Водород

Слайд 1

Слайд 2

Содержание История открытия. Распространенность. Получение. Физические свойства. Химические свойства. Применение.

Слайд 3

Водоро́д — первый элемент периодической системы элементов; обозначается символом H. Название представляет собой кальку с латинского: лат. Hydrogenium — «порождающий воду». Широко распространён в природе. 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.

Слайд 4

Антуан Лавуазье Генри Кавендиш

Слайд 5

Распространенность Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — порядка 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. В условиях звёздных температур 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. Водород в состоянии плазмы

Слайд 6

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 для сухого воздуха). Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках. В живых клетках по числу атомов на водород приходится почти 63 %.

Слайд 7

Получение. В промышленности 1.Конверсия с водяным паром при 1000 °C: CH 4 + H 2 O = CO + 3 H 2 2.Пропускание паров воды над раскалённым коксом при температуре около 1000 °C: H 2 O + C = CO + H 2 3.Электролиз водных растворов солей: 2 NaCl + 2 H 2 O =2 NaOH + Cl 2 + H 2 4.Каталитическое окисление кислородом: 2 CH 4 + O 2 = 2 CO 2 + 4 H 2

Слайд 8

В лаборатории . 1. Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и разбавленную серную кислоту: Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 2. Взаимодействие кальция с водой: Ca + 2 H 2 O = Ca ( OH ) 2 + H 2 3. Гидролиз гидридов: NaH + H 2 O = NaOH + H 2 4. Действие щелочей на цинк или алюминий: 2Al + 2NaOH + 6H 2 O=2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 Zn + KOH + 2H 2 O=K 2 [Zn(OH) 4 ] + H 2

Слайд 9

Физические свойства Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха. Молекула водорода двухатомна — Н2. При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н. у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120,9·106 Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л. Водород хорошо растворим во многих металлах ( Ni , Pt , Pd и др.). Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см³) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 сП ). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Твёрдый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) — снегоподобная масса, кристаллы гексагональной сингонии ( Сингони́я (от греч. σύν, «согласно, вместе, рядом», и γωνία , «угол» — дословно « сходноугольность ») — классификация кристаллографических групп симметрии, кристаллов и кристаллических решёток в зависимости от системы координат).

Слайд 10

Химические свойства. При обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например с кальцием, образуя гидрид кальция: С a + H 2 = CaH 2 и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород : F 2 + H 2 = 2 HF С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например при освещении: O 2 + 2 H 2 = 2 H 2 O Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например: CuO + H 2 = Cu + H 2 O Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами. При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды: 2Na + H 2 = 2NaH С a + H 2 = CaH 2 Mg + H 2 = MgH 2

Слайд 11

Применение. Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки. Химическая промышленность. При производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс. Пищевая промышленность. При производстве маргарина из жидких растительных масел. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ, класс «Прочие»). Входит в список пищевых добавок, допустимых к применению в пищевой промышленности Российской Федерации в качестве вспомогательного средства для производства пищевой продукции.

Слайд 12

Авиационная промышленность. Водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, в ходе которых дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую стоимость. Метеорология . Используется в метеорологии для заполнения шаро-пилотных оболочек. Топливо . Водород используют в качестве ракетного топлива. Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водород в ДВС меньше загрязняет окружающую среду локально, но также как и бензиновые/дизельные аналоги, потребляет и деградирует моторное масло и все остальные не экологичные материалы, присущие двигателям внутреннего сгорания. В смысле экологии электромобили значительно лучше . В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую. Как только появились дирижабли, первым газом, который их заполнил был водород, но так как этот газ очень горюч, его перестали использовать в таких летательных аппаратах и заменили его на гелий.

Слайд 13

Спасибо за внимание!!!