| поиск |
Электронный справочник : химические и физические свойства : водородВнешний вид: бесцветн. газ Кристаллические модификации, цвет растворов и паров: При комнатной температуре представляет собой равновесную смесь орто- (75%) и пара-формы (25%). В молекулах ортоводорода (т.пл. -259,20 С, т.кип. -252,76 С) ядерные спины направлены одинаково, а у параводорода (т.пл. -259,32 С, т.кип. -252,89 С) - противоположно друг другу. Разделить две формы возможно путем адсорбции на активном угле при температуре жидкого азота. При этом активный уголь катализирует превращение ортоводорода в параводород. При низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом сдвинуто в сторону последнего. Десорбированный с угля параводород при комнатной температуре превращается в ортоводород до образования равновесной смеси (75:25), однако это превращение без катализатора происходит медленное, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм. Брутто-формула (система Хилла): H2 Формула в виде текста: H2 Молекулярная масса (в а.е.м.): 2,02 Температура плавления (в °C): -259,19 Температура кипения (в °C): -252,77 Растворимость (в г/100 г или характеристика): вода: 0,000194 (0°C) вода: 0,000175 (10°C) вода: 0,000164 (20°C) вода: 0,000157 (25°C) вода: 0,000153 (30°C) вода: 0,000147 (40°C) вода: 0,000145 (50°C) вода: 0,000144 (60°C) вода: 0,000144 (100°C) этанол: 0,000624 (0°C) Вкус, запах, гигроскопичность: вкус: без вкуса запах: без запаха Способы получения: 1. Реакцией щелочных и щелочноземельных металлов с водой. 2. Реакцией магния, цинка, железа с водяным паром при нагревании. 3. Реакцией металлов с минеральными кислотами. 4. Реакцией угля или углеводородов с парами воды при нагревании. 5. Электролизом воды в присутствии электролитов. 6. Действием кипящего разбавленного раствора перманганата калия на алюминий. 7. Реакция цинка или алюминия со щелочами. Природные и антропогенные источники: Содержание в земной коре 1% по массе (в виде соединений). Свободный водород содержится в вулканических газах и частично образуется при разложении органических веществ. Небольшие количества выделяются зелеными растениями. Содержание в атмосферном воздухе около 0,00005 об%. Некоторую часть водорода атмосфера теряет за счет его улетучивания в космическое пространство. В космическом пространстве значительно более растпространен, чем на Земле - Солнце на 81,75 ат% состоит из водорода, Юпитер - 80%, Сатурн - 60%. В межзвездном пространстве существует в основном в виде атомов. Плотность: 0,00008988 (20°C, г/см3) 0,07 (-252°C, г/см3) 0,08 (-260°C, г/см3) Давление паров (в мм.рт.ст.): 1 (-263,6°C) 10 (-261,4°C) 100 (-258,1°C) Стандартный электродный потенциал: H2 + 2e- → 2H-, E = -2,251 В (вода, 25 C) 2H+ + 2e- → H2, E = 0 В (вода, 25 C) Диэлектрическая проницаемость: 1,000252 (25°C) Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с): 0,0085 (0°C) 0,0103 (100°C) 0,0121 (200°C) 0,0154 (400°C) 0,0183 (600°C) Удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/г·K): 14,17 (15°C) 14,3 (100°C) 14,49 (200°C) 14,78 (400°C) 15,07 (600°C) Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль): 0 (г) Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль): 0 (г) Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль·K): 130,52 (г) Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/моль·K): 28,83 (г) Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль): 0,117 Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль): 0,916 Критическая температура (в °C): -239,91 Критическое давление (в МПа): 1,297 Критическая плотность (в г/см3): 0,031 Применение: Сырье для химической промышленности (напр. производства аммиака, жиров). Для заполнения шаров-зондов. Ракетное топливо (удельный импульс с кислородом 390 секунд). История:Впервые описан в 1766 г Кэвендишем. Современное название элементу дал Лавуазье в 1783 г. Дополнительная информация:Ежегодное мировое потребление превосходит 1000 000 тонн. Известны изотопы (в скобках период полураспада и тип распада): 1H (стабилен; синоним протий; содержание в природной смеси 99,98%), 2H (стабилен; синоним дейтерий; содержание в природной смеси 0,02%), 3H (12,33 года; β-, синоним тритий, содержание в природной смеси 0,000 000 000 000 000 001 ат%), 4H (0,00019 ас; n), 5H (0,00008 ас, n), 6H (0,0003 ас). Скорость электрона на орбите расчитывается по формуле 2*3,14*e2/hn и для первого энергетического уровня (n=1, радиус 0,053 нм) равна 2200 км/с. Потенциал ионизации атома водорода = 13,595 эВ (313,5 ккал/моль). Растворяется в металлах: железе, никеле, палладии, платине, практически не растворим в серебре; растворимость в железе и меди мешает при выплавке этих металлов так как приводит к образованию пустот. Растворимость в железе (объемов водорода на объем железа): 500 С = 0,05, 700 С = 0,14, 900 С = 0,37, 1100 С = 0,55, 1200 С = 0,65, 1350 С = 0,80, 1450 С = 0,87, 1550 С = 2,05. Легкость водорода может быть показана в демонстрационном эксперименте наполнением им мыльных пузырей. Характеризуется наибольшей скоростью диффузии и высокой теплопроводностью. Термическая диссоциация на атомы протекает при высокой температуре: при 2000 С = 0,088%, при 2500 С = 1,31%, 3000 С = 8,34%, 3500 С = 29,6%, 4000 С = 63,9%, 5000 С = 95,8%. Переход в атомарное состояние вызывается также электрическим разрядом или под действием излучения с длиной волны менее 85 нм. Атомарный водород значительно химически активнее молекулярного. Под давлением 0,2 мм.рт.ст. атомарный водород может существовать около 1 секунды. При обычных условиях при расширении разогревается, а не охлаждается как большинство газов ("нормально" он начинает себя вести ниже -80 С). Распад на атомы требует затраты энергии 104,2 ккал/моль при 25 С. При смешивании с кислородом или воздухом образует взрывчатую смесь газов, называемую "гремучий газ", которая при взрыве дает воду. На воздухе водород может быть подожжен подогретым платинированым асбестом (катализатор). Водород восстанавливает растворы нитрата серебра и хлорида палладия до металлов при обычной температуре. При нагревании восстанавливает многие окислы металлов до свободных металлов. С натрием и кальцием при нагревании образует гидриды.
См. также статью "Водород" в Химической энциклопедии. |
|
