Водород

Водород – самый первый химический элемент, расположенный в первой группе первого периода таблицы Менделеева, обозначается буквой H. Название произошло от латинского слова «hydrogenium» – водород (hydrogène — «рождающий воду»). Является самым легким химическим элементом, имеет атомный номер 1. Благодаря своей одноатомности, водород стал самым признанным элементом периодической системы, а данное вещество настолько распространилось во Вселенной, что составило почти 75% от массы барионной материи мироздания.

Изотопы

Широко известны три изотопа водорода, среди них: протий ¹H, дейтерий ²Н и тритий ³Н.

Состав атомного ядра изотопов:

1. Протий (H) – протон.
2. Дейтерий (D) – один протон и один нейтрон.
3. Тритий (T) – один протон и два нейтрона.

Среди данных изотопов протию и дейтерию присуща стабильность. Так как тритий претерпевает бета-распад, он называется нестабильным. Помимо этого, искусственным путем получены еще несколько изотопов водорода. Они радиоактивны и обладают массовым числом от 4 до 7.

Физические свойства

Физические свойства водорода (газообразного):

1. Легчайший газ.
2. Обладает высокой теплопроводностью.
3. Без цвета, запаха и вкуса.
4. Температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120,9⋅10⁶Дж/кг.
5. Мало растворим в воде.

Существует также жидкий водород (бесцветен, легок и текуч) и твердый (снегоподобная масса).

Химические свойства

Так как молекулы данного элемента невероятно прочные, им необходимо большое количество энергии, чтобы вступить в реакцию. При стандартных температурах водород реагирует только с самыми активными металлами, такими как кальций, к примеру, и в данном случае образовывается гидрид кальция. Также существует реакция водорода с единственным неметаллом – фтором, в результате нее получается фтороводород. Если водород нагреть или использовать еще один катализатор – свет, то будет возможность протекания еще нескольких реакций. Водород вступает в ОВР (окислительно-восстановительные реакции), приходясь при этом восстановителем, а при взаимодействии с галогенами образует галогеноводороды. Также, данный элемент характерен своим незаменимым участием в процессах по восстановлению органических соединений, то есть в реакциях гидрирования.

Геохимия водорода

Точное содержание данного газа в сфере Земли до сего момента неизвестно, однако доказано, что по сравнению с другими космическими объектами, такими как Солнце и прочими планетами-гигантами, содержание на нашей планете в разы меньше. В свободном виде достаточно сложно встретить данный элемент, однако, в составе воды он более известен и незаменим в геохимических процессах. Зато, велико содержание водорода в месторождениях угля, в составе вулканических газов и в рифтах.

Также, водород является компонентом некоторых минералов, существуя в них в виде ионов гидроксила, аммония и воды. В нашей атмосфере молекулярный водород безостановочно формируется в результате разложения формальдегида.

Благодаря своей небольшой массе, молекулы водорода достигают огромной тепловой скоростью, по размерам стремящейся ко второй космической. Попадая в заключающий слой атмосферы, они навсегда могут покинуть его и улететь в открытый космос.

Из-за своих химических и физических свойств, водород является пожароопасным. В сочетании с воздухом он образует так называемый гремучий газ, известный своей взрывоопасностью. Жидкий же водород может вызвать сильнейшее обморожение, попав на кожу.

Применение

Применение водорода сейчас велико и служит важнейшим компонентом для развития многих областей:

1. Химическая промышленность.
2. Нефтеперерабатывающая промышленность.
3. Авиация.
4. Топливная промышленность.
5. Транспорт.
6. Электроэнергетика.
7. Метеорология.
8. Пищевая и космическая промышленности.
9. Лаборатории.

Водород распространен не только во Вселенной, но и в структуре земной коры и в клетках живых организмов. Поразмыслив самостоятельно, можно прийти к выводу о том, как бы была сложна наша жизнь без данного химического элемента.