03.10.2015
Всем нам известно, что самый распространенный элемент в нашей Вселенной - это водород. Он является основной составляющей звезд. От всех атомов его доля составляет 88,6 %. Происходящие на Земле процессы просто не возможны без действия водорода. Он, в отличие от многих других элементов, находится в виде различных соединениях. Его массовая доля простого вещества в воздухе ничтожно мала.
Название элемента на латинском языке Hydrogenium состоит из двух греческих слов, в переводе означающих вода и рождаю - то есть рождающий воду. Так назвал его Лавуазье, но в XVII в. академик В.М. Севергин решил ознаменовать этот элемент как «водотворное вещество». Название водород в России было предложено в 1824 году химик Соловьев, по схожести как «кислород». В химической литературе России до XIX века можно увидеть такие названия элемента - горючий газ , загораемый воздух или водотвор , водородный газ , воодтворное существо .
Опыты по изучению и открытию многих газов долгое время оставались без внимания, так как экспериментаторы попросту не замечали этих невидимых веществ. Лишь со временем было закреплено убеждение, что газ - это такой же материал, без исследования которого не возможно полностью понять химическую основу мира. Открытие водорода произошло еще в самом развитии химии как науки. В XI-XII веках был выделен газ, во время взаимодействия металла с кислотами. Парацельс, Ломоносов, Бойл и другие ученые и изобретатели наблюдали его горение. Но основная их часть в те годы была привержена теории о флогистоне.
Ломоносов, в 1745 году, при написании диссертации описал получение газа при действии кислот на металлы. Гипотеза о флогистоне была также высказана и химиком Генри Кавендишем, который более подробно исследовал свойства водорода, дав ему название «горючий воздух». Только к концу XII века, используя современные лабораторные приборы, Лавуазье, совместно с Менье, осуществили водный синтез. Ими был сделан анализ водяного пара, который был разложен с применением горячего железа. Благодаря этому опыту стало понятно, что водород присутствует в составе воды, ко всему он может быть получении из нее.
Рубеж XIII-XIX века ознаменовался одним открытием - было обнаружено, что атом водорода достаточно легок, наравне с другими элементами, было принято считать вес этого элемента как единицу сравнения. Его атомной массе было предписано значение 1. Когда Лавуазье представил таблицу простых веществ, он отнес туда водород к 5 простым телам (водород, кислород, азот, свет, тепло). Было принято считать - эти вещества были из 3-х природных царств и считались элементами тел.
Помимо открытия самого элемента в дальнейшем учеными были обнаружены его изотопы. Произошло это в более современное время, в 1931 году. Группа ученых занималась исследованием остатка, который образовался в ходе продолжительного выпаривания водорода в жидком состоянии. В ходе опыта был обнаружен водород, атомное число которого равнялось 2. Ему дали название Дейтерий (второй). По истечении всего 4-х лет, при длительном электролизе воды был обнаружен еще более тяжелый изотоп, который получил название Тритий (третий).
Ответ от Невролог
[гуру]
Газ водород был обнаружен Т. Парацельсом в XVI в. , когда он погрузил железо в серную кислоту. Но тогда еще и такого понятия не было – газ.
Одна из самых важных заслуг химика XVII в.
Я. Б. ван Гельмонта перед наукой состоит в том, что именно он обогатил человеческий словарь новым словом – «газ» , назвав так невидимые вещества, «которые не могут быть ни сохранены в сосудах, ни превращены в видимое тело» .
Но вскоре физик Р. Бойль придумал способ собирать и сохранять газы в сосудах. Это очень важный шаг вперед в познании газов, и опыт Бойля заслуживает подробного описания. Он опрокинул бутыль, наполненную разбавленной серной кислотой и железными гвоздями, горлышком в чашку с серной кислотой.
Но здесь Бойль допустил серьезную ошибку. Вместо того чтобы исследовать природу полученного газа, он отождествил этот газ с воздухом.
Удивительные свойства газа, впервые собранного Бойлем и столь недопустимо спутанного с воздухом, открыл Н. Лемери, современник Бойля. «Горючий воздух» – отныне это название надолго закрепится за удивительным газом, выделяемым железом из серной кислоты. Надолго, но не навсегда, т. к. это название неправильное, вернее, неточное: горючи и некоторые другие газы. Но если еще долго газ «серной кислоты и железа» исследователи будут путать с другими горючими газами, то никто уже не спутает его, подобно Бойлю, с обыкновенным воздухом.
Нашелся человек, который взялся за раскрытие тайны происхождения этого газаЗнатность происхождения обеспечивала ему блестящую карьеру государственного деятеля, а случайно доставшееся богатство открывало все возможности для беспечной жизни. Но лорд Г. Кавендиш пренебрег и тем и другим ради того удовлетворения, которое доставляет проникновение в тайны природы.
Первая опубликованная в 1766 г. работа Кавендиша посвящена «горючему воздуху» . Прежде всего он увеличивает количество способов получения «горючего воздуха» . Оказывается, что этот газ получается с одинаковым успехом, если железо заменить цинком или оловом, а серную кислоту соляной. «Горючий воздух» , однако, не поддерживает горения, точно так же, как и дыхание животных, которые быстро погибают в его атмосфере
Десять лет спустя после опубликования работы Кавендиша, в 1766 г. , исследователь по фамилии Маке, сжигая «горючий воздух» , сделал интересное наблюдение
Он к своему удивлению, обнаружил, что это пламя не оставляет никакой копоти.
При этом он заметил и нечто другое: блюдечко покрылось капельками жидкости, бесцветной, как вода. Полученную жидкость он и его помощник тщательно исследовали и нашли, что это действительно чистая вода.
А. Лавуазье усомнился в том, что при горении «горючего воздуха» получалась вода знаменательный опыт проводился 24 июня 1783 г. в присутствии нескольких лиц. Результат не вызвал никаких сомнений.
Итак, – заключил Лавуазье, – вода представляет собой не что иное, как окисленный “горючий воздух” или, иначе говоря, непосредственный продукт сгорания “горючего воздуха” – в кислороде, лишенный света и тепла, выделяющихся при сгорании» .
Медлительный Кавендиш обнародовал свой отчет в Лондонском королевском обществе лишь в 1784 г. , тогда как Лавуазье изложил свои результаты перед Парижской академией наук 25 июня 1783 г. , на целый год опередив своего соперника. В открытии сложного состава воды участвовали кроме Лавуазье и другие лица, в том числе знаменитый английский изобретатель Джеймс Уатт, которому за рубежом неправильно приписывается честь изобретения паровой машины.
Таким образом, теоретические соображения блестяще подтвердились, а попутно открылся новый способ получения «горючего воздуха».
Водоро́д (калька с латинского: лат. Hydrogenium - hydro = «вода», gen = «порождающий»; hydrogenium - «порождающий воду»; обозначается символом H) - первый элемент периодической системы элементов . Широко распространён в природе. Катион (и ядро) самого распространённого изотопа водорода 1 H - протон. Свойства ядра 1 H позволяют широко использовать ЯМР-спектроскопию в анализе органических веществ.
Три изотопа водорода имеют собственные названия: 1 H - протий (Н), 2 H - дейтерий (D) и 3 H - тритий (радиоактивен) (T).
Простое вещество водород - H 2 - лёгкий бесцветный газ. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Нетоксичен. Растворим в этаноле и ряде металлов: железе, никеле, палладии, платине.
История
Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и Михаил Васильевич Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Генри Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик Антуан Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.
Происхождение названия
Лавуазье дал водороду название hydrogène (от др.-греч. ὕδωρ - вода и γεννάω - рождаю) - «рождающий воду». Русское наименование «водород» предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с «кислородом» М. В. Ломоносова.
Распространённость
Во Вселенной
Водород - самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 92 % всех атомов (8 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов - менее 0,1 %). Таким образом, водород - основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур (например, температура поверхности Солнца ~ 6000 °C) водород существует в виде плазмы, в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных молекул, атомов и ионов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.
Земная кора и живые организмы
Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % - это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму).
Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 50 %.
Получение
Промышленные способы получения простых веществ зависят от того, в каком виде соответствующий элемент находится в природе, то есть что может быть сырьём для его получения. Так, кислород, имеющийся в свободном состоянии, получают физическим способом - выделением из жидкого воздуха. Водород же практически весь находится в виде соединений, поэтому для его получения применяют химические методы. В частности, могут быть использованы реакции разложения. Одним из способов получения водорода служит реакция разложения воды электрическим током.
Основной промышленный способ получения водорода - реакция с водой метана, который входит в состав природного газа. Она проводится при высокой температуре:
СН 4 + 2Н 2 O = CO 2 + 4Н 2 −165 кДж
Один из лабораторных способов получения водорода, который иногда применяется и в промышленности, - разложение воды электротоком. Обычно в лаборатории водород получают взаимодействием цинка с соляной кислотой.
История открытия водорода
Многие исследователи проводили опыты с кислотами. Было замечено, что при действии кислот на некоторые металлы выделяются пузырьки газа. Полученный газ легко воспламенялся, и его назвали «горючим воздухом».
Подробно свойства этого газа были изучены английским ученым Г. Кавендишем в 1766г. Он помещал металлы в растворы серной и соляной кислот и во всех случаях получал одно и то же легкое газообразное вещество, которое позже назвали водородом.
Странным на первый взгляд делом занялся однажды английский ученый Генри Кавендиш: он стал пускать мыльные пузыри. Но это не было развлечением. Перед этим он заметил, что, когда железные опилки обливают серной кислотой, появляется много пузырьков какого-то газа. Что это за газ?
Ученый вывел его по трубочкам из сосуда. Газ был невидим. Имеет ли он запах? Нет. Тогда он наполнил им мыльные пузыри. Они легко поднялись вверх! Значит, газ легче воздуха! А если поджечь газ то, он загорится голубоватым огоньком. Но удивительно то, что при горении получилась вода! Генри Кавендиш назвал новый газ горючим воздухом. Ведь он, как и обычный воздух, был без цвета и запаха. Все это происходило во второй половине 18-го в.
Позже французский химик Антуан Лоран Лавуазье сделал обратное: получил «горючий газ» из воды. Он же дал новому газу и другое имя -- водород, то есть «рождающий воду». Потом ученые установили, что водород -- самое легкое из всех известных людям веществ, а его атомы устроены проще всех других.
Водород очень распространен. Он входит в состав всех живых существ, организмов, растений, горных пород. Он есть везде: не только на Земле, но и на других планетах и звездах, на Солнце; особенно много его в космическом пространстве. Превращения, которые происходят с водородом при гигантском давлении и температуре в десятки миллионов градусов, дают возможность Солнцу излучать тепло и свет. Больше всего различных соединений водород образует с углеродом: нефть и горючие сланцы, бензин и черный асфальт. Такие соединения называются углеводородами. Водород широко применяется при сварке и резке металлов. Если к соединениям углерода и водорода добавить кислород, получаются новые, соединения -- углеводы, например, такие не похожие друг на друга вещества, как крахмал и сахар. А если водород соединить с азотом, получится тоже газ -- аммиак. Он необходим для изготовления удобрений. Многие достоинства водорода -- экологически безвреден, энергоемок, находится в природе в изобилии -- позволили использовать его как ракетное топливо. Те же особенности водорода делают его перспективным и в качестве топлива авиационного.
Водород -- самый легкий, самый простой и самый распространенный химический элемент во Вселенной. Он составляет примерно 75% от всей массы элементов в ней. В больших количествах водород обнаружен в звездах и планетах типа «газовый гигант». Он играет ключевую роль в протекающих в звездах реакциях синтеза. Водород является газом с молекулярной формулой H2. При комнатной температуре и нормальном давлении водород является безвкусным, бесцветным и лишенным запаха газом. Под давлением и при сильном холоде водород переходит в жидкое состояние. Хранимый в этом состоянии водород занимает меньше места, чем в своей «нормальной» газообразной форме. Жидкий водород используется в том числе и в качестве ракетного топлива. При сверхвысоком давлении водород переходит в твердое состояние и становится металлическим водородом. В этом направлении ведутся научные исследования. Водород используется в качестве альтернативного топлива для транспорта. Химическая энергия водорода высвобождается при его сжигании способом, подобным тому, который применяется в традиционных двигателях внутреннего сгорания. На его основе также создаются топливные элементы, в которых задействован процесс образования воды и электричества путем осуществления химической реакции водорода с кислородом. Он потенциально опасен для человека, поскольку может возгораться при соприкосновении с воздухом. Кроме того, этот газ не годится для дыхания.
С 1852 года -- с тех самых пор, как первый дирижабль на основе водорода был создан Генри Гиффардом -- водород использовался в воздухоплавании. Позднее водородные дирижабли называли «цеппелинами». Их использование было прекращено после крушения дирижабля «Гинденбург» в 1937 году. Авария произошла в результате возгорания.
Так же водород широко применяется в нефтяной и химической отраслях, а также часто используется для различных физических и инженерных задач: например, в сварочном деле и в качестве охлаждающего вещества. Молекулярная формула перекиси водорода H2O2. Это вещество часто используется для отбеливания волос и в качестве чистящего средства. В виде медицинского раствора оно используется также для обработки ран.
Так как водород в 14 раз легче воздуха, если вы наполните им воздушные шары, они будут отдаляться от Земли со скоростью 85 км в час, что в два раза превышает скорость шаров, наполненных гелием, и в шесть раз - скорость шаров, наполненных природным газом.
химический водород перекись газ
Список используемой литературы
- 1. http://www.5.km.ru/
- 2. http://hi-news.ru/science/ximiya-14-faktov-o-vodorode.html.
Имеет форму шара, а представляли себе ее в виде диска и даже плавающего прямоугольника, огонь, воздух, землю и воду считали четырьмя основными элементами мироздания . Кто перестал называть воду элементом? Кто лишил ее этого высокого звания? ? Целый ряд смелых химиков, работавших независимо друг от друга, почти одновременно сделали это открытие.
Первооткрыватели кислорода и водорода
С тех пор как химики оттеснили алхимиков и чернокнижников от реторт, семья элементов сразу увеличилась. Если сто лет тому назад она насчитывала только 60 членов, то теперь, считая искусственно полученные элементы, их стало сто. Их названия, химический знак, атомный вес и порядковый номер мы найдем в любой химической таблице. Только имена «предков» исчезли из нее. Первооткрывателями кислорода и водорода считаются:- Французский химик Антуан Лоран Лавуазье . Он был управляющим селитровым и пороховым заводом, а позднее, после победы французской буржуазной революции, комиссаром национальной казны, одним из влиятельнейших людей Франции.
- Английский химик Генри Кавендиш , родом из старой герцогской семьи, пожертвовавший значительную долю своего состояния науке.
- Соотечественник Кавендиша, Джозеф Пристли . Он был священником. Как ярый сторонник французской революции, Пристли был изгнан из Англии и бежал в Америку.
- Известный шведский химик Карл Вильгельм Шееле, фармацевт.
Кислород - в воде и воздухе
Лавуазье, Пристли и Шееле произвели ряд опытов. Сначала они открыли кислород в воде и воздухе . Сокращенно в химии он обозначается буквой «О». Когда мы говорили:Без воды нет жизни,этим еще не было сказано, кому, собственно, вода обязана своей живительной силой. Теперь мы можем ответить на этот вопрос. Живительная сила воды заключается в кислороде . Кислород важнейший элемент воздушной оболочки, окружающей Землю. Без кислорода гаснет жизнь, как пламя свечи, поставленной под стеклянную банку. Даже самый большой пожар утихает, если горящие предметы забросать песком, прекратив к ним доступ кислорода.
Теперь вы понимаете, почему огонь в печке так плохо горит, если вьюшка закрыта?
Такой же процесс сгорания происходит и в нашем организме при обмене веществ. Паровая машина работает за счет использования тепловой энергии горящего угля. Точно так же наш организм использует энергию тех питательных веществ, которые мы потребляем. Воздух, который мы вдыхаем, необходим для того, чтобы «печка» - наш организм - хорошо горела, - ведь наше тело должно иметь определенную температуру. При выдохе мы выделяем воду в виде пара и продукты сгорания.
Лавуазье изучал эти процессы и обнаружил, что горение - это быстрое соединение различных веществ с кислородом воздуха
. При этом возникает теплота. Но Лавуазье не удовлетворился тем, что открыл кислород
. Он хотел знать, с какими веществами соединяется кислород.
Открытие водорода
Почти одновременно с Кавендишем, который тоже разложил воду на составные части, Лавуазье открыл водород . Этот элемент получил название «Hydrogenium», что значит: Водород обозначается буквой «Н». Исследуем еще раз, действительно ли водород находится в составе воды . Наполним пробирку льдом и нагреем ее над пламенем спиртовки. (Спирт, как и всякий алкоголь, богат водородом.) И что же мы увидим? Наружная сторона пробирки покроется как бы росою. Или подержим чистый нож над пламенем свечи. Нож тоже покроется каплями воды. Откуда же берется вода? Вода возникает из пламени. Значит, огонь - источник воды! Это не новое открытие, и все же оно поражает. Химики сказали бы так: при сгорании водорода, иначе говоря, при соединении водорода с кислородом образуется водяной пар . Потому-то пробирка и нож покрываются каплями воды. Так произошло открытие состава воды . Итак, водород, который в 16 раз легче кислорода и в 14 раз легче воздуха, горит! При этом он образует большое количество тепла. Прежде воздушные шары наполняли водородом. Это было очень опасно. Теперь вместо водорода применяют гелий. Можно ответить и на второй вопрос:Почему вода не горит?Этот вопрос кажется настолько простым, что мы его сначала даже и не задавали. Большинство скажет:
Вода мокрая, поэтому она и не горит.Неверно. Бензин тоже «мокрый», но лучше не пробуйте узнать, горит ли он! Вода не горит потому, что она сама образовалась в результате горения. Это, можно сказать, «жидкая зола» водорода. Вот почему вода тушит огонь не хуже, чем песок.
