Атом водорода имеет самое простое строение: будучи первым элементом в таблице Менделеева, он имеет ядро, состоящее из одного протона, и один электрон. Но из этого вовсе не следует, что у водорода простые химические или физические свойства.
Водород как элемент
Химический знак - Н
Состав атома: 1 протон, 0 нейтронов, 1 электрон
Относительная атомная масса - Ar=1
Валентность постоянная, равна 1
Степени окисления: -1 с металлами, 0 в простом веществе, +1 с неметаллами
Необходимо отметить, что не все атомы водорода лишены нейтронов, существуют два изотопа водорода.
Изотопы - атомы одного и того же химического элемента, но с разным количеством нейтроном и, значит, с разной массой.
Так, привычный нам атом водорода называется протий (Аr=1), атом с одним нейтроном - дейтерий (Ar=2), с двумя нейтронами - тритий (Ar=3).
Во Вселенной водород — самый распространенный элемент: он составляет до 90% массы Солнца и многих звезд. На Земле водород — девятый элемент по распространенности.
Водород как простое вещество
Химическая формула - Н2
Газ без цвета, без запаха
Относительная молекулярная масса - Mr=2, молярная масса М=2г/моль
Легче воздуха, М(воздух)=29 г/моль
Получение
В лаборатории водород можно получить электролизом воды, а также водных растворов солей активных металлов, щелочей и кислот:
Еще одним лабораторным способом является вытеснение водорода металлами из растворов кислот. Металл должен стоять до Н в ряду активности:
Не может быть использована азотная кислота
Либо вытеснение щелочным или щелочно-земельным металлом из воды (используют кальций!):
Возможно и получение водорода действием щелочей на цинк или алюминий:
А также гидролизом гидридов, о которых вы прочитаете чуть позже:
В промышленности водород получают пропусканием паров воды над раскаленным коксом (t=1000 C):
А также из природного газа:
Может быть использовано и каталитическое окисление метана кислородом:
Водород выделяется и при крекинге и риформинге углеводородов.
Для программы ОГЭ достаточно знать первые три лабораторных способа получения и первые два промышленных.
Химические свойства
Обычно (не всегда!) водород проявляет восстановительные свойства и в результате реакций образует соединения, принимая степень окисления -1.
Реагирует с кислородом при нагревании:
Реагирует с галогенами. С фтором самопроизвольно, с хлором необходимо УФ-излучение, с йодом и бромом нагревание:
Реагирует с серой при нагревании:
Реагирует с азотом и углеродом при нагревании:
Несмотря на возможность реакции с азотом и углеродом, с фосфором и кремнием не реагирует, а фосфин РН3 и силан SiH4 получают иначе
Восстанавливает средние и слабые металлы из их оксидов:
Реагирует с некоторыми оксидами неметаллов: СО и NO
Свои окислительные свойства водород проявляет при взаимодействии с активными металлами и образовании гидридов:
которые, как было сказано выше, легко разлагаются водой
