36. СВОЙСТВА И ПОЛУЧАВАНЕ НА ВОДОРОД

В молекулата на водата се съдържат водородни атоми. При разлагането на водата се получават кислород и водород.

РАЗПРОСТРАНЕНИЕ НА ВОДОРОДА

Водородът е най-разпространеният химичен елемент във Вселената. 92% от атомите в нея са на водорода. Химичният елемент водород участва в състава на много химични съединения на Земята – вода, природен газ, вещества, които изграждат организмите, и мн. др. Водород се съдържа във вулканичните газове, а също и в горните слоеве на атмосферата.

СТРОЕЖ НА МОЛЕКУЛАТА НА ВОДОРОДА

Водородът съществува в природата под формата само на едно просто вещество, което носи неговото име. Простото вещество водород има молекулен строеж, като молекулата му е изградена от два химически свързани помежду си водородни атома (фиг. 1).

Фиг. 1. Модели на молекули на: А) водород; Б) кислород

ФИЗИЧНИ СВОЙСТВА

Водородът е газ без цвят, вкус и мирис. Плътността му е около 15 пъти по-малка от плътността на въздуха и е най-лекият газ. Затова, когато се получава, се събира в съдове, обърнати с отвора надолу, чрез изместване на въздух или на вода. Водородът е малко разтворим във вода. Интересен факт за него е, че той е най-топлопроводимият газ. По-важните физични константи на водорода са дадени в таблица 1.

Таблица 1
Физични константи на водорода Стойности
Плътност (ρ), g/cm3 0,000 089
Температура на топене (tT ), °С –259,14
Температура на кипене (tK ), °С –252,87

ХИМИЧНИ СВОЙСТВА НА ВОДОРОДА

Взаимодействие с кислород

От урока за свойствата на кислорода вече знаете, че водородът изгаря на въздуха, като се свързва с кислорода. Получава се най-разпространеното в природата съединение на водорода – водата.

Взаимодействие с метални оксиди

Водородът е толкова активен към кислорода, че може да го извлече от метални оксиди. Това негово свойство се използва в металургията за получаването на чисти метали от руди.

водород + меден оксид →нагряване→ мед + вода
H2 + CuO →t→ Cu + H2O

Взаимодействие с неметали

Друга важна за практиката реакция е взаимодействието на водорода с азот (фиг. 2), при което се получава амоняк – вещество, необходимо за производството на минерални торове за селското стопанство, азотна киселина и др.

Фиг. 2. Модел на взаимодействие между водород и азот
водород + азот →нагряване→ амоняк
3H2 + N2t→ 2NH3

Водородът взаиводейства и с други неметали като хлор, сяра и др.

Взаимодействие с метали

При високи температури водородът реагира и с метали.

ПОЛУЧАВАНЕ НА ВОДОРОД

Промишлени методи

Класическият промишлен метод за получаване на водород е „газификация на въглища“. При този метод през нажежени въглища се пропуска водна пара.

въглерод + вода →нагряване→ въглероден оксид + водород
C + 2H2O →t→ CO2 + 2H2

Друг промишлен метод, който вече познавате е пропускане на електричен ток през вода, при което се получава водород и кислород. Това е скъп метод и затова практическото му приложение е ограничено.

Лабораторни методи

Лабораторен метод за получаване на водород е взаимодействието на метал с киселина (фиг. 3). В колба се поставят внимателно гранули цинк и се заливат с разредена солна или сярна киселина. Веднага започва бурно отделяне на мехурчета от газа водород, което е и признак за протичане на химичната реакция.

Фиг. 3. Апаратура за лабораторно получаване на водород
цинк + солна киселина → цинков дихлорид + водород
Zn + HCl → 2ZnCl2 + H2

ЗНАЧЕНИЕ И ПРИЛОЖЕНИЕ

Водородът може да се използва като гориво, което не замърсява околната среда (екологично гориво), тъй като изгарянето му не е придружено с отделяне на вредни газове, както при другите горива. Смята се, че водородът е горивото на бъдещето.

В хранително-вкусовата промишленост водородът се използва за получаването на маргарин от течни растителни мазнини.

НАЙ-ВАЖНОТО