Водород
Водород (H, лат. hydrogenium) — химический элемент периодической системы с обозначением H и атомным номером 1, самый лёгкий из элементов периодической таблицы. Его одноатомная форма — самое распространённое химическое вещество во Вселенной, составляющее примерно 75 % всей барионной массы. Звёзды, кроме компактных, в основном состоят из водородной плазмы.
Три изотопа водорода имеют собственные названия: 1H — протий, 2H — дейтерий и 3H — тритий (радиоактивен). Ядро самого распространённого изотопа, протия, состоит из одного только протона и не содержит нейтронов.
При стандартных температуре и давлении водород — бесцветный, не имеющий запаха и вкуса, нетоксичный двухатомный газ с химической формулой H2, который в смеси с воздухом или кислородом горюч и крайне пожаро- и взрывоопасен. В присутствии других окисляющих газов, например фтора или хлора, водород также взрывоопасен. Поскольку водород охотно формирует ковалентные связи с большинством неметаллов, большая часть водорода на Земле существует в молекулярных соединениях, таких как вода или органические вещества. Водород играет особенно важную роль в кислотно-основных реакциях.
Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, палладии, титане, платине, ниобии.
Химические свойства
Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:
-
- H2 → 2H− 432 кДж
Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например, с кальцием, образуя гидрид кальция:
-
- Ca + H2 → CaH2
и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:
-
- F2 + H2 → 2HF
С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например, при освещении:
-
- O2 + 2H2 → 2H2O
Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.
-
- CuO + H2 → H2O + Cu
С галогенами образует галогеноводороды:
-
- H2 + F2 → 2HF, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,
-
- H2+ Cl2 → 2HCl, реакция протекает со взрывом, только на свету.
С сажей взаимодействует при сильном нагревании:
-
- C + 2H2 → CH4
Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами
При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:
-
- 2Na + H2 → 2NaH
-
- Ca + H2 → CaH2
-
- Mg + H2 → MgH2
Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:
-
- CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2↑
Взаимодействие с оксидами металлов
Оксиды металлов (как правило, d-элементов) восстанавливаются до металлов:
-
- Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
-
- WO3 + 3H2 → W + 3H2O
Назад