В рамках статьи мы рассмотрим физические и химические свойства водорода, а также способы его получения. Приятного прочтения!
Водород — химический элемент первого периода периодической системы Д. И. Менделеева, с атомным номером 1.
В таблице Д. И. Менделеева этот элемент обозначается буквой «Н», от латинского hydrogenium. Название происходит от сочетания hydro — «вода» и gen — «порождающий».
В обычных условиях водород — бесцветный газ без запаха, почти не растворяется в растворителях.
Несколько интересных фактов о водороде:
- Это самый распространенный элемент, на его долю приходится 75% от всей массы Вселенной
- Самый легкий из элементов периодической таблицы
- Имеет три изотопа: протий (атомным ядром является протон), дейтерий (ядро состоит из одного протона и одного нейтрона) и тритий (ядро из одного протона и двух нейтронов)
- Водород - основная составная часть звезд.
Строение атома
Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона. Так как водород - первый элемент в периодической системе, его электронная конфигурация - 1s1. Из-за такого строения, он не может образовать ионную связь, но легко образует водородную (например, H2O, HF, NH3) и донорно-акцепторную связь (например, катион аммония).
Способы получения водорода
Промышленные методы получения
Водород можно получить как в лаборатории, так и в промышленности. Он наиболее часто применяется в нефтепереработке и производстве аммиака, поэтому необходимо его получение в больших объемах.
1. Паровая конверсия метана при 1000 градусах Цельсия
2. Пропускание паров воды над раскаленным коксом
3. Электролиз растворов солей
Лабораторные методы получения
- Взаимодействие металлов, стоящих до водорода в ряду активности металлов с растворами кислот. Металл вытесняет водород из кислоты, что приводит к его образованию;
2. Взаимодействие активных металлов с водой
3. Взаимодействие амфотерных металлов с концентрированными растворами щелочей
4. Гидролиз гидридов металлов
Химические свойства
Обратите внимание на изображение в конце статьи, где мы обобщаем химические свойства водорода.
- При взаимодействии водорода с активными металлами образуются гидриды этих металлов (в этих соединения степень окисления водорода -1);
- Взаимодействие с элементами четвертой группы таблицы Д. И. Менделеева (исключение - кремний, с ним реакция не пойдёт);
- Также водород взаимодействует с пниктогенами (V группа). Например, в реакции водорода с азотом в присутствии губчатого железа при нагревании 500 градусов Цельсия мы получаем аммиак. А фосфин можно получить, добавив к водороду фосфор (kat, t);
- С элементами шестой группы водород прекрасно взаимодействует. Так, например, можно получить воду или сероводород (реакции идут при нагревании);
- С галогенами (VII группа) водород образует галогеноводороды: с фтором реакция протекает со взрывом, а с хлором взрыв произойдет только на свету;
- Взаимодействие с оксидами переходных металлов (CuO). В такой реакции образуется металл и вода;
- Также водород отлично реагирует с некоторыми классами органических веществ: алкенами и алкинами.
Применение водорода
Чистый водород применяется в различных областях. Самая большая доля использования водорода приходится на производство аммиака (54%), чуть меньше на нефтепереработку (35%). Также водород используется на производстве полупроводников, в металлургии и пищевой промышленности.
Стань покорителем химии вместе с нами!
В этой статье мы рассмотрели особенности строения водорода, а также его химические и физические свойства, разобрались в способах получения и областях применения этого удивительного элемента. Для успешной сдачи ЕГЭ небходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий на свойства водорода.