Водород. Физические свойства. Добыча

Ковалентная неполярная связь между атомами водорода в молекуле водорода, образованный перекрыванием двух 1s1 — орбиталей обеих атомов (рис. 19), приводит молекулярный тип кристаллической решетки твердого водорода. Поэтому водород кипит и плавится при низких температурах (tпл = -259 ° С, tкип = -253 ° С).

В воде водород малорастворимых: при н.у. в 100 объемах воды растворяется только 2 объема водорода (кислорода при тех же условиях растворяется 5 объемов).

— Объясните причину незначительного растворимости водорода и кислорода в воде.

Жидкий и твердый водород получить в земных условиях очень трудно, но для других планет это вполне обычный его состояние. Так, атмосферой гиганта Солнечной системы — планеты Юпитер является океан жидкого водорода глубиной тысячи километров, а под ним — оболочка из твердого водорода.

Добыча. В лаборатории водород производят несколькими способами, прежде всего — реакцией металлов, расположенных в вытеснительный ряде к водороду (цинк, железо, магний, алюминий), с разбавленными соляной или серной кислотами.

Собирают водород в сосуд двумя способами: вытеснением воды или воздуха в пробирку дном.

Сравните способы сбора водорода и кислорода.

Опыт. Добудем водород в приборе для получения газов, состоящий из пробирки с газоотводной трубкой. В пробирку поместим 2-3 гранулы цинка, нальем 3-4 мл соляной кислоты, закроем пробкой с газоотводной трубкой, которую внесем в пустую пробирку, закрепленную в другом штативе вверх дном (рис. 20, а). Наблюдаем, как пузырьки газа появляются на поверхности цинка, отрываются от нее и всплывают на поверхность жидкости (рис. 20, б). Через некоторое время пробирка в другом штативе наполняется водородом.

Для сбора водорода вытеснением воды газоотводную трубку подведем в пробирку с водой в кристаллизаторе (рис. 20, в). Наблюдаем, как объем воды постепенно уменьшается. Когда жидкости в пробирке не останется, закроем ее отверстие под водой стеклянной пластиной и вытащим из воды. В пробирке собрался водород.

В связи с развитием водородной энергетики идет поиск новых источников водорода. Реальным и практически неисчерпаемым источником водорода является вода. Но добыча водорода из воды требует значительных затрат энергии, можно уменьшить с помощью катализатора. Уже существуют катализаторы на основе никеля, дающие возможность разлагать воду на кислород и водород под действием солнечного света, а также выделять его из растительной массы.

Коротко о главном

Простое вещество водорода — водород Н2. Это газ без цвета, запаха, вкуса, ядовитый, мало растворим в воде, легче воздуха, плавится и кипит при низких температурах.

В лаборатории водород производят реакцией активных металлов с разбавленными соляной или серной кислотами, электролизом воды, а собирают вытеснением воды или воздуха в сосуд дном. Промышленный способ получения водорода — превращение смеси водяного пара и метана на водород и углекислый газ при нагревании в присутствии никелевого катализатора.

Загрузка...
Мы в Google+