhmässä, jotka ovat ominaisuuksiltaan täysin vastakkaisia. Tämä ominaisuus tekee siitä täysin ainutlaatuisen. Vety ei ole vain alkuaine tai aine, vaan myös monien monimutkaisten yhdisteiden komponentti, organogeeninen ja biogeeninen alkuaine. Siksi tarkastelemme sen ominaisuuksia ja ominaisuuksia yksityiskohtaisemmin.

Palavan kaasun vapautuminen metallien ja happojen vuorovaikutuksessa havaittiin jo 1500-luvulla eli kemian tieteena muodostuessa. Kuuluisa englantilainen tiedemies Henry Cavendish tutki ainetta vuodesta 1766 lähtien ja antoi sille nimen "palava ilma". Palaessaan tämä kaasu tuotti vettä. Valitettavasti tiedemiehen sitoutuminen flogistonin (hypoteettisen "hyperhienoaineen") teoriaan esti häntä tekemästä oikeita johtopäätöksiä.

Ranskalainen kemisti ja luonnontieteilijä A. Lavoisier suoritti vuonna 1783 yhdessä insinööri J. Meunier'n kanssa ja erityisten kaasumittareiden avulla veden synteesin ja sitten sen analyysin hajottamalla vesihöyryä kuumalla raudalla. Siten tutkijat pystyivät tekemään oikeita johtopäätöksiä. He havaitsivat, että "palava ilma" ei ole vain osa vettä, vaan sitä voidaan myös saada siitä.

Vuonna 1787 Lavoisier ehdotti, että tutkittava kaasu on yksinkertainen aine ja näin ollen yksi tärkeimmistä kemiallisista alkuaineista. Hän kutsui sitä vedyksi (kreikan sanoista hydor - vesi + gennao - synnytän), toisin sanoen "veteen synnyttäminen".

Venäläisen nimen "vety" ehdotti vuonna 1824 kemisti M. Solovjov. Veden koostumuksen määrittäminen merkitsi "flogistoniteorian" loppua. 1700- ja 1800-luvun vaihteessa todettiin, että vetyatomi on erittäin kevyt (verrattuna muiden alkuaineiden atomeihin) ja sen massa otettiin atomimassojen vertailun pääyksiköksi, jolloin saatiin arvo 1.

Fyysiset ominaisuudet

Vety on kevyin tieteen tuntemista aineista (se on 14,4 kertaa ilmaa kevyempi), sen tiheys on 0,0899 g/l (1 atm, 0 °C). Tämä materiaali sulaa (kiinteytyy) ja kiehuu (nesteytyy) -259,1 °C:ssa ja -252,8 °C:ssa (vain heliumilla on alhaisempi kiehumis- ja sulamispiste t °).

Vedyn kriittinen lämpötila on erittäin alhainen (-240 °C). Tästä syystä sen nesteyttäminen on melko monimutkainen ja kallis prosessi. Aineen kriittinen paine on 12,8 kgf / cm² ja kriittinen tiheys 0,0312 g / cm³. Kaikista kaasuista vedyllä on korkein lämmönjohtavuus: 1 atm ja 0 ° C: ssa se on 0,174 W / (mxK).

Aineen ominaislämpökapasiteetti samoissa olosuhteissa on 14,208 kJ / (kgxK) tai 3,394 cal / (gh ° C). Tämä alkuaine liukenee heikosti veteen (noin 0,0182 ml / g 1 atm:ssa ja 20 ° C:ssa), mutta hyvin - useimpiin metalleihin (Ni, Pt, Pa ja muut), erityisesti palladiumiin (noin 850 tilavuutta per tilavuus Pd ) .

Jälkimmäinen ominaisuus liittyy sen kykyyn hajota, kun taas diffuusioon hiiliseoksen (esimerkiksi teräksen) läpi voi liittyä seoksen tuhoutuminen vedyn ja hiilen vuorovaikutuksen vuoksi (tätä prosessia kutsutaan decarbonizationiksi). Nestemäisessä tilassa aine on erittäin kevyttä (tiheys - 0,0708 g / cm³ lämpötilassa t ° \u003d -253 ° C) ja nestemäistä (viskositeetti - 13,8 astetta samoissa olosuhteissa).

Monissa yhdisteissä tämän alkuaineen valenssi on +1 (hapetustila), joka on samanlainen kuin natriumin ja muiden alkalimetallien. Sitä pidetään yleensä näiden metallien analogina. Näin ollen hän johtaa Mendeleev-järjestelmän I-ryhmää. Metallihydrideissä vetyionilla on negatiivinen varaus (hapetusaste on -1), eli Na + H- on rakenteeltaan samanlainen kuin Na + Cl-kloridilla. Tämän ja joidenkin muiden tosiasioiden mukaisesti (elementin "H" ja halogeenien fysikaalisten ominaisuuksien läheisyys, kyky korvata se halogeeneilla orgaanisissa yhdisteissä) vety on luokiteltu Mendeleev-järjestelmän ryhmään VII.

Normaaliolosuhteissa molekyylivedyllä on alhainen aktiivisuus, ja se yhdistyy suoraan vain aktiivisimpien ei-metallien kanssa (fluorin ja kloorin kanssa, jälkimmäisen kanssa - valossa). Kuumennettaessa se vuorostaan ​​on vuorovaikutuksessa monien kemiallisten alkuaineiden kanssa.

Atomivedyllä on lisääntynyt kemiallinen aktiivisuus (verrattuna molekyylivetyyn). Hapen kanssa se muodostaa vettä seuraavan kaavan mukaan:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

vapauttaa 285,937 kJ/mol lämpöä tai 68,3174 kcal/mol (25°C, 1 atm). Normaaleissa lämpötilaolosuhteissa reaktio etenee melko hitaasti, ja lämpötilassa t ° >= 550 ° С se on hallitsematon. Vedyn + hapen seoksen räjähdysrajat ovat 4–94 tilavuusprosenttia H2 ja vedyn + ilman seokset 4–74 tilavuusprosenttia H2 (seosta, jossa on kaksi tilavuutta H2:ta ja yksi tilavuus O₂, kutsutaan räjähdysmäiseksi kaasuksi).

Tätä alkuainetta käytetään useimpien metallien pelkistämiseen, koska se ottaa happea oksideista:

Fe3O4 + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О,

CuO + H2 = Cu + H2O jne.

Eri halogeeneilla vety muodostaa vetyhalogenideja, esimerkiksi:

H2 + Cl2 = 2HCl.

Reagoiessaan fluorin kanssa vety kuitenkin räjähtää (tämä tapahtuu myös pimeässä, -252 ° C:ssa), reagoi bromin ja kloorin kanssa vain kuumennettaessa tai valaistuna ja jodin kanssa - vain kuumennettaessa. Vuorovaikutuksessa typen kanssa muodostuu ammoniakkia, mutta vain katalyytillä, korkeissa paineissa ja lämpötiloissa:

ZN2 + N2 = 2NH3.

Kuumennettaessa vety reagoi aktiivisesti rikin kanssa:

H2 + S = H2S (rikkivety),

ja paljon vaikeampaa - telluurilla tai seleenillä. Vety reagoi puhtaan hiilen kanssa ilman katalyyttiä, mutta korkeissa lämpötiloissa:

2H2 + C (amorfinen) = CH4 (metaani).

Tämä aine reagoi suoraan joidenkin metallien (alkali, maa-alkali ja muut) kanssa muodostaen hydridejä, esimerkiksi:

Н₂ + 2Li = 2LiH.

Ei pieni käytännön merkitys on vedyn ja hiilimonoksidin (II) vuorovaikutuksella. Tällöin paineesta, lämpötilasta ja katalyytistä riippuen muodostuu erilaisia ​​orgaanisia yhdisteitä: HCHO, CH3OH jne. Tyydyttymättömät hiilivedyt muuttuvat tyydyttyneiksi reaktion aikana, esim.

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

Vedyllä ja sen yhdisteillä on poikkeuksellinen rooli kemiassa. Se määrittää happamat ominaisuudet ns. proottisilla hapoilla on taipumus muodostaa vetysidoksia eri alkuaineiden kanssa, millä on merkittävä vaikutus monien epäorgaanisten ja orgaanisten yhdisteiden ominaisuuksiin.

Vedyn saaminen

Tämän alkuaineen teollisen tuotannon tärkeimmät raaka-aineet ovat jalostuskaasut, luonnolliset palavat kaasut ja koksiuunikaasut. Sitä saadaan myös vedestä elektrolyysin kautta (paikoissa, joissa sähkö on edullinen). Yksi tärkeimmistä menetelmistä materiaalin tuottamiseksi maakaasusta on hiilivetyjen, pääasiassa metaanin, katalyyttinen vuorovaikutus vesihöyryn kanssa (ns. konversio). Esimerkiksi:

CH4 + H20 = CO + ZH2.

Hiilivetyjen epätäydellinen hapetus hapella:

CH4 + 1/2O2 \u003d CO + 2H2.

Syntetisoitu hiilimonoksidi (II) muuttuu:

CO + H2O = CO2 + H2.

Maakaasusta valmistettu vety on halvinta.

Veden elektrolyysissä käytetään tasavirtaa, joka johdetaan NaOH- tai KOH-liuoksen läpi (happoja ei käytetä laitteiden korroosion välttämiseksi). Laboratorio-olosuhteissa materiaali saadaan veden elektrolyysillä tai suolahapon ja sinkin välisen reaktion tuloksena. Kuitenkin useammin käytetään valmista tehdasmateriaalia sylintereissä.

Jalostuskaasuista ja koksikaasuista tämä alkuaine eristetään poistamalla kaikki muut kaasuseoksen komponentit, koska ne nesteytyvät helpommin syväjäähdytyksen aikana.

Tätä materiaalia alettiin saada teollisesti 1700-luvun lopulla. Sitten sitä käytettiin ilmapallojen täyttämiseen. Tällä hetkellä vetyä käytetään laajalti teollisuudessa, pääasiassa kemianteollisuudessa, ammoniakin valmistukseen.

Aineen massakuluttajia ovat metyyli- ja muiden alkoholien, synteettisen bensiinin ja monien muiden tuotteiden valmistajat. Niitä saadaan synteesillä hiilimonoksidista (II) ja vedystä. Vetyä käytetään raskaiden ja kiinteiden nestemäisten polttoaineiden, rasvojen jne. hydraukseen, HCl:n synteesiin, öljytuotteiden vetykäsittelyyn sekä metallien leikkaamiseen/hitsaukseen. Ydinenergian tärkeimmät alkuaineet ovat sen isotoopit - tritium ja deuterium.

Vedyn biologinen rooli

Noin 10% elävien organismien massasta (keskimäärin) putoaa tälle elementille. Se on osa vettä ja tärkeimpiä luonnollisten yhdisteiden ryhmiä, mukaan lukien proteiinit, nukleiinihapot, lipidit, hiilihydraatit. Mitä se palvelee?

Tällä materiaalilla on ratkaiseva rooli: proteiinien avaruudellisen rakenteen ylläpitämisessä (kvaternaarinen), nukleiinihappojen komplementaarisuuden periaatteen toteuttamisessa (eli geneettisen tiedon toteutuksessa ja tallentamisessa), yleensä "tunnistuksessa" molekyylissä. taso.

Vetyioni H+ osallistuu tärkeisiin dynaamisiin reaktioihin/prosesseihin kehossa. Sisältää: biologisessa hapetuksessa, joka antaa eläville soluille energiaa, biosynteesireaktioissa, fotosynteesissä kasveissa, bakteerien fotosynteesissä ja typen sitoutumisessa, happo-emästasapainon ja homeostaasin ylläpitämisessä, kalvon kuljetusprosesseissa. Se muodostaa hiilen ja hapen ohella elämänilmiöiden toiminnallisen ja rakenteellisen perustan.

J. Blackin työn jälkeen monet kemistit eri laboratorioissa Englannissa, Ruotsissa, Ranskassa ja Saksassa alkoivat tutkia kaasuja. G. Cavendish saavutti suuren menestyksen. Kaikki tämän tunnollisen tiedemiehen kokeellinen työ perustui kvantitatiiviseen tutkimusmenetelmään. Hän käytti laajalti aineiden punnitsemista ja kaasutilavuuksien mittaamista massan säilymisen lain ohjaamana. G. Cavendnshin ensimmäisessä kaasukemiaa käsittelevässä teoksessa (1766) kuvataan saantimenetelmiä ja ominaisuuksia.

"palava ilma" tunnettiin ennenkin (R. Boyle, N. Lemery). Esimerkiksi vuonna 1745 M. V. Lomonosov totesi, että "kun epäjaloa metallia liukenee, erityisesti happamiin alkoholeihin, pullon aukosta pääsee ulos palavaa höyryä, joka ei ole muuta kuin flogistonia". Tämä on huomionarvoista kahdessa suhteessa: ensinnäkin, monta vuotta ennen Cavendishiä, M. V. Lomonosov tuli siihen tulokseen, että "palava ilma" (eli vety) on flogistonia; toiseksi yllä olevasta lainauksesta seuraa, että M. V. Lomonosov hyväksyi flogistonin opin.

Mutta kukaan ennen G. Cavendishia ei yrittänyt eristää "palavaa ilmaa" ja tutkia sen ominaisuuksia. Kemiallisessa tutkielmassa Three Works Containing Experiments with Artificial Types of Air (1766) hän osoitti, että on olemassa kaasuja, jotka eroavat ilmasta, nimittäin toisaalta "metsä- tai sidottu ilma", joka, kuten G. Cavendish totesi. osoittautui 1,57 kertaa tavallista ilmaa raskaammaksi, toisaalta "palava ilma" on vetyä. G. Cavendish sai sen laimennettujen happojen ja happojen vaikutuksesta erilaisiin metalleihin. Se, että (sinkki, rauta) vaikutuksesta vapautui samaa kaasua (vetyä), sai lopulta G. Cavendishin vakuuttuneeksi siitä, että kaikki metallit sisältävät flogistonia, jota vapautuu metallien muuttuessa "maiksi". Englantilainen tiedemies piti vetyä puhtaana flogistonina, koska kaasu palaa jättämättä jäännöstä, ja tällä kaasulla käsitellyt metallioksidit pelkistyvät vastaaviksi metalleiksi kuumennettaessa.

Henry Cavendish

G. Cavendish flogistonin teorian kannattajana uskoi, että metalli ei syrjäyttänyt sitä haposta, vaan se vapautui "monimutkaisen" metallin hajoamisen seurauksena. Hän edusti reaktiota "palavan ilman" saamiseksi metalleista seuraavasti:

Mitä menetelmiä ja välineitä "kaasumaisten aineiden kemian isä" käytti, voidaan nähdä seuraavasta. Lähtiessään Leedsistä J. Priestley jätti hänelle erään tuttavansa pyynnöstä savikaukalon, jota hän käytti pneumaattisena kylpynä ilman koostumusta koskevissa kokeissaan ja joka, J. Priestley ironisesti huomauttaa, "ei ollut erilainen kaukaloista, joissa pesurit pesevät vaatteita". Vuonna 1772 J. Priestley korvasi veden elohopealla pneumaattisessa kylvyssä, minkä ansiosta hän sai ensimmäistä kertaa puhtaassa muodossa ja tutki vesiliukoisia kaasuja: "kloorivetyhappoilmaa" () ja "haihtuvaa alkalista ilmaa" - väritöntä kaasu, jolla on tukahduttavan pistävä haju. Tämän hän sai kuumentamalla ammoniumkloridia:

2NH 4 Cl + CaO \u003d 2NH 3 + CaCl 2 + H 2

"Priestleyn löytämä kullansijoitin oli... elohopeakylpy", W. Ostwald kirjoitti. "Yksi askel edellä asioiden teknisellä puolella - veden vaihdot - on avain useimpiin Priestleyn löytöihin." J. Priestley havaitsi, että jos sähkökipinä johdetaan ammoniakin läpi, sen tilavuus kasvaa jyrkästi. Vuonna 1785 K.-L. Berthollet totesi, että tämä johtui ammoniakin hajoamisesta typeksi ja vedyksi. J. Priestley havaitsi, että kahden voimakkaasti haisevan kaasun (HCl ja NH 3) vuorovaikutus tuottaa hajuttoman valkoisen jauheen (NH 4 Cl). Vuonna 1775 J. Priestley sai, ja n. 1796 - jonka hän luuli puhtaaksi flogistoniksi.