Vom urmări, de asemenea, istoria descoperirii acestei substanțe uimitoare, expunând teoria cât mai curând posibil și fără a folosi o terminologie inutilă.
Ce este hidrogenul: informații generale
Hidrogenul este unul dintre cele mai comune elemente chimice din natură. Fracțiunea de hidrogen din masa Soarelui este de aproximativ jumătate. În Univers, fracțiunea de atomi de hidrogen se apropie de 90%, fiind baza gazului interstelar și a stelelor.
Hidrogenul este prezent în marea majoritate a substanțelor organice și a celulelor vii, în care reprezintă aproape două treimi din atomi.
Foto 1. Hidrogenul este considerat unul dintre cele mai comune elemente din natură
În sistemul periodic al elementelor lui Mendeleev, hidrogenul ocupă o poziție de onoare, cu o greutate atomică egală cu unitatea.
Numele de „hidrogen“ (în varianta latină - Hydrogenium) este derivat din două cuvinte grecești: ὕδωρ - «apă“ și γεννάω - «născut«(literal -»apă gendereth) și a fost propus pentru prima dată în 1824 de chimistul rus Michael Solovyev.
Hidrogenul este unul dintre elementele de formare a apei (împreună cu oxigenul) (formula chimică a apei de H2O).
Conform proprietăților sale fizice, hidrogenul este caracterizat ca un gaz incolor (mai ușor decât aerul). Când este amestecat cu oxigen sau aer este extrem de exploziv și combustibil.
Este capabil să se dizolve în unele metale (titan, fier, platină, paladiu, nichel) și în etanol, dar este foarte slab solubil în argint.
Molecula de hidrogen este formată din doi atomi și este desemnată ca H2. Hidrogenul are mai mulți izotopi: protium (H), deuteriu (D) și tritiu (T).
Istoria descoperirii hidrogenului
Chiar și în prima jumătate a secolului XVI în timpul experimentelor alchimici prin amestecarea metalelor cu acizi, Paracelsus observat gaze combustibile necunoscute până în prezent, care este separat și este în imposibilitatea de a aerului.
După aproape un secol și jumătate - la sfârșitul secolului al XVII-lea - omul de știință francez Lemaire a reușit încă să se separe de hidrogen (fără să știe că era hidrogen) din aer și de a dovedi inflamabil.
Foto 2. Henry Cavendish - descoperitorul hidrogenului
Experimentele chimice în mijlocul secolului al XVIII-lea, Mihail Lomonosov a permis să dezvăluie procesul de separare a unui gaz, ca urmare a unor reacții chimice, nu este, cu toate acestea, phlogiston.
O descoperire reală în studiul gazelor combustibile a fost făcută de chimistul englez Henry Cavendish. care este atribuită descoperirii hidrogenului (1766).
Acest gaz Cavendish numea "aerul combustibil". De asemenea, el a efectuat reacția de ardere a acestei substanțe, ca urmare a obținerii apei.
În 1783, chimistul francez, condus de Antoine Lavoisier, a făcut o sinteză a apei și mai târziu - descompunerea apei cu eliberarea "aerului combustibil".
Aceste studii au demonstrat în cele din urmă prezența hidrogenului în apă. Lavoisier a propus să numească noul gaz Hidrogenium (1801).
Proprietăți utile ale hidrogenului
Hidrogenul este mai ușor decât aerul în paisprezece ori și jumătate.
De asemenea, se distinge prin cea mai mare conductivitate termică printre alte gaze (mai mult de șapte ori mai mare decât conductivitatea termică a aerului).
În vremurile vechi, baloanele și dirijabilele erau umplute cu hidrogen. După o serie de dezastre la mijlocul anilor 1930, care au dus la explozii de aeronave, designerii au trebuit să caute înlocuirea hidrogenului.
Acum, pentru astfel de aeronave, se utilizează heliu, care este mult mai scump decât hidrogenul, dar nu atât de explozibil.
Hidrogenul sa dovedit a fi o componentă a combustibilului cu rachete.
Fotografia 3. Hidrogenul este utilizat pentru fabricarea combustibilului cu rachete
În multe țări, sunt în curs de desfășurare studii pentru a crea motoare economice pentru autoturisme și camioane pe bază de hidrogen.
Autovehiculele pe combustibil pe bază de hidrogen sunt mult mai ecologice decât omologii lor pe benzină și motorină.
În condiții normale (temperatura camerei și presiunea atmosferică naturală), hidrogenul intră în mod repetat într-o reacție.
Când un amestec de hidrogen și oxigen este încălzit la 600 ° C, începe o reacție, rezultând formarea de molecule de apă.
Aceeași reacție poate fi provocată de o scânteie electrică.
Reacțiile cu soarta hidrogenului sunt completate numai atunci când componentele implicate în reacție sunt consumate în întregime.
Temperatura de ardere a hidrogenului ajunge la 2500-2800 ° C.
Cu ajutorul hidrogenului, diferite tipuri de combustibil sunt curățate pe bază de petrol și produse petroliere.
Într-o natură vie, nu există nimic care să înlocuiască hidrogenul, deoarece este prezent în orice materie organică (inclusiv petrol) și în toți compușii proteici.
Fără participarea hidrogenului, viața pe Pământ ar fi imposibilă.
Stări agregate de hidrogen
Hidrogenul este capabil să rămână în trei stări de bază agregate:
Starea uzuală de hidrogen este gazul. Prin scăderea temperaturii la -252,8 ° C, hidrogenul se transformă într-un lichid, iar după un prag de temperatură de -262 ° C, hidrogenul devine solid.
Fotografia 4. De câteva decenii, în loc de hidrogen ieftin pentru umplerea baloanelor, utilizați heliu scump
Oamenii de știință sugerează că hidrogenul poate fi într-o stare suplimentară (a patra) agregată - metalică.
Pentru a face acest lucru, trebuie doar să creați o presiune de două milioane și jumătate de atmosferă.
Pentru moment, din păcate, aceasta este doar o ipoteză științifică, deoarece nimeni nu a reușit să obțină "hidrogen metalic".
Hidrogenul lichid - din cauza temperaturii sale - atunci când devine pe pielea unei persoane poate provoca degeraturi severe.
Hidrogen în tabelul periodic
La baza distribuirii elementelor chimice în tabelul periodic al lui Mendeleev se află greutatea lor atomică, calculată în funcție de greutatea atomică a hidrogenului.
Fotografia 5. În tabelul periodic, hidrogenului i se alocă o celulă cu numărul de ordine 1
Corectitudinea acestei abordări timp de mulți ani nimeni nu a putut nici să respingă, nici să confirme.
Odată cu apariția fizicii cuantice în secolul XX, a reușit să demonstreze ipoteza Mendeleev, în special, apariția celebrului postulatul Niels Bohr pentru a explica din punct de vedere al mecanicii cuantice, structura atomica.
Pe de altă parte, este respectarea postulatele legii periodice Bohr, care se află în baza tabelului periodic, și a fost argumentul cel mai convingător în favoarea recunoașterii adevărului lor.
Participarea hidrogenului la o reacție termonucleară
Izotopii de hidrogen, deuteriul și tritiumul, sunt surse de energie incredibil de puternică, eliberate în timpul reacției termonucleare.
Fotografia 6. O explozie termonucleară fără hidrogen nu ar fi fost posibilă
O astfel de reacție este posibilă la temperaturi de cel puțin 1060 ° C și se realizează foarte repede - în câteva secunde.
Pe soare, reacțiile termonucleare se desfășoară încet.
Sarcina oamenilor de știință este să înțeleagă de ce se întâmplă acest lucru pentru a folosi cunoștințele acumulate pentru a crea noi surse de energie, aproape inepuizabile.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: