Vety (H) on erittäin kevyt kemiallinen alkuaine, jonka pitoisuus maankuoressa on 0,9 massaprosenttia ja vedessä 11,19 massaprosenttia.
Vedyn karakterisointi
Keveyden suhteen se on ensimmäinen kaasujen joukossa. Normaaleissa olosuhteissa se on mauton, väritön ja täysin hajuton. Kun se tulee termosfääriin, se lentää avaruuteen pienen painonsa vuoksi.
Koko maailmankaikkeudessa se on lukuisin kemiallinen alkuaine (75% aineiden kokonaismassasta). Niin paljon, että monet ulkoavaruuden tähdet koostuvat kokonaan siitä. Esimerkiksi Aurinko. Sen pääkomponentti on vety. Ja lämpö ja valo ovat seurausta energian vapautumisesta materiaalin ytimien fuusion aikana. Myös avaruudessa on kokonaisia pilviä sen molekyyleistä, joiden koko, tiheys ja lämpötila ovat erikokoisia.
Fyysiset ominaisuudet
Korkea lämpötila ja paine muuttavat merkittävästi sen ominaisuuksia, mutta normaaleissa olosuhteissa se:
Sillä on korkea lämmönjohtavuus muihin kaasuihin verrattuna,
Myrkytön ja huonosti veteen liukeneva
Tiheys 0,0899 g / l 0 °C:ssa ja 1 atm.
Muuttuu nesteeksi -252,8°C:ssa
Kiinteytyy -259,1 °C:ssa,
Ominaispalolämpö on 120.9.106 J/kg.
Se vaatii korkeaa painetta ja erittäin alhaisia lämpötiloja tullakseen nestemäiseksi tai kiinteäksi. Nesteytettynä se on nestemäistä ja kevyttä.
Kemialliset ominaisuudet
Paineen ja jäähdytyksen (-252,87 gr. C) alaisena vety saa nestemäisen tilan, joka on kevyempi kuin mikään analogi. Siinä se vie vähemmän tilaa kuin kaasumaisessa muodossa.
Hän on tyypillinen ei-metallinen. Laboratorioissa sitä saadaan saattamalla metallit (kuten sinkki tai rauta) reagoimaan laimennettujen happojen kanssa. Normaaleissa olosuhteissa se on inaktiivinen ja reagoi vain aktiivisten ei-metallien kanssa. Vety voi erottaa hapen oksideista ja pelkistää metalleja yhdisteistä. Se ja sen seokset muodostavat vetysidoksia tiettyjen alkuaineiden kanssa.
Kaasu liukenee hyvin etanoliin ja moniin metalleihin, erityisesti palladiumiin. Hopea ei liukene sitä. Vety voi hapettua palaessaan hapessa tai ilmassa sekä ollessaan vuorovaikutuksessa halogeenien kanssa.
Yhdistettynä hapen kanssa muodostuu vettä. Jos lämpötila on normaali, reaktio on hidas, jos yli 550 ° C - räjähdys (muuttuu räjähdysmäiseksi kaasuksi).
Vedyn löytäminen luonnosta
Vaikka planeetallamme on paljon vetyä, sen löytäminen puhtaassa muodossaan ei ole helppoa. Tulivuorenpurkausten, öljynoton aikana ja orgaanisen aineen hajoamispaikalta löytyy vähän.
Yli puolet kokonaismäärästä on koostumuksessa veden kanssa. Se sisältyy myös öljyn, erilaisten saven, palavien kaasujen, eläinten ja kasvien rakenteeseen (jossakin elävässä solussa on 50% atomien lukumäärästä).
Vedyn kiertokulku luonnossa
Joka vuosi valtava määrä (miljardeja tonneja) kasvijäänteitä hajoaa vesistöissä ja maaperässä, ja tämä hajoaminen roiskuu ilmakehään valtavan massan vetyä. Sitä vapautuu myös bakteerien aiheuttaman käymisen, palamisen aikana ja osallistuu hapen kanssa veden kiertokulkuun.
Sovellukset vedylle
Ihmiskunta käyttää elementtiä aktiivisesti toiminnassaan, joten olemme oppineet hankkimaan sen teollisessa mittakaavassa:
Meteorologia, kemian tuotanto;
tuotanto margariini;
Rakettien polttoaineena (nestemäinen vety);
Energiateollisuus sähkögeneraattoreiden jäähdytykseen;
Metallien hitsaus ja leikkaus.
Vedyn massaa käytetään synteettisen bensiinin (heikkolaatuisen polttoaineen laadun parantamiseksi), ammoniakin, kloorivedyn, alkoholien ja muiden materiaalien valmistukseen. Ydinvoima käyttää aktiivisesti isotooppejaan.
Valmistetta "vetyperoksidi" käytetään laajalti metallurgiassa, elektroniikkateollisuudessa, sellun ja paperin tuotannossa, pellava- ja puuvillakankaiden valkaisussa, hiusvärien ja kosmetiikan, polymeerien valmistuksessa sekä lääketieteessä haavojen hoitoon.
Tämän kaasun "räjähtävästä" luonteesta voi tulla tappava ase - vetypommi. Sen räjähdyksen mukana vapautuu valtava määrä radioaktiivisia aineita, ja se on haitallista kaikille eläville olennoille.
Nestemäisen vedyn ja ihon kosketus uhkaa vakavia ja tuskallisia paleltumia.
leviäminen luonnossa. V. on laajalle levinnyt luonnossa, sen pitoisuus maankuoressa (litosfääri ja hydrosfääri) on 1 % massasta ja 16 % atomien lukumäärästä. V. on osa maapallon yleisintä ainetta - vettä (11,19 % V.:stä massasta) hiilen, öljyn, luonnonkaasujen, saven sekä eläin- ja kasviorganismien (esim. , koostumuksessa proteiinit, nukleiinihapot, rasvat, hiilihydraatit jne.). Vapaana tilassa V. on erittäin harvinainen, sitä esiintyy pieniä määriä vulkaanisissa ja muissa luonnonkaasuissa. Ilmakehässä on vähäisiä määriä vapaata V.:tä (0,0001 % atomien lukumäärästä). Maan lähiavaruudessa V. muodostaa protonivirran muodossa Maan sisäisen ("protoni") säteilyvyöhykkeen. Avaruudessa V. on yleisin elementti. Plasman muodossa se muodostaa noin puolet Auringon ja useimpien tähtien massasta, pääosan tähtienvälisen väliaineen kaasuista ja kaasusumuista. V. esiintyy useiden planeettojen ilmakehässä ja komeetoissa vapaana H2:na, metaanina CH4:nä, ammoniakina NH3, vesi H2O, radikaaleina, kuten CH, NH, OH, SiH, PH jne. Protonivirran muodossa V. on osa auringon ja kosmisten säteiden korpuskulaarista säteilyä.
Isotoopit, atomi ja molekyyli. Tavallinen V. koostuu kahden stabiilin isotoopin seoksesta: kevyt V. eli protium (1H) ja raskas V. eli deuterium (2H tai D). V:n luonnollisissa yhdisteissä on keskimäärin 6 800 1H-atomia 1 2H-atomia kohden. Radioaktiivinen isotooppi on saatu keinotekoisesti - superraskas B. tai tritium (3H tai T), pehmeällä β-säteilyllä ja puoliintumisajalla T1 / 2 = 12,262 vuotta. Luonnossa tritiumia muodostuu esimerkiksi ilmakehän typestä kosmisen säteen neutronien vaikutuksesta; se on mitätön ilmakehässä (4-10-15 % ilman atomien kokonaismäärästä). On saatu erittäin epästabiili 4H-isotooppi. Isotooppien 1H, 2H, 3H ja 4H massaluvut, vastaavasti 1,2, 3 ja 4, osoittavat, että protiumatomin ydin sisältää vain 1 protonin, deuterium - 1 protoni ja 1 neutroni, tritium - 1 protoni ja 2 neutroneja, 4H - 1 protoni ja 3 neutronia. Vedyn isotooppien massojen suuri ero aiheuttaa huomattavan eron niiden fysikaalisissa ja kemiallisissa ominaisuuksissa kuin muiden alkuaineiden isotooppien tapauksessa.
Atomilla V. on yksinkertaisin rakenne kaikkien muiden alkuaineiden atomeista: se koostuu ytimestä ja yhdestä elektronista. Ytimen sisältävän elektronin sitoutumisenergia (ionisaatiopotentiaali) on 13,595 eV. Neutraali atomi V. voi myös kiinnittää toisen elektronin muodostaen negatiivisen ionin H-; tässä tapauksessa toisen neutraalin atomin elektronin sitoutumisenergia (elektroniaffiniteetti) on 0,78 eV. Kvanttimekaniikka mahdollistaa atomin V. kaikkien mahdollisten energiatasojen laskemisen ja siten täydellisen tulkinnan sen atomispektristä. V-atomia käytetään malliatomina muiden, monimutkaisempien atomien energiatasojen kvanttimekaanisissa laskelmissa. B.H2-molekyyli koostuu kahdesta atomista, jotka on yhdistetty kovalenttisella kemiallisella sidoksella. Dissosiaatioenergia (eli hajoaminen atomeiksi) on 4,776 eV (1 eV = 1,60210-10-19 J). Atomien välinen etäisyys ytimien tasapainoasemassa on 0,7414-Å. Korkeissa lämpötiloissa molekyyli V. dissosioituu atomeiksi (dissosiaatioaste 2000°C:ssa on 0,0013; 5000°C:ssa se on 0,95). Atomic V. muodostuu myös erilaisissa kemiallisissa reaktioissa (esimerkiksi Zn:n vaikutuksesta suolahappoon). V:n olemassaolo atomitilassa kestää kuitenkin vain lyhyen ajan, atomit yhdistyvät uudelleen H2-molekyyleiksi.
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. V. - kevyin tunnetuista aineista (14,4 kertaa ilmaa kevyempi), tiheys 0,0899 g / l 0 ° C:ssa ja 1 atm. V. kiehuu (nesteytyy) ja sulaa (kiinteytyy) -252,6 °C:ssa ja -259,1 °C:ssa (vain heliumilla on alhaisemmat sulamis- ja kiehumispisteet). V:n kriittinen lämpötila on erittäin alhainen (-240 °C), joten sen nesteyttämiseen liittyy suuria vaikeuksia; kriittinen paine 12,8 kgf/cm2 (12,8 atm), kriittinen tiheys 0,0312 g/cm3. Kaikista kaasuista V.:llä on korkein lämmönjohtavuus, 0,174 W / (m-K) 0 °C:ssa ja 1 atm:ssä, eli 4,16-0-4 cal / (s-cm- °C). V:n ominaislämpökapasiteetti 0 °C:ssa ja 1 atm Cp 14,208-103 j / (kg-K), eli 3,394 cal / (g- ° C). V. liukenee heikosti veteen (0,0182 ml / g 20 °C:ssa ja 1 atm), mutta hyvin - moniin metalleihin (Ni, Pt, Pd, jne.), erityisesti palladiumiin (850 tilavuutta per 1 tilavuus Pd) . V:n liukoisuus metalleihin liittyy sen kykyyn diffundoitua niiden läpi; diffuusioon hiilipitoisen seoksen (esimerkiksi teräksen) läpi liittyy joskus seoksen tuhoutuminen teräksen ja hiilen vuorovaikutuksen vuoksi (ns. decarbonization). Nestemäinen vesi on erittäin kevyttä (tiheys -253°C:ssa 0,0708 g/cm3) ja nestemäistä (viskositeetti -253°C:ssa 13,8 astetta).
Useimmissa yhdisteissä V.:n valenssi (tarkemmin sanottuna hapetusaste) on +1, kuten natriumilla ja muilla alkalimetallilla; yleensä häntä pidetään näiden metallien analogina, nimike 1 gr. Mendelejevin järjestelmät. Kuitenkin metallihydrideissä B.-ioni on negatiivisesti varautunut (hapetusaste -1), eli Na + H-hydridi on rakennettu kuten Na + Cl-kloridi. Tämä ja jotkin muut tosiasiat (V:n ja halogeenien fysikaalisten ominaisuuksien läheisyys, halogeenien kyky korvata V. orgaanisissa yhdisteissä) antavat aihetta liittää V. myös jaksollisen järjestelmän ryhmään VII (ks. jaksollinen elementtijärjestelmä). Normaaliolosuhteissa molekyyli V. on suhteellisen inaktiivinen ja yhdistyy suoraan vain aktiivisimpien ei-metallien kanssa (fluorin kanssa ja valossa kloorin kanssa). Kuumennettaessa se kuitenkin reagoi monien alkuaineiden kanssa. Atomic V.:llä on lisääntynyt kemiallinen aktiivisuus verrattuna molekyyli-V:hen. V. muodostaa vettä hapen kanssa: H2 + 1 / 2O2 = H2O vapauttamalla 285,937-103 J / mol, eli 68,3174 kcal / mol lämpöä (25 °C:ssa ja 1 atm). Tavallisissa lämpötiloissa reaktio etenee erittäin hitaasti, yli 550 ° C - räjähdyksellä. Vety-happi-seoksen räjähdysrajat ovat (tilavuuden mukaan) 4 - 94 % H2 ja vety-ilmaseoksen - 4 - 74 % H2 (seosta, jossa on 2 tilavuutta H2:ta ja 1 tilavuusosaa O2:ta kutsutaan räjähdysherkäksi kaasu). V.:tä käytetään monien metallien pelkistykseen, koska se vie happea niiden oksideista:
CuO + H2 \u003d Cu + H2O,
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O jne.
V. muodostaa vetyhalogenideja halogeenien kanssa, esimerkiksi:
H2 + Cl2 = 2HCl.
Samalla se räjähtää fluorin kanssa (jopa pimeässä ja -252°C:ssa), reagoi kloorin ja bromin kanssa vain valaistuna tai kuumennettaessa ja jodin kanssa vain kuumennettaessa. V. on vuorovaikutuksessa typen kanssa muodostaen ammoniakkia: 3H2 + N2 = 2NH3 vain katalyytillä ja korotetuissa lämpötiloissa ja paineissa. Kuumennettaessa V. reagoi voimakkaasti rikin kanssa: H2 + S = H2S (rikkivety), paljon vaikeampaa seleenin ja telluurin kanssa. V. voi reagoida puhtaan hiilen kanssa ilman katalyyttiä vain korkeissa lämpötiloissa: 2H2 + C (amorfinen) = CH4 (metaani). V. reagoi suoraan joidenkin metallien (alkali, maa-alkali jne.) kanssa muodostaen hydridejä: H2 + 2Li = 2LiH. Suuri käytännön merkitys on hiilimonoksidin ja hiilimonoksidin reaktioilla, joissa lämpötilasta, paineesta ja katalyytistä riippuen muodostuu erilaisia orgaanisia yhdisteitä, kuten HCHO, CH3OH ja muita (katso Hiilimonoksidi). Tyydyttymättömät hiilivedyt reagoivat vedyn kanssa kyllästyen, esimerkiksi: CnH2n + H2 = CnH2n+2 (katso Hydraus).
Yleisin kemiallinen alkuaine universumissa on vety. Tämä on eräänlainen viitepiste, koska jaksollisessa taulukossa sen atominumero on yhtä suuri kuin yksi. Ihmiskunta toivoo voivansa oppia lisää siitä yhtenä mahdollisimmista ajoneuvoista tulevaisuudessa. Vety on yksinkertaisin, kevyin, yleisin alkuaine, sitä on runsaasti kaikkialla - seitsemänkymmentäviisi prosenttia aineen kokonaismassasta. Sitä on kaikissa tähdissä, erityisesti paljon vetyä kaasujättiläisissä. Sen rooli tähtien fuusioreaktioissa on avainasemassa. Ilman vetyä ei ole vettä, mikä tarkoittaa, ettei ole elämää. Kaikki muistavat, että vesimolekyyli sisältää yhden happiatomin ja kaksi atomia siinä on vetyä. Tämä on hyvin tunnettu kaava H2O.
Kuinka käytämme sitä
Henry Cavendish löysi vedyn vuonna 1766 analysoidessaan metallin hapettumisreaktiota. Useiden vuosien havainnoinnin jälkeen hän tajusi, että vedyn polttoprosessissa muodostuu vettä. Aiemmin tutkijat eristivät tämän elementin, mutta eivät pitäneet sitä itsenäisenä. Vuonna 1783 vedylle annettiin nimi vety (käännetty kreikan kielestä "hydro" - vesi ja "geeni" - synnyttää). Vettä tuottava alkuaine on vety. Se on kaasu, jonka molekyylikaava on H2. Jos lämpötila on lähellä huoneenlämpötilaa ja paine on normaali, tämä elementti on huomaamaton. Vetyä ei voi edes sietää ihmisen aistit - se on mautonta, väritöntä, hajutonta. Mutta paineessa ja -252,87 C:n lämpötilassa (erittäin kylmä!) Tämä kaasu nesteytyy. Näin se varastoidaan, koska kaasun muodossa se vie paljon enemmän tilaa. Se on nestemäistä vetyä, jota käytetään rakettipolttoaineena.
Vety voi muuttua kiinteäksi, metalliksi, mutta tätä varten tarvitaan erittäin korkea paine, ja tätä tunnetuimmat tiedemiehet, fyysikot ja kemistit tekevät nyt. Tämä elementti toimii jo nyt vaihtoehtoisena liikenteen polttoaineena. Sen käyttötapa on samanlainen kuin polttomoottori: kun vetyä poltetaan, vapautuu paljon sen kemiallista energiaa. Käytännössä on myös kehitetty menetelmä siihen perustuvan polttokennon luomiseksi: hapen kanssa yhdistettynä tapahtuu reaktio, jonka kautta muodostuu vettä ja sähköä. On mahdollista, että liikenne "siirtyy" pian bensiinin sijaan vetyyn - monet autonvalmistajat ovat kiinnostuneita vaihtoehtoisten palavien materiaalien luomisesta, ja onnistumisia onkin. Mutta puhtaasti vetymoottori on edelleen tulevaisuudessa, siinä on monia vaikeuksia. Edut ovat kuitenkin sellaiset, että kiinteää vetyä sisältävän polttoainesäiliön luominen on täydessä vauhdissa, eivätkä tutkijat ja insinöörit aio perääntyä.
Perustiedot
Hydrogenium (lat.) - vety, ensimmäinen sarjanumero jaksollisessa taulukossa, on merkitty H. Vetyatomin massa on 1,0079, se on kaasu, jolla ei normaaliolosuhteissa ole makua, hajua tai väriä. Kemistit 1500-luvulta lähtien ovat kuvanneet tiettyä palavaa kaasua ja osoittaneet sitä eri tavoin. Mutta se kävi kaikille samoissa olosuhteissa - kun happo vaikuttaa metalliin. Jopa Cavendish itse kutsui vetyä useiden vuosien ajan yksinkertaisesti "palavaksi ilmaksi". Vasta vuonna 1783 Lavoisier osoitti synteesin ja analyysin avulla, että vedellä on monimutkainen koostumus, ja neljä vuotta myöhemmin hän antoi "palavalle ilmalle" sen nykyaikaisen nimen. Tämän yhdyssanan juurta käytetään laajalti, kun on tarpeen nimetä vetyyhdisteitä ja prosesseja, joihin se osallistuu. Esimerkiksi hydraus, hydridi ja vastaavat. Ja venäläistä nimeä ehdotti vuonna 1824 M. Solovjov.
Luonnossa tämän elementin jakautumisella ei ole tasa-arvoa. Maankuoren litosfäärissä ja hydrosfäärissä sen massa on yksi prosentti, mutta vetyatomeja on jopa kuusitoista prosenttia. Yleisin vesi maapallolla, ja sen painosta 11,19 prosenttia on vetyä. Lisäksi sitä on varmasti läsnä lähes kaikissa yhdisteissä, jotka muodostavat öljyn, hiilen, kaikki maakaasut, saven. Vetyä on kaikissa kasvien ja eläinten organismeissa - proteiinien, rasvojen, nukleiinihappojen, hiilihydraattien ja niin edelleen koostumuksessa. Vedyn vapaa tila ei ole tyypillinen eikä sitä esiinny lähes koskaan - sitä on hyvin vähän luonnon- ja vulkaanisissa kaasuissa. Erittäin vähäinen määrä vetyä ilmakehässä - 0,0001%, atomien lukumäärällä mitattuna. Toisaalta kokonaiset protonivirrat edustavat vetyä Maan lähiavaruudessa, joka muodostaa planeettamme sisäisen säteilyvyöhykkeen.
Avaruus
Avaruudessa mikään alkuaine ei ole yhtä yleinen kuin vety. Vedyn tilavuus Auringon alkuaineiden koostumuksessa on yli puolet sen massasta. Useimmat tähdet muodostavat vetyä plasman muodossa. Suurin osa erilaisten sumujen ja tähtienvälisen väliaineen kaasuista koostuu myös vedystä. Sitä esiintyy komeetoissa, useiden planeettojen ilmakehässä. Luonnollisesti ei puhtaassa muodossaan, ei vapaana H 2:na tai metaani CH 4:nä tai ammoniakkina NH 3, edes vesi H 2 O. Hyvin usein on radikaaleja CH, NH, SiN, OH, PH ja vastaavia . Protonivirtana vety on osa solukalvon auringonsäteilyä ja kosmisia säteitä.
Tavallisessa vedyssä kahden stabiilin isotoopin seos on kevyt vety (tai protium 1 H) ja raskas vety (tai deuterium - 2 H tai D). On olemassa muita isotooppeja: radioaktiivinen tritium - 3 H tai T, muuten - superraskas vety. Ja myös erittäin epävakaa 4 N. Luonnossa vetyyhdiste sisältää isotooppeja sellaisissa suhteissa: protiumatomia on 6800 per deuteriumatomi. Tritiumia muodostuu ilmakehässä typestä, johon kosmisen säteen neutronit vaikuttavat, mutta mitätöntä. Mitä isotooppien massaluvut tarkoittavat? Numero osoittaa, että protiumissa on vain yksi protoni, kun taas deuteriumissa ei ole vain protoni, vaan myös neutroni atomin ytimessä. Tritiumissa on kaksi neutronia ytimessä yhtä protonia kohden. Mutta 4 N sisältää kolme neutronia protonia kohti. Siksi vedyn isotooppien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ovat hyvin erilaisia verrattuna kaikkien muiden alkuaineiden isotoopeihin - massojen ero on liian suuri.
Rakenne ja fysikaaliset ominaisuudet
Rakenteeltaan vetyatomi on yksinkertaisin verrattuna kaikkiin muihin alkuaineisiin: yksi ydin - yksi elektroni. Ionisaatiopotentiaali - ytimen sitoutumisenergia elektronin kanssa - 13,595 elektronivolttia (eV). Juuri tämän rakenteen yksinkertaisuuden vuoksi vetyatomi on kätevä malli kvanttimekaniikassa, kun on tarpeen laskea monimutkaisempien atomien energiatasot. H2-molekyylissä on kaksi atomia, jotka on yhdistetty kemiallisella kovalenttisella sidoksella. Hajoamisenergia on erittäin korkea. Atomivetyä voi muodostua kemiallisissa reaktioissa, kuten sinkki ja kloorivetyhappo. Vuorovaikutusta vedyn kanssa ei kuitenkaan käytännössä tapahdu - vedyn atomitila on hyvin lyhyt, atomit yhdistyvät välittömästi uudelleen H2-molekyyleiksi.
Fysikaalisesta näkökulmasta vety on kevyempää kuin kaikki tunnetut aineet - yli neljätoista kertaa kevyempi kuin ilma (muistakaa lentävät ilmapallot lomalla - niissä on vain vetyä). Helium voi kuitenkin kiehua, nesteytyä, sulaa, jähmettyä, ja vain helium kiehuu ja sulaa alemmissa lämpötiloissa. Sitä on vaikea nesteyttää, tarvitset alle -240 celsiusasteen lämpötilan. Mutta sillä on erittäin korkea lämmönjohtavuus. Se ei melkein liukene veteen, mutta metalli vuorovaikuttaa täydellisesti vedyn kanssa - se liukenee melkein kaikkiin, parhaiten palladiumiin (850 tilavuutta käytetään yhteen tilavuuteen vetyä). Nestemäinen vety on kevyttä ja juoksevaa, ja metalliin liuenneena se usein tuhoaa metalliseoksia johtuen vuorovaikutuksesta hiilen kanssa (esim. teräs), diffuusiota, hiilenpoistoa tapahtuu.
Kemialliset ominaisuudet
Yhdisteissä vedyn hapetusaste (valenssi) on suurimmaksi osaksi +1, kuten natriumilla ja muilla alkalimetallilla. Häntä pidetään heidän analoginaan Mendeleev-järjestelmän ensimmäisen ryhmän kärjessä. Mutta metallihydrideissä oleva vetyioni on negatiivisesti varautunut ja sen hapetusaste on -1. Tämä elementti on myös lähellä halogeeneja, jotka voivat jopa korvata sen orgaanisissa yhdisteissä. Tämä tarkoittaa, että vety voidaan lukea myös Mendelejevin järjestelmän seitsemänteen ryhmään. Normaaleissa olosuhteissa vetymolekyylit eivät eroa aktiivisuudeltaan, ja ne yhdistyvät vain aktiivisimpien epämetallien kanssa: se on hyvä fluorin kanssa, ja jos se on kevyt, kloorin kanssa. Mutta kuumennettaessa vety muuttuu erilaiseksi - se reagoi monien alkuaineiden kanssa. Atomivety on molekyylivetyyn verrattuna erittäin aktiivinen kemiallisesti, joten hapen yhteydessä muodostuu vettä ja matkan varrella vapautuu energiaa ja lämpöä. Huoneenlämpötilassa tämä reaktio on hyvin hidas, mutta kun se kuumennetaan yli viisisataaviisikymmentä astetta, syntyy räjähdys.
Vetyä käytetään metallien pelkistämiseen, koska se vie happea niiden oksideista. Fluorin kanssa vety muodostaa räjähdyksen jopa pimeässä ja miinus kaksisataaviisikymmentäkaksi celsiusasteessa. Kloori ja bromi virittävät vetyä vain kuumennettaessa tai valaistuna ja jodia vain kuumennettaessa. Vety ja typpi muodostavat ammoniakkia (näin valmistetaan useimmat lannoitteet). Kuumennettaessa se on erittäin aktiivisesti vuorovaikutuksessa rikin kanssa ja saadaan rikkivetyä. Telluurilla ja seleenillä on vaikea saada aikaan vedyn reaktiota, mutta puhtaalla hiilellä reaktio tapahtuu erittäin korkeissa lämpötiloissa ja metaania saadaan. Hiilimonoksidin kanssa vety muodostaa erilaisia orgaanisia yhdisteitä, paine, lämpötila, katalyytit vaikuttavat tähän, ja kaikella tällä on suuri käytännön merkitys. Yleisesti ottaen vedyn ja sen yhdisteiden rooli on poikkeuksellisen suuri, koska se antaa proottisille hapoille happamia ominaisuuksia. Vetysidoksia muodostuu monien alkuaineiden kanssa, mikä vaikuttaa sekä epäorgaanisten että orgaanisten yhdisteiden ominaisuuksiin.
Hakeminen ja käyttö
Vetyä saadaan teollisessa mittakaavassa maakaasuista - palavista, koksiuuni-, öljynjalostuskaasuista. Sitä voidaan saada myös elektrolyysillä, jossa sähkö ei ole liian kallista. Tärkein vedyn tuotantomenetelmä on kuitenkin hiilivetyjen, enimmäkseen metaanin, katalyyttinen reaktio vesihöyryn kanssa, kun konversio saadaan aikaan. Menetelmää hiilivetyjen hapettamiseksi hapella käytetään myös laajasti. Vedyn erottaminen maakaasusta on halvin tapa. Kaksi muuta ovat koksiuunikaasun ja jalostuskaasun käyttö – vetyä vapautuu, kun muut komponentit nesteytetään. Ne nesteytyvät helpommin, ja vedylle, kuten muistamme, tarvitset -252 astetta.
Vetyperoksidi on erittäin suosittu. Hoitoa tällä liuoksella käytetään hyvin usein. Molekyylikaavaa H 2 O 2 tuskin nimeävät kaikki ne miljoonat ihmiset, jotka haluavat olla blondeja ja vaalentaa hiuksiaan, sekä ne, jotka rakastavat puhtautta keittiössä. Nekään, jotka hoitavat kissanpennun kanssa leikkimisestä aiheutuneita naarmuja, eivät usein ymmärrä käyttävänsä vetykäsittelyä. Mutta kaikki tietävät tarinan: vuodesta 1852 lähtien vetyä on käytetty ilmailussa pitkään. Henry Giffardin keksimä ilmalaiva perustui vetyyn. Niitä kutsuttiin zepeliineiksi. Ilma-alusten rakentamisen nopea kehitys pakotti zeppeliinit pois taivaalta. Vuonna 1937 tapahtui suuri onnettomuus, kun Hindenburgin ilmalaiva paloi. Tämän tapauksen jälkeen zeppeliiniä ei käytetty enää koskaan. Mutta 1700-luvun lopulla vedyllä täytettyjen ilmapallojen leviäminen oli kaikkialla. Ammoniakin tuotannon lisäksi vetyä tarvitaan nykyään metyylialkoholin ja muiden alkoholien, bensiinin, hydratun raskaan polttoöljyn ja kiinteiden polttoaineiden valmistukseen. Et voi tehdä ilman vetyä hitsattaessa, metallien leikkaamisessa - se voi olla happi-vetyä ja atomi-vetyä. Ja tritium ja deuterium antavat elämää ydinenergialle. Tämä, kuten muistamme, vedyn isotoopit.
Neumyvakin
Vety kemiallisena alkuaineena on niin hyvä, ettei sillä voi olla omat tuulettimet. Ivan Pavlovich Neumyvakin - lääketieteen tohtori, professori, valtionpalkinnon saaja ja monia muita nimikkeitä ja palkintoja, muun muassa. Perinteisen lääketieteen lääkärinä hänet nimettiin Venäjän parhaaksi kansanparantajaksi. Hän kehitti monia menetelmiä ja periaatteita lääketieteellisen hoidon tarjoamiseksi astronauteille lennon aikana. Hän loi ainutlaatuisen sairaalan - sairaalan avaruusalukseen. Samaan aikaan hän oli kosmeettisen lääketieteen suunnan valtion koordinaattori. Avaruus ja kosmetiikka. Hänen intohimonsa vetyä kohtaan ei ole tarkoitettu suuren rahan ansaitsemiseen, kuten nykyään kotitalouslääketieteessä, vaan päinvastoin opettamaan ihmisiä parantamaan mitä tahansa kirjaimellisesti pennikkäästä lääkkeestä ilman lisäkäyntejä apteekeissa.
Hän edistää hoitoa lääkkeellä, jota on kirjaimellisesti jokaisessa kodissa. Tämä on vetyperoksidia. Voit kritisoida Neumyvakinia niin paljon kuin haluat, hän vaatii edelleen omaa: kyllä, todellakin, kirjaimellisesti kaikki voidaan parantaa vetyperoksidilla, koska se kyllästää kehon sisäiset solut hapella, tuhoaa myrkkyjä, normalisoi happoa ja emäksistä tasapaino, ja täältä kudokset uusiutuvat, koko vartalo uudistuu. Kukaan ei ole vielä nähnyt vetyperoksidilla parannettua, vielä vähemmän tutkittua, mutta Neumyvakin väittää, että käyttämällä tätä lääkettä voit päästä eroon virus-, bakteeri- ja sienisairauksista, estää kasvainten ja ateroskleroosin kehittymisen, voittaa masennuksen, nuorentaa kehoa. etkä koskaan sairastu SARS:iin ja vilustumiseen.
Ihmelääke
Ivan Pavlovich on varma, että tämän yksinkertaisen lääkkeen asianmukaisella käytöllä ja kaikilla yksinkertaisilla ohjeilla voit voittaa monia sairauksia, mukaan lukien erittäin vakavat. Heidän luettelonsa on valtava: parodontaalista ja nielurisatulehduksesta sydäninfarktiin, aivohalvaukseen ja diabetekseen. Sellaiset pienet asiat, kuten sinuiitti tai osteokondroosi, lentävät pois ensimmäisistä hoitokerroista. Syöpäkasvaimetkin pelkäävät ja pakenevat vetyperoksidia, koska immuunijärjestelmä stimuloituu, elimistön elämä ja sen puolustuskyky aktivoituvat.
Lapsiakin voidaan hoitaa tällä tavalla, paitsi että raskaana olevien naisten on parempi pidättäytyä vetyperoksidin käytöstä toistaiseksi. Tätä menetelmää ei myöskään suositella ihmisille, joille on siirretty elimiä mahdollisen kudosten yhteensopimattomuuden vuoksi. Annostusta on noudatettava tiukasti: yhdestä tippasta kymmeneen lisäämällä yksi joka päivä. Kolme kertaa päivässä (kolmekymmentä tippaa kolmiprosenttista vetyperoksidiliuosta päivässä, vau!) puoli tuntia ennen ateriaa. Voit antaa liuoksen suonensisäisesti ja lääkärin valvonnassa. Joskus vetyperoksidia yhdistetään tehokkaamman vaikutuksen saavuttamiseksi muiden lääkkeiden kanssa. Liuoksen sisällä käytetään vain laimennetussa muodossa - puhtaalla vedellä.
Ulkoisesti
Kompressiot ja huuhtelut olivat erittäin suosittuja jo ennen kuin professori Neumyvakin loi menetelmänsä. Kaikki tietävät, että kuten alkoholipakkauksia, vetyperoksidia ei voida käyttää puhtaassa muodossaan, koska seurauksena on kudospalovammoja, mutta syylät tai sieni-infektiot voidellaan paikallisesti ja vahvalla liuoksella - jopa viiteentoista prosenttia.
Ihottuman ja päänsäryn kanssa suoritetaan myös toimenpiteitä, joissa vetyperoksidi on mukana. Pakkaaminen tulee tehdä puuvillakankaalla, joka on kastettu liuokseen, jossa on kaksi teelusikallista kolme prosenttia vetyperoksidia ja viisikymmentä milligrammaa puhdasta vettä. Peitä kangas foliolla ja kääri villalla tai pyyhkeellä. Pakkauksen kesto on neljäsosa tunnista puolitoista tuntiin aamulla ja illalla toipumiseen asti.
Lääkäreiden mielipide
Mielipiteet jakautuvat, kaikki eivät ihaile vetyperoksidin ominaisuuksia, ja lisäksi he eivät vain usko niihin, he nauravat niille. Lääkäreiden joukossa on niitä, jotka tukivat Neumyvakinia ja jopa ottivat vastaan hänen teoriansa, mutta he ovat vähemmistössä. Useimmat lääkärit pitävät tällaista hoitosuunnitelmaa paitsi tehottomana, myös usein kohtalokkaana.
Itse asiassa ei ole vielä virallisesti todistettu tapausta, jossa potilas parantuisi vetyperoksidilla. Samalla ei ole tietoa terveyden heikkenemisestä tämän menetelmän käytön yhteydessä. Mutta kallisarvoista aikaa menetetään, ja henkilö, joka on saanut yhden vakavista sairauksista ja luottanut täysin Neumyvakinin ihmelääkkeeseen, on vaarassa myöhästyä todellisen perinteisen hoitonsa aloittamisesta.
Vety on kemiallinen alkuaine, jonka symboli on H ja atominumero 1. Standardiatomipainollaan noin 1,008 vety on jaksollisen järjestelmän kevyin alkuaine. Sen yksiatominen muoto (H) on universumin yleisin kemikaali, ja sen osuus on noin 75 % baryonin kokonaismassasta. Tähdet koostuvat enimmäkseen vedystä plasmatilassa. Yleisimmällä vedyn isotoopilla, nimeltään protium (tätä nimeä käytetään harvoin, symboli 1H), on yksi protoni eikä yhtään neutroneja. Atomivedyn laajalle levinnyt esiintyminen tapahtui ensimmäisen kerran rekombinaation aikakaudella. Vakiolämpötiloissa ja -paineissa vety on väritön, hajuton, mauton, myrkytön, ei-metallinen, syttyvä kaksiatominen kaasu, jonka molekyylikaava on H2. Koska vety muodostaa helposti kovalenttisia sidoksia useimpien ei-metallisten alkuaineiden kanssa, suurin osa maan vedystä on molekyylimuodoissa, kuten vedessä tai orgaanisissa yhdisteissä. Vetyllä on erityisen tärkeä rooli happo-emäs-reaktioissa, koska useimpiin happopohjaisiin reaktioihin liittyy protonien vaihto liukoisten molekyylien välillä. Ioniyhdisteissä vety voi olla negatiivisen varauksen (eli anionin) muodossa, ja se tunnetaan hydridinä tai positiivisesti varautuneena (eli kationina) lajina, jota merkitään symbolilla H+. Vetykationin kuvataan koostuvan yksinkertaisesta protonista, mutta varsinaiset vetykationit ionisissa yhdisteissä ovat aina monimutkaisempia. Ainoana neutraalina atomina, jolle Schrödingerin yhtälö voidaan ratkaista analyyttisesti, vety (eli atomin energian ja sitoutumisen tutkimus) on ollut avainasemassa kvanttimekaniikan kehityksessä. Vetykaasua tuotettiin ensimmäisen kerran keinotekoisesti 1500-luvun alussa happojen reaktiolla metallien kanssa. Vuosina 1766-81. Henry Cavendish ymmärsi ensimmäisenä, että vetykaasu on erillinen aine ja että se tuottaa vettä palaessaan, mistä johtuu sen nimi: vety tarkoittaa kreikaksi "vedentuottajaa". Vedyn teollinen tuotanto liittyy pääasiassa maakaasun höyrykonversioon ja harvemmin energiaintensiivisempiin menetelmiin, kuten vesielektrolyysi. Suurin osa vedystä käytetään lähellä sen tuotantopaikkaa, ja kaksi yleisintä käyttötapaa ovat fossiilisten polttoaineiden käsittely (esim. vetykrakkaus) ja ammoniakin tuotanto pääasiassa lannoitemarkkinoille. Vety on huolenaihe metallurgiassa, koska se voi haurauttaa monia metalleja, mikä vaikeuttaa putkistojen ja varastosäiliöiden suunnittelua.
Ominaisuudet
Palaminen
Vetykaasu (kaksivety tai molekyylivety) on syttyvä kaasu, joka palaa ilmassa erittäin laajalla pitoisuusalueella 4-75 tilavuusprosenttia. Paloentalpia on 286 kJ/mol:
2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Vetykaasu muodostaa räjähtäviä seoksia ilman kanssa pitoisuuksina 4-74 % ja kloorin kanssa pitoisuuksina jopa 5,95 %. Räjähtäviä reaktioita voivat aiheuttaa kipinät, lämpö tai auringonvalo. Vedyn itsesyttymislämpötila, itsestään syttymislämpötila ilmassa, on 500 °C (932 °F). Puhtaat vety-happiliekit säteilevät ultraviolettisäteilyä, ja korkeahappiseoksella ne ovat lähes näkymättömiä paljaalla silmällä, mistä on osoituksena Space Shuttlen pääkoneen heikko pillu verrattuna Space Shuttlen kiinteän rakettitehostimen erittäin näkyvään pilviin, joka käyttää ammoniumperkloraattikomposiitti. Liekinilmaisin voi olla tarpeen palavan vedyn vuodon havaitsemiseksi; tällaiset vuodot voivat olla erittäin vaarallisia. Vetyliekki muissa olosuhteissa on sininen ja muistuttaa maakaasun sinistä liekkiä. Ilmalaivan "Hindenburg" uppoaminen on pahamaineinen esimerkki vedyn poltosta, ja tapauksesta keskustellaan edelleen. Tässä tapahtumassa näkyvä oranssi liekki johtui altistumisesta vedyn ja hapen seokselle yhdistettynä ilmalaivan ihon hiiliyhdisteisiin. H2 reagoi jokaisen hapettavan alkuaineen kanssa. Vety voi reagoida spontaanisti huoneenlämpötilassa kloorin ja fluorin kanssa muodostaen vastaavia halogenideja, kloorivetyä ja fluorivetyä, jotka ovat myös mahdollisesti vaarallisia happoja.
Elektronien energiatasot
Elektronin perustilaenergiataso vetyatomissa on −13,6 eV, mikä vastaa ultraviolettifotonia, jonka aallonpituus on noin 91 nm. Vedyn energiatasot voidaan laskea melko tarkasti käyttämällä atomin Bohrin mallia, joka käsitteellään elektronin "kiertoradalla" protonina, joka on samanlainen kuin Maan Auringon kiertorata. Kuitenkin atomielektroni ja protoni pidetään yhdessä sähkömagneettisen voiman avulla, kun taas planeettoja ja taivaankappaleita pitää yhdessä painovoima. Johtuen Bohrin varhaisessa kvanttimekaniikassa olettamasta kulmaliikemäärän diskretisoinnista, Bohrin mallin elektroni voi miehittää vain tietyt sallitut etäisyydet protonista ja siten vain tietyt sallitut energiat. Vetyatomin tarkempi kuvaus saadaan puhtaasti kvanttimekaanisesta käsittelystä, jossa käytetään Schrödingerin yhtälöä, Dirac-yhtälöä tai jopa Feynmanin integroitua piiriä elektronin protonin ympärillä olevan todennäköisyystiheysjakauman laskemiseen. Monimutkaisimmat prosessointimenetelmät mahdollistavat pienten erikoisrelatiivisuuden ja tyhjiöpolarisaation efektien saavuttamisen. Kvanttikoneistuksessa perustilassa olevalla vetyatomilla olevalla elektronilla ei ole lainkaan vääntömomenttia, mikä havainnollistaa kuinka "planeetan kiertorata" eroaa elektronin liikkeestä.
Alkuainemolekyylimuodot
Kaksiatomisissa vetymolekyylissä on kaksi erilaista spin-isomeeriä, jotka eroavat ytimiensä suhteellisesta spinistä. Ortovetymuodossa kahden protonin spinit ovat yhdensuuntaiset ja muodostavat triplettitilan, jonka molekyylispin kvanttiluku on 1 (1/2 + 1/2); paravetymuodossa spinit ovat vastasuuntaisia ja muodostavat singletin, jonka molekyylispin kvanttiluku on 0 (1/2 1/2). Normaalilämpötilassa ja -paineessa vetykaasu sisältää noin 25 % para-muotoa ja 75 % ortomuotoa, joka tunnetaan myös "normaalimuotona". Ortovedyn ja paravedyn tasapainosuhde riippuu lämpötilasta, mutta koska ortomuoto on viritetty tila ja sillä on suurempi energia kuin para-muodolla, se on epästabiili eikä sitä voida puhdistaa. Hyvin matalissa lämpötiloissa tasapainotila koostuu lähes yksinomaan para-muodosta. Puhtaan paravedyn neste- ja kaasufaasin lämpöominaisuudet eroavat merkittävästi normaalimuodon lämpöominaisuuksista johtuen pyörimislämpökapasiteetin eroista, joita käsitellään tarkemmin vetypyöritysisomeereissa. Orto/pari-ero esiintyy myös muissa vetyä sisältävissä molekyyleissä tai funktionaalisissa ryhmissä, kuten vedessä ja metyleenissä, mutta tällä ei ole juurikaan merkitystä niiden lämpöominaisuuksien kannalta. Katalysoimaton interkonversio para- ja orto-H2:n välillä kasvaa lämpötilan noustessa; näin nopeasti kondensoitunut H2 sisältää suuria määriä korkean energian ortogonaalista muotoa, joka muuttuu hyvin hitaasti para-muotoon. Orto/para-suhde kondensoituneessa H2:ssa on tärkeä tekijä nestemäisen vedyn valmistuksessa ja varastoinnissa: muuttuminen orto-parasta on eksoterminen ja tarjoaa riittävästi lämpöä höyrystämään osan vedynesteestä, mikä johtaa nesteytetyn materiaalin häviämiseen. Vetyjäähdytyksessä käytetään ortoparakonversion katalyyttejä, kuten rautaoksidia, aktiivihiiltä, platinoitua asbestia, harvinaisia maametallia, uraaniyhdisteitä, kromioksidia tai joitain nikkeliyhdisteitä.
Vaiheet
Vetykaasu
nestemäinen vety
lietteen vety
kiinteää vetyä
metallinen vety
Liitännät
Kovalenttiset ja orgaaniset yhdisteet
Vaikka H2 ei ole kovin reaktiivinen standardiolosuhteissa, se muodostaa yhdisteitä useimpien alkuaineiden kanssa. Vety voi muodostaa yhdisteitä elektronegatiivisempien alkuaineiden, kuten halogeenien (esim. F, Cl, Br, I) tai hapen kanssa; näissä yhdisteissä vety saa osittaisen positiivisen varauksen. Kun vety on sitoutunut fluoriin, happeen tai typpeen, se voi osallistua keskivahvan ei-kovalenttisen sidoksen muodossa muiden vastaavien molekyylien vedyn kanssa, ilmiötä kutsutaan vetysidokseksi, mikä on kriittistä monien biologisten molekyylien stabiiliudelle. Vety muodostaa myös yhdisteitä, joissa on vähemmän elektronegatiivisia alkuaineita, kuten metalleja ja metalloideja, joissa se ottaa osittaisen negatiivisen varauksen. Nämä yhdisteet tunnetaan usein hydrideinä. Vety muodostaa hiilen kanssa laajan valikoiman yhdisteitä, joita kutsutaan hiilivedyiksi, ja vielä suuremman valikoiman yhdisteitä, joissa on heteroatomeja, joita kutsutaan orgaanisiksi yhdisteiksi, koska ne liittyvät eläviin olentoihin. Niiden ominaisuuksien tutkiminen on orgaanisen kemian huolenaihe, ja niiden tutkimus elävien organismien kontekstissa tunnetaan biokemiana. Joidenkin määritelmien mukaan "orgaanisten" yhdisteiden tulee sisältää vain hiiltä. Useimmat sisältävät kuitenkin myös vetyä, ja koska juuri hiili-vety-sidos antaa tälle yhdisteryhmälle suuren osan niiden erityisistä kemiallisista ominaisuuksista, hiili-vetysidoksia vaaditaan joissakin kemian sanan "orgaaninen" määritelmissä. Tunnetaan miljoonia hiilivetyjä, ja ne muodostuvat yleensä monimutkaisista synteettisistä reiteistä, joihin liittyy harvoin alkuainevetyä.
hydridit
Vetyyhdisteitä kutsutaan usein hydrideiksi. Termi "hydridi" viittaa siihen, että H-atomi on saanut negatiivisen tai anionisen luonteen, jota kutsutaan H-:ksi, ja sitä käytetään, kun vety muodostaa yhdisteen sähköpositiivisemman alkuaineen kanssa. Gilbert N. Lewisin vuonna 1916 ehdottaman hydridianionin olemassaolon ryhmien 1 ja 2 suolaa sisältäville hydrideille Moers osoitti vuonna 1920 sulan litiumhydridin (LiH) elektrolyysillä, joka tuotti stökiömetrisen määrän vetyä anodia kohti. Muille hydrideille kuin ryhmien 1 ja 2 metalleille termi on harhaanjohtava vedyn alhaisen elektronegatiivisuuden vuoksi. Poikkeus ryhmän 2 hydrideissä on BeH2, joka on polymeerinen. Litiumalumiinihydridissä AlH-4-anionissa on hydridikeskukset tiukasti kiinnittyneinä Al(III)-yhdisteeseen. Vaikka hydridejä voi muodostua lähes kaikissa pääryhmän alkuaineissa, mahdollisten yhdisteiden lukumäärä ja yhdistelmä vaihtelee suuresti; esimerkiksi yli 100 binääristä boraanihydridiä ja vain yksi binäärinen alumiinihydridi tunnetaan. Binaarista indiumhydridiä ei ole vielä tunnistettu, vaikka suuria komplekseja on olemassa. Epäorgaanisessa kemiassa hydridit voivat toimia myös siltaligandeina, jotka yhdistävät kaksi metallikeskusta koordinaatiokompleksiksi. Tämä toiminto on erityisen tyypillinen ryhmän 13 alkuaineille, erityisesti boraaneille (boorihydrideille) ja alumiinikomplekseille sekä klusteroiduille karboraaneille.
Protonit ja hapot
Vedyn hapettuminen poistaa sen elektronin ja tuottaa H+:n, joka ei sisällä elektroneja eikä ydintä, joka koostuu yleensä yhdestä protonista. Tästä syystä H+:aa kutsutaan usein protoniksi. Tämä näkemys on keskeinen hapoista käytävässä keskustelussa. Bronsted-Lowryn teorian mukaan hapot ovat protonin luovuttajia ja emäkset protonin vastaanottajia. Paljas protoni, H+, ei voi esiintyä liuoksessa tai ionisissa kiteissä, koska se vetää vastustamattomasti muita atomeja tai molekyylejä, joissa on elektroneja. Plasmiin liittyviä korkeita lämpötiloja lukuun ottamatta tällaisia protoneja ei voida poistaa atomien ja molekyylien elektronipilvistä, ja ne pysyvät kiinnittyneinä niihin. Termiä "protoni" käytetään kuitenkin joskus metaforisesti viittaamaan positiivisesti varautuneeseen tai kationiseen vetyyn, joka on kiinnittynyt muihin lajeihin tällä tavalla, ja sellaisenaan sitä kutsutaan "H+":ksi ilman mitään merkitystä, että yksittäisiä protoneja esiintyy vapaasti lajina. Jotta vältettäisiin paljaan "solvatoituneen protonin" ilmestyminen liuokseen, happamien vesiliuosten uskotaan joskus sisältävän vähemmän epätodennäköistä fiktiivistä lajia, jota kutsutaan "hydronium-ioniksi" (H 3 O+). Kuitenkin myös tässä tapauksessa sellaiset solvatoituneet vetykationit nähdään realistisemmin järjestäytyneinä klustereina, jotka muodostavat lajeja lähellä H 9O+4:ää. Muita oksoniumioneja löytyy, kun vesi on happamassa liuoksessa muiden liuottimien kanssa. Huolimatta siitä, että ne ovat eksoottisia maan päällä, yksi maailmankaikkeuden yleisimmistä ioneista on H+3, joka tunnetaan protonoituneena molekyylivetynä tai trivetykationina.
isotoopit
Vedyllä on kolme luonnossa esiintyvää isotooppia, 1H, 2H ja 3H. Muita erittäin epästabiileja ytimiä (4H - 7H) on syntetisoitu laboratoriossa, mutta niitä ei ole havaittu luonnossa. 1H on vedyn yleisin isotooppi, jonka runsaus on yli 99,98 %. Koska tämän isotoopin ydin koostuu vain yhdestä protonista, sille annetaan kuvaava, mutta harvoin käytetty muodollinen nimi protium. 2H, vedyn toinen stabiili isotooppi, tunnetaan deuteriumina ja sisältää yhden protonin ja yhden neutronin ytimessä. Uskotaan, että kaikki maailmankaikkeuden deuterium tuotettiin alkuräjähdyksen aikana ja on ollut olemassa siitä ajasta tähän päivään asti. Deuterium ei ole radioaktiivinen alkuaine, eikä se aiheuta merkittävää myrkyllisyysvaaraa. Vettä, joka on rikastettu molekyyleillä, jotka sisältävät deuteriumia normaalin vedyn sijasta, kutsutaan raskaaksi vedeksi. Deuteriumia ja sen yhdisteitä käytetään ei-radioaktiivisena leimana kemiallisissa kokeissa ja liuottimissa 1H-NMR-spektroskopiassa. Raskasta vettä käytetään neutronien hidastimena ja jäähdytysnesteenä ydinreaktoreissa. Deuterium on myös mahdollinen polttoaine kaupallisessa ydinfuusiossa. 3H tunnetaan tritiumina ja sisältää yhden protonin ja kaksi neutronia ytimessä. Se on radioaktiivinen ja hajoaa helium-3:ksi beetahajoamisen kautta puoliintumisajan ollessa 12,32 vuotta. Se on niin radioaktiivista, että sitä voidaan käyttää valaisevassa maalissa, mikä tekee siitä hyödyllisen esimerkiksi valokelloillisten kellojen valmistuksessa. Lasi estää pienen määrän säteilyä karkaamasta. Pieni määrä tritiumia syntyy luonnollisesti kosmisten säteiden vuorovaikutuksessa ilmakehän kaasujen kanssa; tritiumia on vapautunut myös ydinasekokeiden aikana. Sitä käytetään ydinfuusioreaktioissa isotooppigeokemian indikaattorina ja erikoistuneissa omavoimaisissa valaistuslaitteissa. Tritiumia on käytetty myös kemiallisissa ja biologisissa leimauskokeissa radioaktiivisena leimana. Vety on ainoa alkuaine, jolla on nykyään yleisesti käytössä oleville isotoopeille eri nimet. Radioaktiivisuuden alkuvaiheessa eri raskaille radioaktiivisille isotoopeille annettiin omat nimensä, mutta niitä ei enää käytetä deuteriumia ja tritiumia lukuun ottamatta. D- ja T-symboleja (2H:n ja 3H:n sijaan) käytetään joskus deuteriumille ja tritiumille, mutta vastaavaa protium P -symbolia käytetään jo fosforille, joten se ei ole saatavilla protiumille. Kansainvälinen puhtaan ja sovelletun kemian liitto sallii nimikkeistöohjeissaan minkä tahansa symbolien D, T, 2H ja 3H käytön, vaikka 2H ja 3H ovat edullisia. Eksoottista atomia muoniumia (symboli Mu), joka koostuu antimuonista ja elektronista, pidetään joskus myös vedyn kevyenä radioisotooppina johtuen antimuonin ja elektronin massaerosta, joka löydettiin vuonna 1960. Muonin eliniän aikana, 2,2 μs, muonium voi päästä sellaisiin yhdisteisiin kuin muoniumkloridi (MuCl) tai natriummuonidi (NaMu), samoin kuin kloorivety ja natriumhydridi, vastaavasti.
Tarina
Löytäminen ja käyttö
Vuonna 1671 Robert Boyle löysi ja kuvasi rautalastujen ja laimennettujen happojen välisen reaktion, joka johtaa vetykaasuun. Henry Cavendish tunnisti vuonna 1766 ensimmäisenä vetykaasun erilliseksi aineeksi ja nimesi kaasun "syttyväksi ilmaksi" metalli-happoreaktion vuoksi. Hän ehdotti, että "syttyvä ilma" oli itse asiassa identtinen hypoteettisen "flogistoniksi" kutsutun aineen kanssa, ja havaitsi jälleen vuonna 1781, että kaasu tuotti vettä palaessaan. Uskotaan, että hän löysi vedyn alkuaineena. Vuonna 1783 Antoine Lavoisier antoi elementille nimen vety (kreikan sanasta ὑδρο-hydro tarkoittaa "vettä" ja -γενής geeneistä "luoja"), kun hän ja Laplace toistivat Cavendishin tiedot, että vettä muodostui, kun vetyä poltettiin. Lavoisier tuotti vetyä massakokeiden säilyttämistä varten saattamalla höyryvirran reagoimaan metallisen raudan kanssa tulessa kuumennetun hehkulampun läpi. Raudan anaerobinen hapettuminen vesiprotoneilla korkeassa lämpötilassa voidaan esittää kaavamaisesti seuraavien reaktioiden sarjalla:
Fe + H2O → FeO + H2
2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2
3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2
Monet metallit, kuten zirkonium, käyvät läpi samanlaisen reaktion veden kanssa tuottaen vetyä. James Dewar nesteytti vedyn ensimmäisen kerran vuonna 1898 käyttämällä regeneratiivista jäähdytystä ja hänen keksintöään, tyhjiöpulloa. Seuraavana vuonna hän tuotti kiinteää vetyä. Deuteriumin löysi joulukuussa 1931 Harold Uray ja tritiumin valmistivat vuonna 1934 Ernest Rutherford, Mark Oliphant ja Paul Harteck. Yureyn ryhmä löysi vuonna 1932 raskaan veden, joka koostuu deuteriumista tavallisen vedyn sijaan. François Isaac de Rivaz rakensi ensimmäisen "Rivaz"-moottorin, vedyllä ja hapella toimivan polttomoottorin, vuonna 1806. Edward Daniel Clark keksi vetykaasuputken vuonna 1819. Döbereinerin teräs (ensimmäinen täysimittainen sytytin) keksittiin vuonna 1823. Ensimmäisen vetypallon keksi Jacques Charles vuonna 1783. Vety synnytti ensimmäisen luotettavan lentoliikenteen muodon sen jälkeen, kun Henri Giffard keksi ensimmäisen vedyllä nostetun ilmalaivan vuonna 1852. Saksalainen kreivi Ferdinand von Zeppelin edisti ajatusta vedyn ilmaan nostamista jäykistä ilmalaivoista, joita myöhemmin kutsuttiin Zeppelineiksi; ensimmäinen näistä lensi ensimmäisen kerran vuonna 1900. Säännölliset reittilennot alkoivat vuonna 1910, ja ensimmäisen maailmansodan syttyessä elokuussa 1914 ne olivat kuljettaneet 35 000 matkustajaa ilman suurempia välikohtauksia. Sodan aikana vetyilmalaivoja käytettiin havaintoalustoina ja pommikoneina. Brittiläinen ilmalaiva R34 teki ensimmäisen non-stop-lennon Atlantin yli vuonna 1919. Säännöllinen matkustajaliikenne aloitettiin uudelleen 1920-luvulla ja heliumvarantojen löytämisen Yhdysvalloista piti parantaa lentoturvallisuutta, mutta Yhdysvaltain hallitus kieltäytyi myymästä kaasua tähän tarkoitukseen, joten H2:ta käytettiin Hindenburgin ilmalaivassa, joka tuhoutui Milanon tulipalo New Jerseyssä 6. toukokuuta 1937. Tapaus lähetettiin suorana radiossa ja videoitiin. Yleisesti oletettiin, että syttymisen syy oli vetyvuoto, mutta myöhemmät tutkimukset osoittavat, että aluminoitu kangaspinnoite syttyi staattisen sähkön vaikutuksesta. Mutta tähän mennessä vedyn maine nostokaasuna oli jo vahingoittunut. Samana vuonna ensimmäinen vetyjäähdytteinen turbogeneraattori, jossa oli vetykaasua jäähdytysaineena roottorissa ja staattorissa, otettiin käyttöön vuonna 1937 Daytonissa, Ohiossa, Dayton Power & Light Co:n toimesta; vetykaasun lämmönjohtavuudesta johtuen se on tällä hetkellä yleisin tällä alalla käytettävä kaasu. Nikkelivety-akkua käytettiin ensimmäisen kerran vuonna 1977 US Navigation Technology Satellite 2:ssa (NTS-2). ISS, Mars Odyssey ja Mars Global Surveyor on varustettu nikkeli-vetyakuilla. Hubble-avaruusteleskooppi saa myös kiertoradansa pimeällä osuudella virtansa nikkeli-vetyparistoista, jotka lopulta vaihdettiin toukokuussa 2009, yli 19 vuotta laukaisun jälkeen ja 13 vuotta niiden suunnittelun jälkeen.
Rooli kvanttiteoriassa
Sen yksinkertaisen atomirakenteensa vuoksi, joka koostuu vain protonista ja elektronista, vetyatomi ja siitä luoma tai sen absorboima valospektri ovat olleet keskeisessä asemassa atomirakenneteorian kehittämisessä. Lisäksi vetymolekyylin ja vastaavan H+2-kationin vastaavan yksinkertaisuuden tutkiminen johti ymmärrykseen kemiallisen sidoksen luonteesta, mikä seurasi pian vetyatomin fysikaalista käsittelyä kvanttimekaniikassa vuoden 2020 puolivälissä. Yksi ensimmäisistä kvanttivaikutuksista, joka havaittiin selvästi (mutta ei tuolloin ymmärretty), oli Maxwellin havainto vedystä puoli vuosisataa ennen kuin oli olemassa täydellinen kvanttimekaaninen teoria. Maxwell totesi, että H2:n ominaislämpökapasiteetti eroaa peruuttamattomasti kaksiatomisesta kaasusta huoneenlämpötilan alapuolella ja alkaa yhä enemmän muistuttaa yksiatomisen kaasun ominaislämpökapasiteettia kryogeenisissä lämpötiloissa. Kvanttiteorian mukaan tämä käyttäytyminen johtuu (kvantisoitujen) pyörimisenergiatasojen välisistä etäisyyksistä, jotka ovat erityisen laajasti H2:ssa sen pienen massan vuoksi. Nämä laajat tasot estävät lämpöenergian tasaisen jakautumisen pyöriväksi liikkeeksi vedyssä matalissa lämpötiloissa. Piileekaasuilla, jotka koostuvat raskaammista atomeista, ei ole niin kaukana toisistaan olevia tasoja, eikä niillä ole samaa vaikutusta. Antivety on vedyn antimateriaalinen analogi. Se koostuu antiprotonista, jossa on positroni. Antivety on ainoa antimateriaaliatomityyppi, joka on saatu vuodesta 2015 lähtien.
Luonnossa oleminen
Vety on maailmankaikkeuden runsain kemiallinen alkuaine, ja se muodostaa 75 % normaaliaineesta massasta ja yli 90 % atomien lukumäärästä. (Suurin osa maailmankaikkeuden massasta ei kuitenkaan ole tämän kemiallisen alkuaineen muodossa, vaan sillä uskotaan olevan vielä tuntemattomia massamuotoja, kuten pimeä aine ja pimeä energia.) Tätä alkuainetta löytyy runsaasti tähdistä ja kaasujättiläisiä. H2-molekyylipilvet liittyvät tähtien muodostumiseen. Vetyllä on tärkeä rooli tähtien syttymisessä protoni-protonireaktion ja CNO-syklin ydinfuusion kautta. Kaikkialla maailmassa vetyä esiintyy pääasiassa atomi- ja plasmatiloissa, joiden ominaisuudet ovat aivan erilaiset kuin molekyylivedyn. Plasmana vedyn elektroni ja protoni eivät ole sidottu toisiinsa, mikä johtaa erittäin korkeaan sähkönjohtavuuteen ja korkeaan emissiokykyyn (tuottaa valoa auringosta ja muista tähdistä). Magneetti- ja sähkökentät vaikuttavat voimakkaasti varautuneisiin hiukkasiin. Esimerkiksi aurinkotuulessa ne ovat vuorovaikutuksessa Maan magnetosfäärin kanssa luoden Birkeland-virtoja ja revontulia. Vety on neutraalissa atomitilassa tähtienvälisessä väliaineessa. Suuren määrän neutraalia vetyä, joka löytyy haihtuvista Liman-alfa-järjestelmistä, uskotaan hallitsevan maailmankaikkeuden kosmologista baryonitiheyttä punasiirtymään z = 4 asti. Normaaliolosuhteissa maapallolla alkuainevetyä esiintyy kaksiatomisena kaasuna, H2. Vetykaasu on kuitenkin erittäin harvinainen maan ilmakehässä (1 ppm tilavuudesta) keveytensä vuoksi, mikä mahdollistaa sen, että se uhmaa maan vetovoimaa helpommin kuin raskaammat kaasut. Vety on kuitenkin kolmanneksi yleisin alkuaine Maan pinnalla, ja se esiintyy pääasiassa kemiallisten yhdisteiden, kuten hiilivetyjen ja veden, muodossa. Jotkin bakteerit ja levät tuottavat vetykaasua, ja se on huilun luonnollinen komponentti, samoin kuin metaani, joka on yhä tärkeämpi vedyn lähde. Molekyylimuoto, nimeltään protonoitu molekyylivety (H+3), löytyy tähtienvälisestä väliaineesta, jossa se syntyy kosmisten säteiden molekyylivedyn ionisoimalla. Tämä varautunut ioni on havaittu myös Jupiterin planeetan yläilmakehässä. Ioni on suhteellisen stabiili ympäristössä alhaisen lämpötilansa ja tiheytensä vuoksi. H+3 on yksi universumin runsaimmista ioneista ja sillä on merkittävä rooli tähtienvälisen väliaineen kemiassa. Neutraali kolmiatominen vety H3 voi esiintyä vain viritetyssä muodossa ja on epästabiili. Sitä vastoin positiivinen molekyylivetyioni (H+2) on harvinainen molekyyli maailmankaikkeudessa.
Vedyn tuotanto
H2:ta tuotetaan kemiallisissa ja biologisissa laboratorioissa, usein muiden reaktioiden sivutuotteena; teollisuudessa tyydyttymättömien substraattien hydraukseen; ja luonnossa keinona syrjäyttää pelkistäviä ekvivalentteja biokemiallisissa reaktioissa.
Höyryreformointi
Vetyä voidaan tuottaa monella tapaa, mutta taloudellisesti tärkeimmät prosessit ovat vedyn poistaminen hiilivedyistä, sillä noin 95 % vedyn tuotannosta vuonna 2000 tuli höyryreformoinnista. Kaupallisesti suuria määriä vetyä tuotetaan yleensä maakaasun höyryreformoinnilla. Korkeissa lämpötiloissa (1000-1400 K, 700-1100 °C tai 1300-2000 °F) höyry (höyry) reagoi metaanin kanssa muodostaen hiilimonoksidia ja H2:ta.
CH4 + H2O → CO + 3 H2
Tämä reaktio toimii parhaiten matalissa paineissa, mutta se voidaan silti suorittaa korkeissa paineissa (2,0 MPa, 20 atm tai 600 elohopeatuumaa). Tämä johtuu siitä, että korkeapaineinen H2 on suosituin tuote ja paineistetut tulistuspuhdistusjärjestelmät toimivat paremmin korkeammissa paineissa. Tuoteseos tunnetaan "synteesikaasuna", koska sitä käytetään usein suoraan metanolin ja vastaavien yhdisteiden valmistukseen. Muita hiilivetyjä kuin metaania voidaan käyttää synteesikaasun tuottamiseen erilaisilla tuotesuhteilla. Yksi tämän erittäin optimoidun tekniikan monista komplikaatioista on koksin tai hiilen muodostuminen:
CH4 → C + 2 H2
Siksi höyryreformoinnissa käytetään yleensä ylimäärää H2O:ta. Höyrystä voidaan ottaa talteen lisää vetyä käyttämällä hiilimonoksidia vesikaasun siirtoreaktion kautta, erityisesti käyttämällä rautaoksidikatalyyttiä. Tämä reaktio on myös yleinen hiilidioksidin teollinen lähde:
CO + H2O → CO2 + H2
Muita tärkeitä menetelmiä H2:lle ovat hiilivetyjen osittainen hapetus:
2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2
Ja hiilireaktio, joka voi toimia alkusoittona yllä kuvatulle siirtoreaktiolle:
C + H2O → CO + H2
Joskus vetyä tuotetaan ja kulutetaan samassa teollisessa prosessissa ilman erotusta. Ammoniakin Haber-prosessissa vetyä tuotetaan maakaasusta. Suolaliuoselektrolyysi kloorin tuottamiseksi tuottaa myös vetyä sivutuotteena.
metallihappoa
Laboratoriossa H2 valmistetaan yleensä saattamalla laimeat ei-hapettavat hapot reagoimaan tiettyjen reaktiivisten metallien, kuten sinkin, kanssa Kipp-laitteella.
Zn + 2 H+ → Zn2 + + H2
Alumiini voi myös tuottaa H2:ta, kun sitä käsitellään emäksillä:
2 Al + 6 H2O + 2 OH- → 2 Al (OH) -4 + 3 H2
Veden elektrolyysi on yksinkertainen tapa tuottaa vetyä. Pienjännitevirta kulkee veden läpi ja happikaasua syntyy anodilla, kun taas vetykaasua syntyy katodilla. Tyypillisesti katodi on valmistettu platinasta tai muusta inertistä metallista vedyn tuotannossa varastointia varten. Jos kaasu kuitenkin halutaan polttaa in situ, hapen läsnäolo on toivottavaa palamisen edistämiseksi, ja siksi molemmat elektrodit valmistetaan inertistä metalleista. (Esimerkiksi rauta hapettuu ja vähentää siten vapautuvan hapen määrää). Teoreettinen maksimihyötysuhde (käytettävä sähkö suhteessa tuotetun vedyn energia-arvoon) on 80-94 %.
2 H2O (L) → 2 H2 (g) + O2 (g)
Veteen lisättynä rakeiden muodossa olevaa alumiinin ja galliumin seosta voidaan käyttää vedyn tuottamiseen. Tämä prosessi tuottaa myös alumiinioksidia, mutta kallis gallium, joka estää oksidikalvon muodostumisen pelleteille, voidaan käyttää uudelleen. Tällä on merkittäviä potentiaalisia vaikutuksia vedyn taloudellisuuteen, koska vetyä voidaan tuottaa paikallisesti eikä sitä tarvitse kuljettaa.
Termokemialliset ominaisuudet
Veden erottamiseen voidaan käyttää yli 200 lämpökemiallista sykliä, joista noin tusina, kuten rautaoksidisykli, cerium(IV)oksidisykli, cerium(III)oksidisykli, sinkki-sinkkioksidi. kierto, rikkijodisykli, kuparikierto sekä kloorin ja rikin hybridisykli ovat parhaillaan tutkimus- ja testausvaiheessa vedyn ja hapen tuottamiseksi vedestä ja lämmöstä ilman sähköä. Useat laboratoriot (mukaan lukien Ranskassa, Saksassa, Kreikassa, Japanissa ja Yhdysvalloissa) kehittävät termokemiallisia menetelmiä vedyn tuottamiseksi aurinkoenergiasta ja vedestä.
Anaerobinen korroosio
Anaerobisissa olosuhteissa rauta- ja teräslejeeringit hapettavat hitaasti vesiprotonien vaikutuksesta samalla kun ne pelkistyvät molekyylivetyssä (H2). Raudan anaerobinen korroosio johtaa ensin rautahydroksidin (vihreän ruosteen) muodostumiseen, ja sitä voidaan kuvata seuraavalla reaktiolla: Fe + 2 H2O → Fe (OH) 2 + H2. Anaerobisissa olosuhteissa rautahydroksidi (Fe (OH) 2) puolestaan voi hapettua vesiprotonien vaikutuksesta muodostaen magnetiittia ja molekyylivetyä. Tätä prosessia kuvaa Shikorran reaktio: 3 Fe (OH) 2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 rautahydroksidi → magnesium + vesi + vety. Hyvin kiteytynyt magnetiitti (Fe3O4) on termodynaamisesti vakaampi kuin rautahydroksidi (Fe(OH)2). Tämä prosessi tapahtuu raudan ja teräksen anaerobisen korroosion aikana hapettomassa pohjavedessä ja kun maaperä regeneroidaan pohjaveden alapuolella.
Geologinen alkuperä: serpentinisaatioreaktio
Koska happea (O2) ei ole syvissä geologisissa olosuhteissa, jotka vallitsevat kaukana maapallon ilmakehästä, vetyä (H2) muodostuu serpentinisoitumisen aikana fayaliitin (Fe2+) kidehilassa olevan rautasilikaatin (Fe2+) vesiprotoneilla (H+) tapahtuvan anaerobisen hapettumisen aikana. Fe2SiO4, oliviinirauhanen). Vastaava reaktio, joka johtaa magnetiitin (Fe3O4), kvartsin (SiO2) ja vedyn (H2) muodostumiseen: 3Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2 fayaliitti + vesi → magnetiitti + kvartsi + vety. Tämä reaktio muistuttaa läheisesti Shikorran reaktiota, joka havaittiin rautahydroksidin anaerobisessa hapetuksessa joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.
Muodostuminen muuntajissa
Kaikista tehomuuntajissa syntyvistä vaarallisista kaasuista vety on yleisin ja sitä syntyy useimmissa vioissa; siten vedyn muodostuminen on varhainen merkki vakavista ongelmista muuntajan elinkaaren aikana.
Sovellukset
Kulutus eri prosesseissa
Öljy- ja kemianteollisuudessa tarvitaan suuria määriä H2:ta. H2:ta eniten käytetään fossiilisten polttoaineiden jalostukseen ("jalostukseen") ja ammoniakin tuotantoon. Petrokemian tehtaissa H2:ta käytetään hydrodealkyloinnissa, vetyrikinpoistossa ja vetykrakkauksessa. H2:lla on useita muita tärkeitä käyttötarkoituksia. H2:ta käytetään hydrausaineena, erityisesti tyydyttymättömien rasvojen ja öljyjen kyllästystason nostamiseen (esim. margariinista) ja metanolin tuotannossa. Se on myös vedyn lähde kloorivetyhapon tuotannossa. H2:ta käytetään myös metallimalmien pelkistimenä. Vety liukenee hyvin moniin harvinaisiin maa- ja siirtymämetalleihin ja liukenee sekä nanokiteisiin että amorfisiin metalleihin. Vedyn liukoisuus metalleihin riippuu paikallisista vääristymistä tai kidehilan epäpuhtauksista. Tämä voi olla hyödyllistä, kun vetyä puhdistetaan kuljettamalla se kuumien palladiumkiekkojen läpi, mutta kaasun hyvä liukoisuus on metallurginen ongelma, joka haurauttaa monia metalleja, mikä tekee putkistosta ja varastosäiliöistä vaikean suunnitella. Sen lisäksi, että H2:ta käytetään reagenssina, sillä on laaja valikoima sovelluksia fysiikassa ja tekniikassa. Sitä käytetään suojakaasuna hitsausmenetelmissä, kuten atomivetyhitsauksessa. H2:ta käytetään roottorin jäähdytysaineena voimalaitosten sähkögeneraattoreissa, koska sillä on kaikista kaasuista suurin lämmönjohtavuus. Nestemäistä H2:ta käytetään kryogeenisessä tutkimuksessa, mukaan lukien suprajohtavuuden tutkimuksessa. Koska H2 on ilmaa kevyempää ja sen tiheys on hieman yli 1/14 ilman tiheydestä, sitä käytettiin kerran laajalti nostokaasuna ilmapalloissa ja ilmalaivoissa. Uudemmissa sovelluksissa vetyä käytetään puhtaana tai typen kanssa sekoitettuna (joskus kutsutaan muodostavaksi kaasuksi) merkkikaasuna vuotojen välittömään havaitsemiseen. Vetyä käytetään auto-, kemian-, energia-, ilmailu- ja tietoliikenneteollisuudessa. Vety on sallittu elintarvikelisäaine (E 949), joka mahdollistaa ruoan vuototestin muun muassa antioksidanttisten ominaisuuksien ohella. Harvinaisilla vedyn isotoopeilla on myös erityisiä sovelluksia. Deuteriumia (vety-2) käytetään ydinfissio-sovelluksissa hitaan neutronien hidastajana ja ydinfuusioreaktioissa. Deuteriumyhdisteitä käytetään kemian ja biologian alalla reaktion isotooppivaikutusten tutkimuksessa. Ydinreaktoreissa tuotettua tritiumia (vety-3) käytetään vetypommien valmistuksessa, biologian isotooppimarkkerina ja säteilylähteenä valomaaleissa. Tasapainovedyn kolmoispistelämpötila on ITS-90 lämpötila-asteikon määräävä kiinteä piste 13,8033 Kelvinissä.
Jäähdytysaine
Vetyä käytetään yleisesti voimalaitoksissa generaattoreiden kylmäaineena useiden suotuisten ominaisuuksien vuoksi, jotka ovat suoraan seurausta sen kevyistä kaksiatomisista molekyyleistä. Näitä ovat alhainen tiheys, alhainen viskositeetti ja minkä tahansa kaasun suurin ominaislämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.
Energian kantaja
Vety ei ole energialähde, paitsi hypoteettisessa yhteydessä kaupallisiin fuusiovoimaloihin, joissa käytetään deuteriumia tai tritiumia, mikä on tällä hetkellä kaukana kypsästä teknologiasta. Auringon energia tulee vedyn ydinfuusiosta, mutta tätä prosessia on vaikea saavuttaa maan päällä. Auringosta, biologisista tai sähköisistä lähteistä peräisin oleva alkuainevety vaatii enemmän energiaa tuottaakseen kuin sen polttaminen, joten vety toimii näissä tapauksissa energian kantajana, kuten akku. Vetyä voidaan saada fossiilisista lähteistä (kuten metaanista), mutta nämä lähteet ovat ehtyviä. Sekä nestemäisen vedyn että paineistetun kaasumaisen vedyn energiatiheys tilavuusyksikköä kohti kaikilla käytännössä saavutettavissa olevilla paineilla on huomattavasti pienempi kuin tavanomaisten energialähteiden, vaikka energiatiheys polttoaineen massayksikköä kohti on suurempi. Alkuainevetyä on kuitenkin keskusteltu laajasti energia-asioissa mahdollisena tulevaisuuden talouden laajuisena energian kantajana. Esimerkiksi hiilidioksidin sitominen, jota seuraa hiilen talteenotto ja varastointi, voitaisiin tehdä H2:n tuotantopaikassa fossiilisista polttoaineista. Liikenteessä käytettävä vety palaa suhteellisen puhtaasti, jonkin verran NOx-päästöjä, mutta ei hiilidioksidipäästöjä. Täydelliseen vetytalouteen siirtymiseen liittyvät infrastruktuurikustannukset ovat kuitenkin huomattavat. Polttokennot voivat muuttaa vedyn ja hapen suoraan sähköksi tehokkaammin kuin polttomoottorit.
puolijohdeteollisuus
Vetyä käytetään kyllästämään amorfisen piin ja amorfisen hiilen riippuvat sidokset, mikä auttaa stabiloimaan materiaalin ominaisuuksia. Se on myös mahdollinen elektronin luovuttaja erilaisissa oksidimateriaaleissa, mukaan lukien ZnO, SnO2, CdO, MgO, ZrO2, HfO2, La2O3, Y2O3, TiO2, SrTiO3, LaAlO3, SiO2, Al2O3, ZrSiO4, HfSiO4 ja SrZrO3.
biologisia reaktioita
H2 on jonkin anaerobisen aineenvaihdunnan tuote, ja sitä tuottavat useat mikro-organismit, yleensä rautaa tai nikkeliä sisältävien hydrogenaaseiksi kutsuttujen entsyymien katalysoimien reaktioiden kautta. Nämä entsyymit katalysoivat palautuvaa redox-reaktiota H2:n ja sen kahden protonin ja kahden elektronikomponentin välillä. Vetykaasun muodostuminen tapahtuu siirtämällä pyruvaatin käymisen tuottamia pelkistäviä ekvivalentteja veteen. Organismien vedyn tuotannon ja kulutuksen luonnollista kiertokulkua kutsutaan vetykierroksi. Veden halkeaminen, prosessi, jossa vesi hajoaa protoneiksi, elektroneiksi ja hapeksi, tapahtuu valoreaktioissa kaikissa fotosynteettisissä organismeissa. Jotkut tällaiset organismit, mukaan lukien Chlamydomonas Reinhardtii -levät ja syanobakteerit, ovat kehittäneet toisen vaiheen pimeissä reaktioissa, joissa protonit ja elektronit pelkistyvät muodostamaan H2-kaasua kloroplastin erikoistuneiden hydrogenaasien avulla. Syanobakteerihydraaseja on yritetty muunnella geneettisesti H2-kaasun tehokkaaksi syntetisoimiseksi jopa hapen läsnä ollessa. Myös geneettisesti muunnettuja leviä on pyritty käyttämään bioreaktorissa.
/mol (eV)
(Paulingin mukaan)
aineet
| H | 1 |
| 1,00794 | |
| 1s 1 | |
| Vety | |
Vety on ensimmäinen elementti elementtien jaksollisessa taulukossa. Luonnossa laajalti levinnyt. Vedyn yleisimmän isotoopin 1 H kationi (ja ydin) on protoni. 1H-ytimen ominaisuudet mahdollistavat NMR-spektroskopian laajan käytön orgaanisten aineiden analysoinnissa.
Vedyn historia
Palavan kaasun vapautuminen happojen ja metallien vuorovaikutuksessa havaittiin 1500- ja 1600-luvuilla kemian tieteena muodostumisen kynnyksellä. M. V. Lomonosov viittasi suoraan sen eristyneisyyteen, mutta ymmärsi jo varmasti, että tämä ei ollut flogiston. Englantilainen fyysikko ja kemisti G. Cavendish vuonna 1766 tutki tätä kaasua ja kutsui sitä "palavaksi ilmaksi". Poltettaessa "palava ilma" tuotti vettä, mutta Cavendishin sitoutuminen flogistonin teoriaan esti häntä tekemästä oikeita johtopäätöksiä. Ranskalainen kemisti A. Lavoisier yhdessä insinööri J. Meunierin kanssa käyttivät erikoiskaasumittareita vuonna 1783. suoritti veden synteesin ja sitten sen analyysin hajottaen vesihöyryä kuumalla raudalla. Siten hän totesi, että "palava ilma" on osa vettä ja voidaan saada siitä.
Nimen vety alkuperä
Lavoisier nimesi vetyvedyksi (alk ὕδωρ - "vesi" ja γενναω - "Minä synnytän") - "synnytän vettä". Venäläistä nimeä "vety" ehdotti kemisti M. F. Soloviev vuonna 1824 analogisesti Lomonosovin "hapen" kanssa.
Vedyn esiintyvyys
Universumissa
Vety on maailmankaikkeuden runsain alkuaine. Sen osuus kaikista atomeista on noin 92 % (8 % on heliumatomeja, kaikkien muiden alkuaineiden osuus yhteensä on alle 0,1 %). Siten vety on tähtien ja tähtienvälisen kaasun pääkomponentti. Tähtien lämpötiloissa (esim. Auringon pintalämpötila on ~6000 °C) vetyä on plasman muodossa, tähtienvälisessä avaruudessa tämä alkuaine esiintyy yksittäisten molekyylien, atomien ja ionien muodossa ja voi muodostaa molekyyliä. pilviä, joiden koko, tiheys ja lämpötila eroavat toisistaan merkittävästi.
Maankuori ja elävät organismit
Vedyn massaosuus maankuoressa on 1 % - tämä on kymmenenneksi yleisin alkuaine. Sen roolia luonnossa ei kuitenkaan määrää massa, vaan atomien lukumäärä, jonka osuus muista alkuaineista on 17 % (toinen sija hapen jälkeen, jonka atomiosuus on ~52 %). Siksi vedyn merkitys maan päällä tapahtuvissa kemiallisissa prosesseissa on lähes yhtä suuri kuin hapen merkitys. Toisin kuin happi, jota on maapallolla sekä sitoutuneessa että vapaassa tilassa, melkein kaikki vety maan päällä on yhdisteiden muodossa; vain hyvin pieni määrä vetyä yksinkertaisen aineen muodossa löytyy ilmakehästä (0,00005 tilavuusprosenttia).
Vety on lähes kaikkien orgaanisten aineiden ainesosa ja sitä on kaikissa elävissä soluissa. Elävissä soluissa atomien lukumäärän mukaan vedyn osuus on lähes 50%.
Vedyn saaminen
Teolliset menetelmät yksinkertaisten aineiden saamiseksi riippuvat siitä, missä muodossa vastaava alkuaine löytyy luonnosta, eli mikä voi olla raaka-aine sen valmistukseen. Joten happi, joka on saatavilla vapaassa tilassa, saadaan fysikaalisella menetelmällä - eristämällä nestemäisestä ilmasta. Lähes kaikki vety on yhdisteiden muodossa, joten sen saamiseksi käytetään kemiallisia menetelmiä. Erityisesti voidaan käyttää hajoamisreaktioita. Yksi tavoista saada vetyä on reaktio veden hajoamisessa sähkövirran vaikutuksesta.
Pääasiallinen teollinen menetelmä vedyn tuottamiseksi on metaanin reaktio veden kanssa, joka on osa maakaasua. Se suoritetaan korkeassa lämpötilassa (on helppo varmistaa, että kun metaania johdetaan jopa kiehuvan veden läpi, reaktiota ei tapahdu):
Laboratoriossa yksinkertaisten aineiden saamiseksi ei välttämättä käytetä luonnollisia raaka-aineita, vaan valitaan ne lähtöaineet, joista on helpompi eristää tarvittava aine. Esimerkiksi laboratoriossa happea ei saada ilmasta. Sama koskee vedyn tuotantoa. Yksi laboratoriomenetelmistä vedyn tuottamiseksi, jota joskus käytetään teollisuudessa, on veden hajottaminen sähkövirralla.
Vetyä tuotetaan yleensä laboratoriossa saattamalla sinkki reagoimaan suolahapon kanssa.
Vedyn saaminen teollisuudessa
1. Suolojen vesiliuosten elektrolyysi:
2NaCl + 2H 2O → H2 + 2NaOH + Cl 2
2. Vesihöyryn ohjaaminen kuuman koksin yli lämpötilassa noin 1000 °C:
H 2 O + ⇄ H 2 + CO
3. Maakaasusta.
Steam muunnos:
CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C)
Katalyyttinen hapetus hapella:
2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2
4. Hiilivetyjen krakkaus ja reformointi öljynjalostusprosessissa.
Vedyn saaminen laboratoriossa
1. Laimennettujen happojen vaikutus metalleihin. Tällaisen reaktion suorittamiseen käytetään useimmiten sinkkiä ja laimeaa suolahappoa:
+2HCl → ZnCl2 +H2
2. Kalsiumin vuorovaikutus veden kanssa: |
+ 2H 2O → Ca (OH) 2 + H2
3. Hydrolyysi:
NaH + H2O → NaOH + H2
4. Alkaleiden vaikutus sinkkiin tai alumiiniin:
2 + 2NaOH + 6H20 → 2Na + 3H2
+ 2KOH + 2H 2O → K2 + H2
5. Elektrolyysin käyttö. Alkaleiden tai happojen vesiliuosten elektrolyysin aikana katodilla vapautuu vetyä, esimerkiksi:
2H 3O + +2e - → H2 +2H 2O
Lisätietoa vedystä
Bioreaktori vedyn tuotantoon
Vedyn fysikaaliset ominaisuudet
Vedyn päästöspektri
Vedyn päästöspektri
Vetymodifikaatiot voidaan erottaa adsorptiolla aktiivihiileen nestemäisen typen lämpötilassa. Hyvin alhaisissa lämpötiloissa ortovedyn ja paravedyn välinen tasapaino siirtyy lähes kokonaan jälkimmäistä kohti. 80 K:n kuvasuhde on noin 1:1. Desorboitunut paravety muuttuu ortovedyksi kuumennettaessa tasapainoseoksen muodostumiseen huoneenlämpötilassa (orto-para: 75:25). Ilman katalyyttiä muunnos etenee hitaasti (tähtienvälisen väliaineen olosuhteissa, ominaisajoilla aina kosmologisiin aikoihin asti), mikä mahdollistaa yksittäisten modifikaatioiden ominaisuuksien tutkimisen.
Vety on kevyin kaasu, se on 14,5 kertaa ilmaa kevyempi. Ilmeisesti mitä pienempi molekyylien massa on, sitä suurempi on niiden nopeus samassa lämpötilassa. Kevyimpinä vetymolekyylit liikkuvat nopeammin kuin minkä tahansa muun kaasun molekyylit ja voivat siten siirtää lämpöä kehosta toiseen nopeammin. Tästä seuraa, että vedyllä on korkein lämmönjohtavuus kaasumaisista aineista. Sen lämmönjohtavuus on noin seitsemän kertaa korkeampi kuin ilman.
Vetymolekyyli on kaksiatominen - H2. Normaaleissa olosuhteissa se on väritön, hajuton ja mauton kaasu. Tiheys 0,08987 g/l (n.o.), kiehumispiste -252,76 °C, ominaispalolämpö 120,9 10 6 J/kg, niukkaliukoinen veteen - 18,8 ml/l. Vety liukenee hyvin moniin metalleihin (, jne.), erityisesti palladiumiin (850 tilavuutta per 1 tilavuus Pd). Vedyn liukoisuuteen metalliin liittyy sen kyky diffundoitua niiden läpi; diffuusioon hiilipitoisen seoksen (esimerkiksi teräksen) läpi liittyy joskus seoksen tuhoutuminen vedyn ja hiilen vuorovaikutuksen vuoksi (ns. decarbonization). Käytännössä hopeaan liukenematon.
Vedyn vaihekaavio
Nestemäistä vetyä on hyvin kapealla lämpötila-alueella -252,76 - -259,2 °C. Se on väritön neste, erittäin kevyt (tiheys -253 °C:ssa 0,0708 g / cm 3) ja nestemäinen (viskositeetti -253 °C:ssa 13,8 astetta). Vedyn kriittiset parametrit ovat erittäin alhaiset: lämpötila -240,2 °C ja paine 12,8 atm. Tämä selittää vedyn nesteyttämisen vaikeudet. Nestemäisessä tilassa tasapainovety koostuu 99,79 % para-H2:sta, 0,21 % orto-H2:sta.
Kiinteä vety, sulamispiste –259,2 °C, tiheys 0,0807 g/cm3 (-262 °C:ssa) — lumimainen massa, kuusikulmainen kiteet, avaruusryhmä P6/mmc, soluparametrit a=3,75 c=6.12. Korkeassa paineessa vety muuttuu metalliksi.
isotoopit
Vetyä esiintyy kolmen isotoopin muodossa, joilla on yksilölliset nimet: 1H - protium (H), 2H - deuterium (D), 3H - tritium (radioaktiivinen) (T).
Protium ja deuterium ovat stabiileja isotooppeja, joiden massaluvut ovat 1 ja 2. Niiden pitoisuus luonnossa on 99,9885 ± 0,0070 % ja 0,0115 ± 0,0070 %. Tämä suhde voi vaihdella hieman vedyn lähteen ja tuotantotavan mukaan.
Vedyn isotooppi 3H (tritium) on epästabiili. Sen puoliintumisaika on 12,32 vuotta. Tritiumia esiintyy luonnossa hyvin pieniä määriä.
Kirjallisuudessa on myös tietoa vedyn isotoopeista, joiden massaluvut ovat 4–7 ja puoliintumisajat 10–22–10–23 s.
Luonnollinen vety koostuu H2- ja HD-molekyyleistä (deuterovety) suhteessa 3200:1. Puhtaan deuteriumvedyn D 2 pitoisuus on vielä pienempi. HD:n ja D2:n pitoisuussuhde on noin 6400:1.
Kaikista alkuaineiden isotoopeista vety-isotooppien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet eroavat eniten toisistaan. Tämä johtuu atomimassojen suurimmasta suhteellisesta muutoksesta.
| Lämpötila sulaminen, K |
Lämpötila kiehuva, K |
Kolminkertaistaa piste, K/kPa |
kriittinen piste, K/kPa |
Tiheys neste/kaasu, kg/m³ |
|
|---|---|---|---|---|---|
| H2 | 13.95 | 20,39 | 13,96 /7,3 | 32,98 /1,31 | 70,811 /1,316 |
| HD | 16,60 | 22,13 | 16,60 /12,8 | 35,91 /1,48 | 114,80 /1,802 |
| HT | 22,92 | 17,63 /17,7 | 37,13 /1,57 | 158,62 /2,310 | |
| D2 | 18,62 | 23,67 | 18,73 /17,1 | 38,35 /1,67 | 162,50 /2,230 |
| DT | 24.38 | 19,71 /19,4 | 39,42 /1,77 | 211,54 /2,694 | |
| T2 | 25,04 | 20,62 /21,6 | 40,44 /1,85 | 260,17 /3,136 |
Deuteriumilla ja tritiumilla on myös orto- ja para-muunnoksia: p-D2, o-D2, p-T2, o-T 2. Heteroisotooppisessa vedyssä (HD, HT, DT) ei ole orto- ja para-modifikaatioita.
Kemialliset ominaisuudet
Vetymolekyylit H 2 ovat melko vahvoja, ja jotta vety voisi reagoida, on käytettävä paljon energiaa:
H 2 \u003d 2H - 432 kJ
Siksi vety reagoi tavallisissa lämpötiloissa vain erittäin aktiivisten metallien, kuten kalsiumin, kanssa muodostaen kalsiumhydridiä:
H 2 \u003d CaH 2
ja ainoalla ei-metallilla - fluorilla, joka muodostaa fluorivetyä:
F 2 + H 2 = 2HF
Vety reagoi useimpien metallien ja ei-metallien kanssa korkeissa lämpötiloissa tai muiden vaikutusten, kuten valaistuksen, vaikutuksesta:
O 2 + 2H 2 \u003d 2H 2O
Se voi "ottaa pois" happea joistakin oksideista, esimerkiksi:
CuO + H2 \u003d + H2O
Kirjattu yhtälö heijastaa vedyn pelkistäviä ominaisuuksia.
N2 + 3H2 → 2NH3
Muodostaa halogeenivetyjä halogeenien kanssa:
F 2 + H 2 → 2HF, reaktio etenee räjähdyksellä pimeässä ja missä tahansa lämpötilassa, Cl 2 + H 2 → 2HCl, reaktio etenee räjähdyksellä, vain valossa.
Se on vuorovaikutuksessa noen kanssa voimakkaassa kuumennuksessa:
2H2 → CH4
Vuorovaikutus alkali- ja maa-alkalimetallien kanssa
Vuorovaikutuksessa aktiivisten metallien kanssa vety muodostaa hydridejä:
2 +H2 → 2NaH +H2 → CaH2 +H2 → MgH2
hydridit- suolan kaltaiset kiinteät aineet, jotka hydrolysoituvat helposti:
CaH2 + 2H2O → Ca (OH)2 + 2H2
Vuorovaikutus metallioksidien (yleensä d-elementtien) kanssa
Oksidit pelkistyvät metalleiksi:
CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O
Orgaanisten yhdisteiden hydraus
Molekyylivetyä käytetään laajalti orgaanisessa synteesissä orgaanisten yhdisteiden pelkistämiseen. Näitä prosesseja kutsutaan hydrausreaktiot. Nämä reaktiot suoritetaan katalyytin läsnä ollessa korotetussa paineessa ja lämpötilassa. Katalyytti voi olla joko homogeeninen (esim. Wilkinson-katalyytti) tai heterogeeninen (esim. Raney-nikkeli, palladium hiilellä).
Näin ollen erityisesti tyydyttymättömien yhdisteiden, kuten alkeenien ja alkyynien, katalyyttisen hydrauksen aikana muodostuu tyydyttyneitä yhdisteitä, alkaaneita.
Vedyn geokemia
Vapaa vety H 2 on suhteellisen harvinainen maanpäällisissä kaasuissa, mutta veden muodossa sillä on poikkeuksellisen tärkeä osa geokemiallisissa prosesseissa.
Vetyä voi esiintyä mineraaleissa ammoniumionien, hydroksyyli-ionin ja kiteisen veden muodossa.
Ilmakehässä syntyy jatkuvasti vetyä auringon säteilyn aiheuttaman veden hajoamisen seurauksena. Vetymolekyyleillä, joilla on pieni massa, on suuri diffuusioliikenopeus (se on lähellä toista kosmista nopeutta) ja joutuessaan ilmakehän ylempiin kerroksiin voivat lentää pois avaruuteen.
Liikkeen ominaisuudet
Vedyn käyttö
Atomivetyä käytetään atomivetyhitsaukseen.
Kemianteollisuus
Ammoniakin, metanolin, saippuan ja muovien tuotannossa
Ruokateollisuus
Margariinin valmistuksessa nestemäisistä kasviöljyistä.
Rekisteröity ravintolisäksi E949(pakkauskaasu)
Ilmailuteollisuus
Vety on erittäin kevyttä ja nousee aina ilmaan. Olipa kerran ilmalaivat ja ilmapallot täytetty vedyllä. Mutta 30-luvulla. XX vuosisadalla tapahtui useita onnettomuuksia, kun ilmalaivat räjähtivät ja paloivat. Nykyään ilmalaivat ovat täynnä heliumia.
Polttoaine
Vetyä käytetään rakettien polttoaineena. Vedyn käyttöä autojen ja kuorma-autojen polttoaineena tutkitaan parhaillaan. Vetymoottorit eivät saastuta ympäristöä ja päästävät vain vesihöyryä.
Vety-happipolttokennot käyttävät vetyä muuntaakseen kemiallisen reaktion energian suoraan sähköenergiaksi.
Vety, vety, N (1)
Palavana (sytyttävänä) ilmana vety on tunnettu jo pitkään. Se saatiin happojen vaikutuksesta metalleihin, Paracelsus, Boyle, Lemery ja muut 1500-1700-luvun tiedemiehet havaitsivat räjähdysherkän kaasun palamista ja räjähdyksiä. Flogistoniteorian leviämisen myötä jotkut kemistit yrittivät tehdä vetyä "vapaana flogistonina". Lomonosovin väitöskirja "Metallisesta kirkkaudesta" kuvaa vedyn tuotantoa "happoalkoholien" (esimerkiksi "kloorivetyalkoholin" eli kloorivetyhapon) vaikutuksesta rautaan ja muihin metalleihin; venäläinen tiedemies oli ensimmäinen (1745), joka esitti hypoteesin, että vety ("palava höyry" - höyry inflammabilis) on flogistoni. Cavendish, joka tutki yksityiskohtaisesti vedyn ominaisuuksia, esitti samanlaisen hypoteesin vuonna 1766. Hän kutsui vetyä "syttyväksi ilmaksi", joka on saatu "metalleista" (syttyvä ilma metalleista) ja uskoi, kuten kaikki flogistiikka, että kun se liukenee happoihin , metalli menettää flogistonin. Lavoisier, joka vuonna 1779 tutki veden koostumusta sen synteesin ja hajoamisen kautta, kutsui vetyä vetyksi (vety) tai vedyksi (vety) kreikasta. gidor - vesi ja gainome - tuotan, synnytän.
Nimikkeistökomissio vuodelta 1787 otti sanan tuotanto Vety sanasta gennao, minä synnytän. Lavoisier'n yksinkertaisten kappaleiden taulukossa vety (vety) mainitaan viiden (valo, lämpö, happi, typpi, vety) "yksinkertaisten kappaleiden joukossa, jotka kuuluvat kaikkiin kolmeen luonnon valtakuntaan ja joita tulisi pitää kappaleiden elementteinä"; Vanhoina synonyymeinä nimelle Hydrogene, Lavoisier kutsuu palavaa kaasua (Gaz inflammable), palavan kaasun perustaa. Venäjän kemiallisessa kirjallisuudessa 1700-luvun lopulla ja 1800-luvun alussa. vedylle on olemassa kahdenlaisia nimiä: phlogistic (palava kaasu, palava ilma, syttyvä ilma, palava ilma) ja antiflogistinen (vettä luova, vettä luova olento, vettä luova kaasu, vetykaasu, vety). Molemmat sanaryhmät ovat käännöksiä ranskankielisistä vedyn nimistä.
Vedyn isotoopit löydettiin 1930-luvulla, ja niistä tuli nopeasti suuri merkitys tieteessä ja tekniikassa. Vuoden 1931 lopussa Urey, Brequadd ja Murphy tutkivat jäännöstä nestemäisen vedyn pitkäaikaisen haihtumisen jälkeen ja löysivät siitä raskasta vetyä, jonka atomipaino oli 2. Tätä isotooppia kutsuttiin kreikan kielestä deuteriumiksi (Deuterium, D) - toinen, toinen. . Neljä vuotta myöhemmin vedestä, jolle tehtiin pitkäaikainen elektrolyysi, löydettiin vielä raskaampi vedyn isotooppi 3H, jota kutsuttiin tritiumiksi (Tritium, T), kreikasta - kolmas.
