Tem a forma de uma bola, mas imaginou-a como um disco e até um retângulo flutuante, fogo, ar, terra e água considerado quatro elementos básicos do universo. Quem parou de chamar a água de elemento? Quem a privou desse alto escalão? ? Vários químicos corajosos, trabalhando independentemente, fizeram essa descoberta quase simultaneamente.

Os descobridores do oxigênio e do hidrogênio

Desde que os químicos expulsaram os alquimistas e feiticeiros das réplicas, a família de elementos cresceu imediatamente. Se há cem anos contava apenas com 60 membros, agora, contando os elementos obtidos artificialmente, existem cem deles. Encontraremos seus nomes, sinal químico, peso atômico e número de série em qualquer tabela química. Apenas os nomes dos "ancestrais" desapareceram dela. Os descobridores do oxigênio e do hidrogênio são considerados:

1. químico francês Antoine Laurent Lavoisier. Ele era o gerente de uma fábrica de salitre e pólvora e, mais tarde, após a vitória da revolução burguesa francesa, o comissário do tesouro nacional, uma das pessoas mais influentes da França.
2. químico inglês Henry Cavendish, originário de uma antiga família ducal, que doou grande parte de sua fortuna à ciência.
3. compatriota Cavendish, Joseph Priestley. Ele era um padre. Como um ardente defensor da Revolução Francesa, Priestley foi expulso da Inglaterra e fugiu para a América.
4. Famoso químico sueco Carl Wilhelm Scheele, farmacêutico.

Estes são os seus nomes. E o que eles fizeram?

Oxigênio - na água e no ar

Lavoisier, Priestley e Scheele fizeram uma série de experimentos. Primeiro eles descobriu oxigênio na água e no ar. Abreviado em química, é indicado pela letra "O". Quando nós dissemos

Não há vida sem água

isso ainda não foi dito a quem, de fato, a água deve seu poder vivificante. Agora podemos responder a esta pergunta. O poder vivificante da água está em oxigênio. O oxigênio é o elemento mais importante do envelope de ar que envolve a Terra. Sem oxigênio, a vida se extingue como a chama de uma vela colocada sob uma jarra de vidro. Mesmo o maior incêndio diminui se objetos em chamas forem jogados com areia, cortando o acesso de oxigênio a eles.
Agora você entende por que o fogo no fogão queima tanto se a vista estiver fechada? O mesmo processo de combustão ocorre em nosso corpo durante o metabolismo. A máquina a vapor funciona usando a energia térmica da queima de carvão. Da mesma forma, nosso corpo utiliza a energia desses nutrientes que consumimos. O ar que respiramos é necessário para que o “fogão” – nosso corpo – queime bem, pois nosso corpo deve ter uma certa temperatura. Quando expiramos, liberamos água na forma de vapor e produtos de combustão.
Lavoisier estudou esses processos e descobriu que A combustão é a combinação rápida de várias substâncias com o oxigênio do ar. Isso cria calor. Mas Lavoisier não estava satisfeito com o fato de que oxigênio descoberto. Ele queria saber com quais substâncias o oxigênio se combina.

Descoberta do hidrogênio

Quase simultaneamente com Cavendish, que também decompôs a água em suas partes componentes, Lavoisier hidrogênio descoberto. Este elemento é chamado de "Hydrogenium", que significa: O hidrogênio é denotado pela letra "H". Vamos examinar novamente se o hidrogênio está realmente em composição da água. Encha um béquer com gelo e aqueça-o sobre a chama de uma lâmpada de álcool. (O álcool, como qualquer álcool, é rico em hidrogênio.) E o que veremos? O lado externo do tubo de ensaio será coberto com orvalho. Ou segure uma faca limpa sobre a chama de uma vela. A faca também será coberta com gotas de água. De onde vem a água? A água vem do fogo. Então o fogo é a fonte da água! Esta não é uma descoberta nova, e ainda assim é incrível. Os químicos diriam o seguinte: quando o hidrogênio é queimado, em outras palavras, O hidrogênio combina-se com o oxigênio para formar vapor de água. É por isso que o tubo de ensaio e a faca são cobertos com gotas de água. Foi assim que aconteceu descoberta da composição da água. Assim, o hidrogênio, que é 16 vezes mais leve que o oxigênio e 14 vezes mais leve que o ar, queima! Ao mesmo tempo, gera uma grande quantidade de calor. No passado, os balões eram preenchidos com hidrogênio. Era muito perigoso. Agora hélio é usado em vez de hidrogênio. Você também pode responder à segunda pergunta:

Por que a água não queima?

Essa pergunta parece tão simples que nem a perguntamos no início. A maioria dirá:

A água é molhada, então não queima.

Errado. A gasolina também está "molhada", mas não tente ver se está pegando fogo! A água não queima porque ela mesma foi formada como resultado da combustão. Isso, pode-se dizer, é a "cinza líquida" do hidrogênio. É por isso que a água apaga o fogo, assim como a areia.

O objetivo da publicação de hoje é fornecer ao leitor despreparado informações abrangentes sobre o que é hidrogênio, quais são suas propriedades físicas e químicas, escopo, significado e métodos de obtenção.

O hidrogênio está presente na grande maioria das substâncias orgânicas e células, nas quais representa quase dois terços dos átomos.

Foto 1. O hidrogênio é considerado um dos elementos mais comuns na natureza

No sistema periódico de elementos de Mendeleev, o hidrogênio ocupa a honrosa primeira posição com um peso atômico igual a um.

O nome "hidrogênio" (na versão latina - Hidrogênio) origina-se de duas palavras gregas antigas: ὕδωρ - “” e γεννάω - “eu dou à luz” (literalmente - “dar à luz) e foi proposta pela primeira vez em 1824 pelo químico russo Mikhail Solovyov.

O hidrogênio é um dos elementos formadores de água (junto com o oxigênio) (a fórmula química da água é H 2 O).

De acordo com suas propriedades físicas, o hidrogênio é caracterizado como um gás incolor (mais leve que o ar). Quando misturado com oxigênio ou ar, é extremamente inflamável.

Capaz de se dissolver em alguns metais (titânio, ferro, platina, paládio, níquel) e em etanol, mas muito pouco solúvel em prata.

A molécula de hidrogênio consiste em dois átomos e é designada H 2 . O hidrogênio tem vários isótopos: prótio (H), deutério (D) e trítio (T).

História da descoberta do hidrogênio

Na primeira metade do século XVI, enquanto realizava experimentos alquímicos, misturando metais com ácidos, Paracelso notou um gás combustível até então desconhecido, que não conseguia separar do ar.

Depois de quase um século e meio - no final do século XVII - o cientista francês Lemery conseguiu separar o hidrogênio (ainda sem saber que era hidrogênio) do ar e provar sua combustibilidade.

Foto 2. Henry Cavendish - o descobridor do hidrogênio

Experimentos químicos em meados do século XVIII permitiram a Mikhail Lomonosov revelar o processo de liberação de um determinado gás como resultado de algumas reações químicas, que, no entanto, não é flogisto.

Um verdadeiro avanço no estudo do gás combustível foi feito por um químico inglês Henry Cavendish, a quem se atribui a descoberta do hidrogénio (1766).

Cavendish chamou esse gás de "ar combustível". Ele também realizou a reação de combustão desta substância, que resultou em água.

Em 1783, os químicos franceses liderados por Antoine Lavoisier realizaram a síntese da água e, posteriormente - a decomposição da água com a liberação de "ar combustível".

Esses estudos finalmente comprovaram a presença de hidrogênio na composição da água. Foi Lavoisier quem sugeriu chamar o novo gás de Hidrogênio (1801).

Propriedades úteis do hidrogênio

O hidrogênio é quatorze vezes e meia mais leve que o ar.

Também se distingue pela maior condutividade térmica entre outros gases (mais branco que sete vezes a condutividade térmica do ar).

No passado, balões e dirigíveis eram preenchidos com hidrogênio. Após uma série de catástrofes em meados da década de 1930, terminando com explosões de dirigíveis, os projetistas tiveram que procurar um substituto para o hidrogênio.

Agora, para essas aeronaves, é usado hélio, que é muito mais caro que o hidrogênio, mas não tão explosivo.

Foto 3. O hidrogênio é usado para fazer combustível de foguete

Em muitos países, pesquisas estão em andamento para criar motores econômicos para carros e caminhões baseados em hidrogênio.

Os veículos movidos a hidrogénio são muito mais amigos do ambiente do que os seus homólogos a gasolina e diesel.

Em condições normais (temperatura ambiente e pressão natural), o hidrogênio é relutante em reagir.

Quando uma mistura de hidrogênio e oxigênio é aquecida a 600°C, inicia-se uma reação, culminando na formação de moléculas de água.

A mesma reação pode ser provocada com uma faísca elétrica.

As reações com a participação do hidrogênio são concluídas somente quando os componentes envolvidos na reação são completamente consumidos.

A temperatura de queima de hidrogênio atinge 2500-2800 ° C.

O hidrogênio é usado para purificar vários tipos de combustível à base de petróleo e derivados de petróleo.

Na natureza viva, não há nada que substitua o hidrogênio, pois ele está presente em qualquer matéria orgânica (incluindo óleo) e em todos os compostos proteicos.

Sem a participação do hidrogênio seria impossível.

Estados agregados de hidrogênio

O hidrogênio pode existir em três estados principais de agregação:

• gasoso;
• líquido;
• Difícil.

O estado usual de hidrogênio é um gás. Ao diminuir sua temperatura para -252,8 °C, o hidrogênio se transforma em líquido e, após um limite de temperatura de -262 °C, o hidrogênio se torna sólido.

Foto 4. Por várias décadas, hélio caro tem sido usado para encher balões em vez de hidrogênio barato

Os cientistas sugerem que o hidrogênio é capaz de estar em um estado adicional (quarto) de agregação - metálico.

Para fazer isso, você só precisa criar uma pressão de dois milhões e meio de atmosferas.

Até agora, infelizmente, esta é apenas uma hipótese científica, já que ninguém ainda conseguiu obter “hidrogênio metálico”.

Hidrogênio líquido - devido à sua temperatura - se entrar em contato com a pele humana, pode causar queimaduras graves.

Hidrogênio na tabela periódica

A distribuição dos elementos químicos na tabela periódica de Mendeleev é baseada em seu peso atômico, calculado em relação ao peso atômico do hidrogênio.

Foto 5. Na tabela periódica, o hidrogênio é atribuído a uma célula com número de série 1

Por muitos anos, ninguém poderia refutar ou confirmar essa abordagem.

Com o surgimento no início do século XX e, em particular, o surgimento dos famosos postulados de Niels Bohr, explicando a estrutura do átomo do ponto de vista da mecânica quântica, foi possível comprovar a validade da hipótese de Mendeleev.

O oposto também é verdadeiro: foi precisamente a correspondência dos postulados de Niels Bohr com a lei periódica subjacente à tabela periódica que se tornou o argumento mais convincente em favor do reconhecimento de sua verdade.

A participação do hidrogênio em uma reação termonuclear

Os isótopos de hidrogênio deutério e trítio são fontes de energia incrivelmente poderosa liberada durante uma reação termonuclear.

Foto 6. Explosão termonuclear sem hidrogênio seria impossível

Essa reação é possível a uma temperatura não inferior a 1060 ° C e ocorre muito rapidamente - em poucos segundos.

No Sol, as reações termonucleares ocorrem lentamente.

A tarefa dos cientistas é entender por que isso acontece para usar o conhecimento adquirido para criar novas – quase inesgotáveis ​​– fontes de energia.

O que é hidrogênio (vídeo):

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A história da descoberta do hidrogênio ocupa um marco importante no desenvolvimento da ciência. De acordo com os conceitos científicos modernos, esse gás é uma das substâncias mais importantes para a existência das estrelas e, portanto, a principal fonte de energia.

Uma Breve História da Descoberta do Hidrogênio

O elemento foi descoberto por um cientista britânico em 1766. A origem do nome remonta às palavras gregas "hidro" e "genes", que significa "água" e "gerador".

Já em 1671, Robert Boyle (1627-1691, químico e físico inglês) publicou "New Experiments Concerning the Relationship Between Flame and Air", no qual descrevia a reação entre limalha de ferro e ácidos diluídos. Durante os experimentos, o cientista percebeu que a reação dessas substâncias leva à evolução do gás hidrogênio (“solução combustível de Marte”).

No entanto, foi somente em 1766 que o gás foi aprovado como elemento principal por Henry Cavendish (1731-1810, um químico e físico inglês que também descobriu o nitrogênio), que usava mercúrio para a síntese. O cientista o descreveu como "ar inflamável de metais". Cavendish descreveu com precisão as propriedades do hidrogênio, mas erroneamente acreditava que o gás vinha de um metal e não de um ácido. O nome moderno para o elemento químico foi dado pelo naturalista francês A. L. Lavoisier.

A história da descoberta do hidrogênio (H) não termina aí. Em 1931, o professor de química Harold Urey, que trabalhava em Chicago (EUA), descobriu o gás deutério. É o isótopo pesado do hidrogênio e é escrito como 2 H e D.

Os blocos de construção do universo

Por muito tempo as pessoas não conseguiram entender as propriedades da matéria. Embora os antigos gregos assumissem que o "éter" (espaço circundante) consiste em certos elementos, não havia justificativa clara e, ainda mais, evidência sólida para esse fato.

No outono de 1803, o inglês conseguiu explicar os resultados de algumas de suas pesquisas assumindo que a matéria era composta de átomos. O pesquisador também descobriu que todas as amostras de um determinado composto são compostas pela mesma combinação desses átomos. Dalton também observou que, em vários compostos, as proporções das massas do segundo elemento, que são combinadas com um determinado peso do primeiro elemento, podem ser reduzidas a inteiros pequenos ("Lei das Proporções Múltiplas"). Assim, o cientista tem certa relação com a história da descoberta do hidrogênio.

A apresentação da "Teoria dos Átomos" de Dalton ocorreu no 3º volume da edição científica "Systems of Chemistry", publicada por Thomas Thomson em 1807. O material também apareceu em um artigo sobre oxalatos de estrôncio publicado em Philosophical Transactions. No ano seguinte, Dalton publicou essas ideias por conta própria, fazendo uma análise mais extensa em The New System of Chemical Philosophy. A propósito, nele o cientista sugeriu usar um círculo com um ponto no centro como símbolo de hidrogênio.

Primeira célula de combustível

A história da descoberta do hidrogênio é rica em eventos interessantes. Em 1839, o cientista britânico Sir William Robert Grove conduziu experimentos sobre eletrólise. Ele usou a eletricidade para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. Mais tarde, o pesquisador se perguntou se seria possível fazer o contrário - gerar eletricidade a partir da reação do oxigênio com o hidrogênio? Grove selou os discos de platina em recipientes lacrados separados, um contendo hidrogênio e o outro oxigênio. Quando os recipientes eram imersos em ácido sulfúrico diluído, uma corrente fluía entre os dois eletrodos, formando água nos cilindros de gás. Em seguida, o cientista conectou vários dispositivos semelhantes em um circuito em série para aumentar a tensão criada na bateria de gás.

Desde então, grandes esperanças foram depositadas no hidrogênio em termos de obtenção de fontes de energia compactas e ecologicamente corretas. No entanto, a questão de 100% de segurança e alta eficiência dos dispositivos finais para consumo em massa ainda não foi resolvida. A propósito, o termo "célula de combustível" foi usado pela primeira vez pelos químicos Ludwig Mond e Charles Langer, que continuaram a pesquisa de W. R. Grove.

Fontes de energia autônomas

Em 1932, Francis Thomas Bacon, engenheiro da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, continuou a trabalhar nos projetos de Grove, Mond e Langer. Ele substituiu os eletrodos de platina por uma malha de níquel mais barata e, em vez de um eletrólito com ácido sulfúrico, usou hidróxido de potássio alcalino (menos corrosivo para os eletrodos). Esta foi essencialmente a criação da primeira célula de combustível alcalina, chamada de célula Bacon. Foram necessários mais 27 anos para os britânicos demonstrarem uma usina capaz de produzir 5 kW de energia, o suficiente para alimentar uma máquina de solda. Na mesma época, o primeiro veículo de célula de combustível foi demonstrado.

As células de combustível foram usadas mais tarde pela NASA na década de 1960 para o programa lunar Apollo. As células de Bacon estavam (e estão) em centenas de naves espaciais. Também "grandes baterias" são usadas em submarinos.

Útil, mas perigoso

A história da descoberta do hidrogênio está associada não apenas a momentos alegres. A tragédia do dirigível gigante Hindenburg atesta o quão inseguro esse elemento é. Na década de 1930, a Alemanha construiu uma série de aeronaves - zepelins. O hidrogênio foi usado como gás. Por ser mais leve que a mistura nitrogênio-oxigênio que compõe a maior parte da atmosfera, possibilitou o transporte de grandes volumes de carga.

Em 1936, designers alemães apresentaram ao mundo o maior dirigível da época, o Hindenburg. O gigante de 245 metros continha 200.000 m3 de gás. Sua capacidade de carga é incrível: o dispositivo foi capaz de levantar até 100 toneladas de carga para o céu. A aeronave foi usada para transporte transatlântico entre a Alemanha e os Estados Unidos. A gôndola de passageiros acomodava 50 pessoas com bagagem. 05/06/1937 na chegada a Nova York, ocorreu um vazamento de hidrogênio. O gás inflamável acendeu, causando uma explosão que matou 36 pessoas. Desde então, o hélio mais seguro tem sido usado em vez de hidrogênio em aeronaves.

Conclusão

O hidrogênio é um dos elementos mais importantes do universo. Embora suas propriedades sejam bem estudadas, não deixa de interessar cientistas, engenheiros e designers. Este elemento é tema de milhares de artigos científicos, diplomas e resumos. A história da descoberta do hidrogênio é a própria história da ciência, um sistema de conhecimento que substituiu a ignorância e os dogmas religiosos.

No sistema periódico, o hidrogênio está localizado em dois grupos de elementos que são absolutamente opostos em suas propriedades. Esse recurso o torna completamente único. O hidrogênio não é apenas um elemento ou substância, mas também um componente de muitos compostos complexos, um elemento organogênico e biogênico. Portanto, consideramos suas propriedades e características com mais detalhes.

A liberação de gás combustível durante a interação de metais e ácidos foi observada já no século XVI, ou seja, durante a formação da química como ciência. O famoso cientista inglês Henry Cavendish estudou a substância a partir de 1766 e deu-lhe o nome de "ar combustível". Quando queimado, esse gás produzia água. Infelizmente, a adesão do cientista à teoria do flogisto (hipotética "matéria hiperfina") o impediu de chegar às conclusões corretas.

O químico e naturalista francês A. Lavoisier, juntamente com o engenheiro J. Meunier e com a ajuda de gasômetros especiais, em 1783 realizou a síntese da água, e depois sua análise pela decomposição do vapor d'água com ferro em brasa. Assim, os cientistas foram capazes de chegar às conclusões corretas. Eles descobriram que o "ar combustível" não é apenas parte da água, mas também pode ser obtido a partir dela.

Em 1787, Lavoisier sugeriu que o gás em estudo é uma substância simples e, portanto, é um dos elementos químicos primários. Ele o chamou de hidrogênio (das palavras gregas hydor - água + gennao - eu dou à luz), ou seja, "dar à luz a água".

O nome russo "hidrogênio" foi proposto em 1824 pelo químico M. Solovyov. A determinação da composição da água marcou o fim da "teoria do flogisto". Na virada dos séculos XVIII e XIX, verificou-se que o átomo de hidrogênio é muito leve (comparado aos átomos de outros elementos) e sua massa foi tida como a unidade principal para comparação de massas atômicas, obtendo um valor igual a 1.

Propriedades físicas

O hidrogênio é a mais leve de todas as substâncias conhecidas pela ciência (é 14,4 vezes mais leve que o ar), sua densidade é de 0,0899 g/l (1 atm, 0 °C). Este material derrete (solidifica) e ferve (liquefaz), respectivamente, a -259,1°C e -252,8°C (somente o hélio tem menor ponto de ebulição e t° de fusão).

A temperatura crítica do hidrogênio é extremamente baixa (-240°C). Por esta razão, sua liquefação é um processo bastante complicado e caro. A pressão crítica de uma substância é 12,8 kgf/cm², e a densidade crítica é 0,0312 g/cm³. Entre todos os gases, o hidrogênio tem a maior condutividade térmica: a 1 atm e 0°C, é 0,174 W/(mxK).

A capacidade calorífica específica de uma substância nas mesmas condições é de 14,208 kJ/(kgxK) ou 3,394 cal/(gh°C). Este elemento é ligeiramente solúvel em água (cerca de 0,0182 ml / g a 1 atm e 20 ° C), mas bem - na maioria dos metais (Ni, Pt, Pa e outros), especialmente em paládio (cerca de 850 volumes por volume de Pd) .

Esta última propriedade está associada à sua capacidade de difusão, enquanto a difusão através de uma liga de carbono (por exemplo, aço) pode ser acompanhada pela destruição da liga devido à interação do hidrogênio com o carbono (esse processo é chamado de descarbonização). No estado líquido, a substância é muito leve (densidade - 0,0708 g / cm³ a ​​t ° \u003d -253 ° C) e fluida (viscosidade - 13,8 graus centígrados nas mesmas condições).

Em muitos compostos, este elemento exibe uma valência +1 (estado de oxidação), semelhante ao sódio e outros metais alcalinos. Geralmente é considerado como um análogo desses metais. Assim, ele lidera o grupo I do sistema Mendeleev. Nos hidretos metálicos, o íon hidrogênio apresenta carga negativa (o estado de oxidação é -1), ou seja, Na + H- tem uma estrutura semelhante ao cloreto de Na + Cl-. De acordo com este e alguns outros fatos (a proximidade das propriedades físicas do elemento "H" e halogênios, a capacidade de substituí-lo por halogênios em compostos orgânicos), o hidrogênio é atribuído ao grupo VII do sistema Mendeleev.

Em condições normais, o hidrogênio molecular tem baixa atividade, combinando-se diretamente apenas com os não-metais mais ativos (com flúor e cloro, com este último - na luz). Por sua vez, quando aquecido, interage com muitos elementos químicos.

O hidrogênio atômico tem uma atividade química aumentada (em comparação com o hidrogênio molecular). Com oxigênio, forma água de acordo com a fórmula:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

liberando 285,937 kJ/mol de calor ou 68,3174 kcal/mol (25°C, 1 atm). Sob condições normais de temperatura, a reação prossegue bastante lentamente e, em t ° >= 550 ° С, é descontrolada. Os limites explosivos de uma mistura de hidrogênio + oxigênio por volume são de 4 a 94% de H₂, e as misturas de hidrogênio + ar são de 4 a 74% de H₂ (uma mistura de dois volumes de H₂ e um volume de O₂ é chamada de gás explosivo).

Este elemento é usado para reduzir a maioria dos metais, pois retira oxigênio dos óxidos:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О,

CuO + H₂ = Cu + H₂ O etc.

Com diferentes halogênios, o hidrogênio forma haletos de hidrogênio, por exemplo:

H2 + Cl2 = 2HCl.

No entanto, ao reagir com flúor, o hidrogênio explode (isso também acontece no escuro, a -252 ° C), reage com bromo e cloro apenas quando aquecido ou iluminado, e com iodo - apenas quando aquecido. Ao interagir com o nitrogênio, a amônia é formada, mas apenas em um catalisador, a pressões e temperaturas elevadas:

ZN2 + N2 = 2NH3.

Quando aquecido, o hidrogênio reage ativamente com o enxofre:

H₂ + S = H₂S (sulfeto de hidrogênio),

e muito mais difícil - com telúrio ou selênio. O hidrogênio reage com carbono puro sem catalisador, mas em altas temperaturas:

2H2 + C (amorfo) = CH4 (metano).

Esta substância reage diretamente com alguns dos metais (alcalinos, alcalinos terrosos e outros), formando hidretos, por exemplo:

Н₂ + 2Li = 2LiH.

De grande importância prática são as interações de hidrogênio e monóxido de carbono (II). Neste caso, dependendo da pressão, temperatura e catalisador, vários compostos orgânicos são formados: HCHO, CH3OH, etc. Os hidrocarbonetos insaturados se transformam em saturados durante a reação, por exemplo:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

O hidrogênio e seus compostos desempenham um papel excepcional na química. Ele determina as propriedades ácidas dos chamados. ácidos próticos tendem a formar ligações de hidrogênio com diferentes elementos, que têm um efeito significativo nas propriedades de muitos compostos inorgânicos e orgânicos.

Obtendo hidrogênio

Os principais tipos de matérias-primas para a produção industrial deste elemento são os gases de refinaria, combustíveis naturais e gases de coqueria. Também é obtido da água por eletrólise (em locais com eletricidade acessível). Um dos métodos mais importantes para a produção de material a partir do gás natural é a interação catalítica de hidrocarbonetos, principalmente metano, com vapor de água (a chamada conversão). Por exemplo:

CH4 + H2O = CO + ZH2.

Oxidação incompleta de hidrocarbonetos com oxigênio:

CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2H₂.

O monóxido de carbono sintetizado (II) sofre conversão:

CO + H2O = CO2 + H2.

O hidrogênio produzido a partir do gás natural é o mais barato.

Para a eletrólise da água, é utilizada a corrente contínua, que passa por uma solução de NaOH ou KOH (não são utilizados ácidos para evitar a corrosão do equipamento). Em condições de laboratório, o material é obtido por eletrólise da água ou como resultado da reação entre ácido clorídrico e zinco. No entanto, mais frequentemente usado material de fábrica pronto em cilindros.

Dos gases de refinaria e do gás de coqueria, esse elemento é isolado removendo todos os outros componentes da mistura gasosa, pois são mais facilmente liquefeitos durante o resfriamento profundo.

Este material começou a ser obtido industrialmente no final do século XVIII. Em seguida, foi usado para encher balões. Atualmente, o hidrogênio é amplamente utilizado na indústria, principalmente na indústria química, para a produção de amônia.

Os consumidores em massa da substância são fabricantes de álcoois metílicos e outros, gasolina sintética e muitos outros produtos. Eles são obtidos por síntese a partir de monóxido de carbono (II) e hidrogênio. O hidrogênio é utilizado para a hidrogenação de combustíveis líquidos pesados ​​e sólidos, gorduras, etc., para a síntese de HCl, hidrotratamento de derivados de petróleo, bem como no corte/soldagem de metais. Os elementos mais importantes para a energia nuclear são seus isótopos - trítio e deutério.

O papel biológico do hidrogênio

Cerca de 10% da massa dos organismos vivos (em média) recai sobre este elemento. Faz parte da água e dos grupos mais importantes de compostos naturais, incluindo proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos. Para que serve?

Este material desempenha um papel decisivo: na manutenção da estrutura espacial das proteínas (quaternário), na implementação do princípio da complementaridade dos ácidos nucleicos (ou seja, na implementação e armazenamento da informação genética), em geral, no “reconhecimento” ao nível molecular nível.

O íon hidrogênio H+ participa de importantes reações/processos dinâmicos no corpo. Incluindo: na oxidação biológica, que fornece energia às células vivas, nas reações de biossíntese, na fotossíntese em plantas, na fotossíntese bacteriana e fixação de nitrogênio, na manutenção do equilíbrio ácido-base e homeostase, nos processos de transporte de membrana. Junto com o carbono e o oxigênio, forma a base funcional e estrutural dos fenômenos da vida.

Após o trabalho de J. Black, muitos químicos em vários laboratórios na Inglaterra, Suécia, França e Alemanha começaram a estudar os gases. G. Cavendish alcançou grande sucesso. Todo o trabalho experimental deste cientista escrupuloso foi baseado em um método de pesquisa quantitativa. Ele utilizou amplamente a pesagem de substâncias e a medição de volumes de gases, guiados pela lei da conservação da massa. No primeiro trabalho de G. Cavendnsh sobre a química dos gases (1766), são descritos métodos de obtenção e propriedades.

"Ar combustível" era conhecido antes (R. Boyle, N. Lemery). Em 1745, M. V. Lomonosov, por exemplo, observou que “quando um metal básico é dissolvido, especialmente em álcoois ácidos, o vapor combustível escapa pela abertura da garrafa, que nada mais é do que flogisto”. Isso é digno de nota em dois aspectos: primeiro, muitos anos antes do Cavendish, M. V. Lomonosov chegou à conclusão de que “ar combustível” (ou seja, hidrogênio) é flogisto; em segundo lugar, da citação acima segue-se que M. V. Lomonosov aceitou a doutrina do flogisto.

Mas ninguém antes de G. Cavendish tentou isolar o "ar combustível" e estudar suas propriedades. No tratado químico Three Works Conteining Experiments with Artificial Types of Air (1766), ele mostrou que existem gases que diferem do ar, a saber, por um lado, "floresta ou ar ligado", que, conforme estabelecido por G. Cavendish acabou sendo 1,57 vezes mais pesado que o ar comum, por outro lado, o “ar combustível” é o hidrogênio. G. Cavendish o recebeu pela ação de ácidos diluídos e ácidos em vários metais. O fato de que sob a ação (zinco, ferro) o mesmo gás (hidrogênio) foi liberado finalmente convenceu G. Cavendish de que todos os metais contêm flogisto, que é liberado durante a transformação dos metais em "terras". O cientista inglês tomou o hidrogênio por flogisto puro, pois o gás queima sem deixar resíduo, e os óxidos metálicos tratados com esse gás são reduzidos aos metais correspondentes quando aquecidos.

Henry Cavendish

G. Cavendish, como defensor da teoria do flogisto, acreditava que ele não era deslocado pelo metal do ácido, mas era liberado como resultado da decomposição do metal "complexo". Ele representou a reação de obter "ar combustível" de metais da seguinte forma:

Quais métodos e instrumentos o "pai da química das substâncias gasosas" usou podem ser vistos a seguir. Saindo de Leeds, J. Priestley, a pedido de um de seus conhecidos, deixou-lhe um cocho de barro, que ele usou como banho pneumático em seus experimentos sobre a composição do ar e que, J. Priestley comenta ironicamente, “não foi diferente dos cochos em que as lavadeiras lavam as roupas". Em 1772, J. Priestley substituiu a água por mercúrio em um banho pneumático, o que lhe permitiu pela primeira vez obter em forma pura e estudar gases solúveis em água: “ar ácido clorídrico” () e “ar alcalino volátil” - um incolor gás com um odor pungente sufocante. Este foi o que ele conseguiu aquecendo cloreto de amônio:

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

“O aluvião de ouro descoberto por Priestley era... um banho de mercúrio”, escreveu W. Ostwald. “Um passo à frente no lado técnico das coisas – mudanças de água – é a chave para a maioria das descobertas de Priestley.” J. Priestley observou que, se uma faísca elétrica passa pela amônia, seu volume aumenta acentuadamente. Em 1785, K.-L. Berthollet estabeleceu que isso se devia à decomposição da amônia em nitrogênio e hidrogênio. J. Priestley observou que a interação de dois gases de cheiro forte (HCl e NH 3) produz um pó branco inodoro (NH 4 Cl). Em 1775, J. Priestley recebeu, e c. 1796 - que ele confundiu com flogisto puro.