ไฮโดรเจน คุณสมบัติพิเศษและปฏิกิริยา คุณสมบัติทางกายภาพของไฮโดรเจน สมบัติและการประยุกต์ของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจน H เป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในจักรวาล (ประมาณ 75% โดยมวล) และบนโลกนี้เป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดอันดับที่เก้า สารประกอบไฮโดรเจนตามธรรมชาติที่สำคัญที่สุดคือน้ำ
ไฮโดรเจนอยู่ในอันดับแรกในตารางธาตุ (Z = 1) มีโครงสร้างอะตอมที่ง่ายที่สุด คือ นิวเคลียสของอะตอมคือโปรตอน 1 ตัว ล้อมรอบด้วยเมฆอิเล็กตรอนที่ประกอบด้วยอิเล็กตรอน 1 ตัว
ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ไฮโดรเจนจะแสดงออกมา คุณสมบัติของโลหะ(บริจาคอิเล็กตรอน) ส่วนอย่างอื่น - อโลหะ (รับอิเล็กตรอน)
ไอโซโทปไฮโดรเจนที่พบในธรรมชาติ ได้แก่ 1H - โปรเทียม (นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งตัว), 2H - ดิวทีเรียม (D - นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนหนึ่งตัว), 3H - ไอโซโทป (T - นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งตัวและสอง นิวตรอน)

สารไฮโดรเจนอย่างง่าย

โมเลกุลไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว
คุณสมบัติทางกายภาพ. ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ โมเลกุลไฮโดรเจนไม่มีขั้ว ดังนั้นแรงของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลในก๊าซไฮโดรเจนจึงมีน้อย สิ่งนี้แสดงออกมาใน อุณหภูมิต่ำการเดือด (-252.6 0С) และการละลาย (-259.2 0С)
ไฮโดรเจนเบากว่าอากาศ D (ทางอากาศ) = 0.069; ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย (H2 2 ปริมาตรละลายใน H2O 100 ปริมาตร) ดังนั้นเมื่อผลิตไฮโดรเจนในห้องปฏิบัติการ จะสามารถรวบรวมได้โดยวิธีการแทนที่ด้วยอากาศหรือน้ำ

การผลิตไฮโดรเจน

ในห้องปฏิบัติการ:

1.ผลของกรดเจือจางต่อโลหะ:
สังกะสี +2HCl → สังกะสี 2 +H 2

2. ปฏิกิริยาระหว่างอัลคาไลน์กับ โลหะด้วยน้ำ:
Ca +2H 2 O → Ca(OH) 2 +H 2

3. ไฮโดรไลซิสของไฮไดรด์: โลหะไฮไดรด์สามารถย่อยสลายได้ง่ายด้วยน้ำเพื่อสร้างเป็นด่างและไฮโดรเจนที่สอดคล้องกัน:
NaH +H 2 O → NaOH +H 2
CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

4.ผลของด่างต่อสังกะสีหรืออลูมิเนียมหรือซิลิคอน:
2อัล +2NaOH +6H 2 O → 2Na +3H 2
สังกะสี +2KOH +2H 2 O → K 2 +H 2
ศรี + 2NaOH + H 2 O → นา 2 SiO 3 + 2H 2

5. กระแสไฟฟ้าของน้ำ เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของน้ำจะมีการเติมอิเล็กโทรไลต์ลงไปเช่น NaOH, H 2 SO 4 หรือ Na 2 SO 4 ไฮโดรเจน 2 ปริมาตรเกิดขึ้นที่แคโทด และออกซิเจน 1 ปริมาตรที่ขั้วบวก
2H 2 O → 2H 2 +O 2

การผลิตไฮโดรเจนทางอุตสาหกรรม

1. การแปลงมีเทนด้วยไอน้ำ Ni 800 °C (ถูกที่สุด):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

เบ็ดเสร็จ:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. ไอน้ำผ่านโค้กร้อนที่อุณหภูมิ 1,000 o C:
C + H 2 O → CO + H 2
CO +H 2 O → CO 2 + H 2

คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) ที่เกิดขึ้นจะถูกดูดซับด้วยน้ำ และ 50% ของไฮโดรเจนทางอุตสาหกรรมถูกผลิตด้วยวิธีนี้

3. โดยให้ความร้อนมีเธนถึง 350°C โดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาเหล็กหรือนิกเกิล:
CH 4 → C + 2H 2

4. อิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของ KCl หรือ NaCl เป็นผลพลอยได้:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

คุณสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจน

• ในสารประกอบ ไฮโดรเจนจะมีสถานะเดียวเสมอ มีสถานะออกซิเดชันเป็น +1 แต่ในโลหะไฮไดรด์จะเท่ากับ -1
• โมเลกุลไฮโดรเจนประกอบด้วยสองอะตอม การเกิดขึ้นของการเชื่อมต่อระหว่างพวกมันอธิบายได้จากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนทั่วไป H:H หรือ H 2
• ต้องขอบคุณอิเล็กตรอนทั่วไปที่ทำให้โมเลกุล H2 มีความเสถียรด้านพลังงานมากกว่ามัน แต่ละอะตอม- ในการแตกโมเลกุลไฮโดรเจน 1 โมลออกเป็นอะตอม จำเป็นต้องใช้พลังงาน 436 กิโลจูล: H 2 = 2H, ∆H° = 436 กิโลจูล/โมล
• สิ่งนี้อธิบายกิจกรรมที่ค่อนข้างต่ำของโมเลกุลไฮโดรเจนที่อุณหภูมิปกติ
• ด้วยอโลหะหลายชนิด ไฮโดรเจนจึงเกิดเป็นสารประกอบก๊าซ เช่น RH 4, RH 3, RH 2, RH

1) สร้างไฮโดรเจนเฮไลด์ด้วยฮาโลเจน:
H 2 + Cl 2 → 2HCl
ในเวลาเดียวกัน มันจะระเบิดด้วยฟลูออรีน ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเฉพาะเมื่อได้รับแสงสว่างหรือได้รับความร้อน และกับไอโอดีนเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น

2) ด้วยออกซิเจน:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
พร้อมปล่อยความร้อน ที่อุณหภูมิปกติ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 550°C จะเกิดการระเบิด ส่วนผสมของ H 2 2 ปริมาตรและ O 2 1 ปริมาตรเรียกว่าก๊าซระเบิด

3) เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับซัลเฟอร์ (ยากกว่ามากกับซีลีเนียมและเทลลูเรียม):
H 2 + S → H 2 S (ไฮโดรเจนซัลไฟด์)

4) ด้วยไนโตรเจนที่มีการก่อตัวของแอมโมเนียบนตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้นและที่อุณหภูมิและความดันสูง:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) ด้วยคาร์บอนที่อุณหภูมิสูง:
2H 2 + C → CH 4 (มีเทน)

6) สร้างไฮไดรด์ด้วยโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท (ไฮโดรเจนเป็นตัวออกซิไดซ์):
H 2 + 2Li → 2LiH
ในโลหะไฮไดรด์ไฮโดรเจนไอออนจะมีประจุลบ (สถานะออกซิเดชัน -1) นั่นคือ Na + H ไฮไดรด์ - สร้างคล้ายกับ Na + Cl คลอไรด์ -

ด้วยสารที่ซับซ้อน:

7) ด้วยโลหะออกไซด์ (ใช้เพื่อลดโลหะ):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
เฟ 3 O 4 + 4H 2 → 3เฟ + 4H 2 โอ

8) ด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ (II):
CO + 2H 2 → CH 3 โอ้
การสังเคราะห์ - ก๊าซ (ส่วนผสมของไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์) มีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมาก เนื่องจากขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดัน และตัวเร่งปฏิกิริยา ต่างๆ สารประกอบอินทรีย์เช่น HCHO, CH 3 OH และอื่นๆ

9) ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนจนอิ่มตัว:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2

องค์ประกอบทางเคมีที่พบมากที่สุดในจักรวาลคือไฮโดรเจน นี่คือจุดอ้างอิงประเภทหนึ่ง เนื่องจากในตารางธาตุ เลขอะตอมของมันจะเท่ากับหนึ่ง มนุษยชาติหวังว่าจะสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งนี้ได้ในฐานะหนึ่งในยานพาหนะที่เป็นไปได้มากที่สุดในอนาคต ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่ง่ายที่สุด เบาที่สุด และพบบ่อยที่สุด มีอยู่มากมายทุกที่ - เจ็ดสิบห้าเปอร์เซ็นต์ของมวลสสารทั้งหมด มันมีอยู่ในดาวฤกษ์ใดๆ โดยเฉพาะในดาวก๊าซยักษ์ บทบาทของมันในปฏิกิริยาฟิวชันของดาวฤกษ์เป็นสิ่งสำคัญ หากไม่มีไฮโดรเจนก็ไม่มีน้ำ ซึ่งหมายความว่าไม่มีสิ่งมีชีวิต ทุกคนจำได้ว่าโมเลกุลของน้ำประกอบด้วยอะตอมออกซิเจนหนึ่งอะตอม และอีกสองอะตอมในนั้นคือไฮโดรเจน นี่คือสูตรที่รู้จักกันดี H 2 O

วิธีที่เราใช้มัน

ไฮโดรเจนถูกค้นพบในปี 1766 โดย Henry Cavendish ขณะวิเคราะห์ปฏิกิริยาออกซิเดชันของโลหะ หลังจากการสังเกตเป็นเวลาหลายปี เขาก็ตระหนักว่าในระหว่างการเผาไหม้ของไฮโดรเจน น้ำจะก่อตัวขึ้น ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์ได้แยกองค์ประกอบนี้ออก แต่ไม่ได้พิจารณาว่าเป็นอิสระจากกัน ในปี พ.ศ. 2326 ไฮโดรเจนได้รับชื่อไฮโดรเจน (แปลจากภาษากรีกว่า "ไฮโดร" - น้ำและ "เกน" - เพื่อให้กำเนิด) องค์ประกอบที่ผลิตน้ำคือไฮโดรเจน นี่คือก๊าซที่มีสูตรโมเลกุลคือ H2 หากอุณหภูมิใกล้เคียงกับอุณหภูมิห้องและความดันเป็นปกติ องค์ประกอบนี้จะมองไม่เห็น ไฮโดรเจนอาจไม่ถูกจับด้วยซ้ำ อวัยวะของมนุษย์ประสาทสัมผัส - ไม่มีรส ไม่มีสี และไม่มีกลิ่น แต่ภายใต้ความกดดันและที่อุณหภูมิ -252.87 C (เย็นมาก!) ก๊าซนี้จะเหลว นี่คือวิธีการจัดเก็บเนื่องจากต้องใช้มากในรูปของก๊าซ พื้นที่มากขึ้น- ไฮโดรเจนเหลวถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงจรวด

ไฮโดรเจนสามารถกลายเป็นของแข็งและเป็นโลหะได้ แต่ต้องใช้แรงดันสูงเป็นพิเศษ และนี่คือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงที่สุด ทั้งนักฟิสิกส์และนักเคมี กำลังทำอยู่ตอนนี้ ตอนนี้องค์ประกอบนี้ทำหน้าที่เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกสำหรับการขนส่งแล้ว การใช้งานคล้ายกับการทำงานของเครื่องยนต์ สันดาปภายใน: เมื่อไฮโดรเจนถูกเผา พลังงานเคมีจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา วิธีการสร้างเซลล์เชื้อเพลิงก็ได้รับการพัฒนาในทางปฏิบัติเช่นกัน: เมื่อรวมกับออกซิเจนจะเกิดปฏิกิริยาขึ้นและด้วยเหตุนี้น้ำและไฟฟ้าจึงเกิดขึ้น บางทีการขนส่งอาจ "เปลี่ยน" จากน้ำมันเบนซินเป็นไฮโดรเจนในไม่ช้า - ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายสนใจที่จะสร้างวัสดุทดแทนที่ติดไฟได้และประสบความสำเร็จ แต่เครื่องยนต์ไฮโดรเจนล้วนๆ ยังอยู่ในอนาคต มีปัญหามากมายที่นี่ อย่างไรก็ตามข้อดีคือการสร้างถังเชื้อเพลิงที่มีไฮโดรเจนที่เป็นของแข็งนั้นเต็มไปด้วยความผันผวนและนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจะไม่ถอยหนี

ข้อมูลพื้นฐาน

ไฮโดรเจน (lat.) - ไฮโดรเจนซึ่งเป็นเลขลำดับแรกในตารางธาตุถูกกำหนดให้เป็น H อะตอมของไฮโดรเจนมีมวล 1.0079 เป็นก๊าซที่ภายใต้สภาวะปกติจะไม่มีรสชาติ ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี นักเคมีตั้งแต่ศตวรรษที่ 16 ได้บรรยายถึงก๊าซไวไฟบางชนิดโดยแสดงความหมายต่างกัน แต่มันได้ผลสำหรับทุกคนภายใต้สภาวะเดียวกัน - เมื่อโลหะสัมผัสกับกรด ไฮโดรเจน แม้แต่ตัวคาเวนดิชเองก็ถูกเรียกง่ายๆ ว่า "อากาศติดไฟ" มาหลายปีแล้ว เฉพาะในปี 1783 เท่านั้นที่ Lavoisier พิสูจน์ได้ว่าน้ำมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนผ่านการสังเคราะห์และการวิเคราะห์ และสี่ปีต่อมาเขาก็มอบมันให้กับ "อากาศที่ติดไฟได้" ชื่อที่ทันสมัย- ต้นตอของสิ่งนี้ คำประสมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อจำเป็นต้องตั้งชื่อสารประกอบไฮโดรเจนและกระบวนการใดๆ ที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่น ไฮโดรจิเนชัน ไฮไดรด์ และอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน ก ชื่อรัสเซียเสนอในปี พ.ศ. 2367 โดย M. Solovyov

โดยธรรมชาติแล้วการกระจายตัวขององค์ประกอบนี้ไม่เท่ากัน ในเปลือกโลกและไฮโดรสเฟียร์ของเปลือกโลก มีมวลอยู่ที่หนึ่งเปอร์เซ็นต์ แต่อะตอมของไฮโดรเจนมีมากถึงสิบหกเปอร์เซ็นต์ น้ำมีมากที่สุดในโลก และ 11.19% โดยมวลเป็นไฮโดรเจน แน่นอนว่ายังมีอยู่ในสารประกอบเกือบทั้งหมดที่ประกอบเป็นน้ำมัน ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติทั้งหมด และดินเหนียว สิ่งมีชีวิตทุกชนิดของพืชและสัตว์มีไฮโดรเจนอยู่ในโปรตีน ไขมัน กรดนิวคลีอิก คาร์โบไฮเดรต และอื่นๆ สถานะอิสระไม่ปกติสำหรับไฮโดรเจนและแทบไม่เคยเกิดขึ้นเลย - มีน้อยมากในก๊าซธรรมชาติและก๊าซภูเขาไฟ ปริมาณไฮโดรเจนในบรรยากาศที่มีนัยสำคัญน้อยมากคือ 0.0001% ตามจำนวนอะตอม แต่โปรตอนทั้งหมดเป็นตัวแทนของไฮโดรเจนในอวกาศใกล้โลก ซึ่งประกอบเป็นแถบรังสีภายในดาวเคราะห์ของเรา

ช่องว่าง

ไม่มีองค์ประกอบใดที่พบได้ทั่วไปในอวกาศเท่ากับไฮโดรเจน ปริมาตรของไฮโดรเจนในองค์ประกอบของดวงอาทิตย์มีมากกว่าครึ่งหนึ่งของมวล ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ผลิตไฮโดรเจนในรูปของพลาสมา ก๊าซต่างๆ จำนวนมากในเนบิวลาและตัวกลางระหว่างดวงดาวยังประกอบด้วยไฮโดรเจนอีกด้วย มีอยู่ในดาวหางและในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์จำนวนหนึ่ง โดยธรรมชาติแล้ว ไม่ใช่รูปแบบที่บริสุทธิ์ บางครั้งเป็น H2 อิสระ บางครั้งเป็นมีเทน CH4 บางครั้งเป็นแอมโมเนีย NH3 แม้กระทั่งเป็นน้ำ H2O อนุมูล CH, NH, SiN, OH, PH และอื่นๆ ในทำนองเดียวกันนั้นพบได้ทั่วไปมาก ในฐานะที่เป็นกระแสของโปรตอน ไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิกจากแสงอาทิตย์และรังสีคอสมิก

ในไฮโดรเจนธรรมดา ส่วนผสมของไอโซโทปเสถียร 2 ชนิดคือไฮโดรเจนเบา (หรือโปรเทียม 1 H) และไฮโดรเจนหนัก (หรือดิวทีเรียม - 2 H หรือ D) มีไอโซโทปอื่น ๆ : ทริเทียมกัมมันตภาพรังสี - 3 H หรือ T มิฉะนั้น - ไฮโดรเจนยวดยิ่ง และ 4 N ก็ไม่เสถียรเช่นกัน โดยธรรมชาติแล้วสารประกอบไฮโดรเจนประกอบด้วยไอโซโทปในสัดส่วนต่อไปนี้: สำหรับอะตอมดิวเทอเรียมหนึ่งอะตอมจะมีโปรเทียม 6800 อะตอม ไอโซโทปเกิดขึ้นในบรรยากาศจากไนโตรเจน ซึ่งได้รับผลกระทบจากนิวตรอนจากรังสีคอสมิก แต่ในปริมาณที่น้อยมาก เลขมวลไอโซโทปหมายถึงอะไร? ตัวเลขดังกล่าวบ่งชี้ว่านิวเคลียสของโปรเทียมมีโปรตอนเพียงตัวเดียว ในขณะที่ดิวเทอเรียมไม่ได้มีแค่โปรตอนเท่านั้น แต่ยังมีนิวตรอนในนิวเคลียสของอะตอมด้วย ไอโซโทปในนิวเคลียสมีนิวตรอนสองตัวต่อโปรตอนทุกตัวอยู่แล้ว แต่ 4 H มีนิวตรอนสามตัวต่อโปรตอน ดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของไอโซโทปไฮโดรเจนจึงแตกต่างกันมากเมื่อเทียบกับไอโซโทปขององค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมด - มวลต่างกันมากเกินไป

โครงสร้างและคุณสมบัติทางกายภาพ

โครงสร้างของอะตอมไฮโดรเจนนั้นง่ายที่สุดเมื่อเทียบกับองค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมด: หนึ่งนิวเคลียส - หนึ่งอิเล็กตรอน ศักยภาพในการแตกตัวเป็นไอออน - พลังงานของการจับนิวเคลียสกับอิเล็กตรอน - 13.595 อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) เป็นเพราะความเรียบง่ายของโครงสร้างนี้ทำให้อะตอมไฮโดรเจนกลายเป็นแบบจำลองในกลศาสตร์ควอนตัมได้อย่างสะดวกเมื่อจำเป็นต้องคำนวณระดับพลังงานของอะตอมที่ซับซ้อนมากขึ้น ในโมเลกุล H2 มีสองอะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมีโควาเลนต์ พลังงานสลายตัวมีสูงมาก อะตอมไฮโดรเจนสามารถเกิดขึ้นได้ใน ปฏิกริยาเคมีเช่นสังกะสีและกรดไฮโดรคลอริก อย่างไรก็ตาม แทบไม่มีปฏิสัมพันธ์กับไฮโดรเจนเกิดขึ้น - สถานะอะตอมของไฮโดรเจนนั้นสั้นมาก อะตอมจะรวมตัวกันอีกครั้งเป็นโมเลกุล H 2 ทันที

จากมุมมองทางกายภาพ ไฮโดรเจนเบากว่าสสารที่เรารู้จักทั้งหมด - เบากว่าอากาศมากกว่าสิบสี่เท่า (โปรดจำไว้ว่าลูกโป่งที่บินออกไปในช่วงวันหยุด - พวกมันมีไฮโดรเจนอยู่ข้างใน) อย่างไรก็ตาม มันสามารถต้ม ทำให้เป็นของเหลว ละลาย แข็งตัวได้ และมีเพียงฮีเลียมเท่านั้นที่เดือดและละลายที่อุณหภูมิต่ำกว่า การทำให้เป็นของเหลวเป็นเรื่องยาก คุณต้องมีอุณหภูมิต่ำกว่า -240 องศาเซลเซียส แต่มีค่าการนำความร้อนสูงมาก มันเกือบจะไม่ละลายในน้ำ แต่มันทำปฏิกิริยาได้ดีกับไฮโดรเจนของโลหะ - มันละลายได้ในเกือบทั้งหมดและดีที่สุดในแพลเลเดียม (ไฮโดรเจนหนึ่งปริมาตรใช้แปดร้อยห้าสิบปริมาตร) ไฮโดรเจนเหลวมีน้ำหนักเบาและเป็นของเหลว และเมื่อละลายในโลหะ มักจะทำลายโลหะผสมเนื่องจากมีอันตรกิริยากับคาร์บอน (เช่น เหล็ก) เกิดการแพร่และการแยกคาร์บอน

คุณสมบัติทางเคมี

ในสารประกอบ โดยส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนจะแสดงสถานะออกซิเดชัน (วาเลนซ์) ที่ +1 เช่น โซเดียม และโลหะอัลคาไลอื่นๆ ถือเป็นอะนาล็อกโดยยืนอยู่ที่หัวของกลุ่มแรกของระบบธาตุ แต่ไฮโดรเจนไอออนในโลหะไฮไดรด์นั้นมีประจุลบ โดยมีสถานะออกซิเดชันอยู่ที่ -1 องค์ประกอบนี้ยังใกล้เคียงกับฮาโลเจนซึ่งสามารถแทนที่ได้ในสารประกอบอินทรีย์ด้วยซ้ำ ซึ่งหมายความว่าไฮโดรเจนสามารถจัดอยู่ในกลุ่มที่เจ็ดของระบบธาตุได้เช่นกัน ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุลไฮโดรเจนจะมีฤทธิ์ไม่แตกต่างกัน เมื่อรวมกับอโลหะที่มีฤทธิ์มากที่สุดเท่านั้น: ดีกับฟลูออรีน และถ้าเป็นแสง - กับคลอรีน แต่เมื่อถูกความร้อน ไฮโดรเจนจะแตกต่างออกไป โดยจะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบหลายอย่าง ไฮโดรเจนอะตอมมิกมีปฏิกิริยาทางเคมีสูงเมื่อเปรียบเทียบกับโมเลกุลไฮโดรเจน ดังนั้นน้ำจึงถูกสร้างขึ้นโดยสัมพันธ์กับออกซิเจน และพลังงานและความร้อนจะถูกปล่อยออกมาพร้อมกัน ที่อุณหภูมิห้องปฏิกิริยานี้จะช้ามาก แต่เมื่อได้รับความร้อนสูงกว่าห้าร้อยห้าสิบองศาจะเกิดการระเบิด

ไฮโดรเจนถูกใช้เพื่อลดปริมาณโลหะเนื่องจากจะขจัดออกซิเจนออกจากออกไซด์ ด้วยฟลูออรีน ไฮโดรเจนจะก่อให้เกิดการระเบิดแม้ในความมืดและที่อุณหภูมิลบ 252 องศาเซลเซียส คลอรีนและโบรมีนกระตุ้นไฮโดรเจนเฉพาะเมื่อถูกความร้อนหรือส่องสว่าง และไอโอดีนเมื่อถูกความร้อนเท่านั้น ไฮโดรเจนและไนโตรเจนเกิดเป็นแอมโมเนีย (นี่คือวิธีการสร้างปุ๋ยส่วนใหญ่) เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์อย่างแข็งขันและได้รับไฮโดรเจนซัลไฟด์ เทลลูเรียมและซีลีเนียมเป็นเรื่องยากที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรเจน แต่ด้วยคาร์บอนบริสุทธิ์ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมาก และมีเทน ไฮโดรเจนก่อให้เกิดสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดโดยมีคาร์บอนมอนอกไซด์ ความดัน อุณหภูมิ ตัวเร่งปฏิกิริยามีอิทธิพลต่อสิ่งนี้ และทั้งหมดนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ โดยทั่วไปบทบาทของไฮโดรเจนและสารประกอบของไฮโดรเจนนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากจะให้คุณสมบัติที่เป็นกรดแก่กรดโปรติก พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากองค์ประกอบหลายอย่าง ซึ่งส่งผลต่อคุณสมบัติของสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์

การรับและการใช้งาน

ไฮโดรเจนผลิตในระดับอุตสาหกรรมจากก๊าซธรรมชาติ ได้แก่ ก๊าซที่ติดไฟได้ ก๊าซเตาอบโค้ก และก๊าซกลั่นน้ำมัน นอกจากนี้ยังสามารถผลิตได้ด้วยอิเล็กโทรไลซิสซึ่งค่าไฟฟ้าไม่แพงเกินไป อย่างไรก็ตาม วิธีที่สำคัญที่สุดในการผลิตไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเทน กับไอน้ำ ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง วิธีการออกซิไดซ์ไฮโดรคาร์บอนด้วยออกซิเจนก็ใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน การผลิตไฮโดรเจนจาก ก๊าซธรรมชาติเป็นวิธีที่ถูกที่สุด อีกสองอย่างคือการใช้ก๊าซเตาอบโค้กและก๊าซโรงกลั่น - ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาเมื่อส่วนประกอบที่เหลือถูกทำให้เป็นของเหลว พวกมันกลายเป็นของเหลวได้ง่ายกว่า และสำหรับไฮโดรเจนอย่างที่เราจำได้คุณต้องมี -252 องศา

ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นที่นิยมใช้กันมาก การบำบัดด้วยวิธีนี้ใช้บ่อยมาก สูตรโมเลกุล H 2 O 2 ไม่น่าจะได้รับการตั้งชื่อโดยคนนับล้านที่ต้องการเป็นผมบลอนด์และทำให้สีผมสว่างขึ้น รวมถึงผู้ที่รักความสะอาดในครัว แม้แต่ผู้ที่รักษารอยขีดข่วนที่ได้รับจากการเล่นกับลูกแมวส่วนใหญ่มักไม่รู้ว่าพวกเขากำลังใช้การบำบัดด้วยไฮโดรเจน แต่ทุกคนรู้ประวัติศาสตร์: ตั้งแต่ปี 1852 ไฮโดรเจน เป็นเวลานานใช้ในการบิน เรือเหาะที่ประดิษฐ์โดย Henry Giffard ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ไฮโดรเจน พวกเขาถูกเรียกว่าเรือเหาะ เรือเหาะถูกขับออกจากท้องฟ้าโดยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของการผลิตเครื่องบิน ในปี 1937 เกิดอุบัติเหตุใหญ่เมื่อเรือเหาะ Hindenburg ไฟไหม้ หลังจากเหตุการณ์นี้ เรือเหาะก็ไม่เคยถูกนำมาใช้อีกเลย แต่ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 ได้มีการแพร่กระจายออกไป ลูกโป่งซึ่งเต็มไปด้วยไฮโดรเจนอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง นอกเหนือจากการผลิตแอมโมเนียแล้ว ปัจจุบันไฮโดรเจนยังจำเป็นสำหรับการผลิตเมทิลแอลกอฮอล์และแอลกอฮอล์อื่นๆ น้ำมันเบนซิน ของเหลวเชื้อเพลิงหนักที่เติมไฮโดรเจน และเชื้อเพลิงแข็ง คุณไม่สามารถทำได้หากไม่มีไฮโดรเจนเมื่อทำการเชื่อมเมื่อตัดโลหะ - อาจเป็นออกซิเจนไฮโดรเจนและอะตอมไฮโดรเจน และไอโซโทปและดิวทีเรียมให้ชีวิต พลังงานนิวเคลียร์- อย่างที่เราจำได้ สิ่งเหล่านี้คือไอโซโทปของไฮโดรเจน

นอยมีวาคิน

ไฮโดรเจน เช่น องค์ประกอบทางเคมีดีจนอดไม่ได้ที่จะมีแฟนเป็นของตัวเอง Ivan Pavlovich Neumyvakin เป็นแพทย์สาขาวิทยาศาสตร์การแพทย์ ศาสตราจารย์ ผู้ได้รับรางวัล State Prize และเขามีตำแหน่งและรางวัลอีกมากมาย ด้วยความที่เป็นแพทย์แผนโบราณ เขาจึงได้รับการขนานนามว่าเป็นหมอพื้นบ้านที่ดีที่สุดในรัสเซีย เขาเป็นผู้พัฒนาวิธีการและหลักการในการจัดหามากมาย ดูแลรักษาทางการแพทย์ให้กับนักบินอวกาศที่กำลังบินอยู่ เขาคือผู้สร้างโรงพยาบาลที่มีเอกลักษณ์ - โรงพยาบาลบนยานอวกาศ ขณะเดียวกันเขาเป็นผู้ประสานงานของรัฐด้านเวชศาสตร์ความงาม อวกาศและเครื่องสำอาง ความหลงใหลในไฮโดรเจนของเขาไม่ได้มุ่งเป้าไปที่การสร้างรายได้มหาศาลอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบันในการแพทย์พื้นบ้าน แต่ในทางกลับกัน การสอนผู้คนถึงวิธีรักษาอะไรก็ตามโดยใช้เงินเพียงเล็กน้อย โดยไม่ต้องไปร้านขายยาเพิ่มเติม

เขาส่งเสริมการรักษาด้วยยาที่มีอยู่ในบ้านทุกหลัง นี่คือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ คุณสามารถวิพากษ์วิจารณ์ Neumyvakin ได้มากเท่าที่คุณต้องการเขาจะยังคงยืนกรานด้วยตัวเอง: ใช่แล้วทุกอย่างสามารถรักษาให้หายขาดได้ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพราะมันทำให้เซลล์ภายในของร่างกายอิ่มตัวด้วยออกซิเจนทำลายสารพิษทำให้กรดและด่างเป็นปกติ สมดุล และจากตรงนี้เนื้อเยื่อก็ถูกสร้างขึ้นใหม่ ร่างกายทั้งหมดก็มีความอ่อนเยาว์อีกครั้ง ยังไม่มีใครเห็นใครได้รับการรักษาด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่ตรวจสอบพวกเขาน้อยกว่ามาก แต่ Neumyvakin อ้างว่าโดยใช้วิธีการรักษานี้คุณสามารถกำจัดโรคไวรัสแบคทีเรียและเชื้อราได้อย่างสมบูรณ์ป้องกันการพัฒนาของเนื้องอกและหลอดเลือดเอาชนะภาวะซึมเศร้าฟื้นฟูความอ่อนเยาว์ ร่างกายและไม่ป่วย ARVI และหวัด

ยาครอบจักรวาล

Ivan Pavlovich มั่นใจว่าด้วยการใช้ยาง่ายๆ นี้อย่างเหมาะสมและทำตามคำแนะนำง่ายๆ คุณสามารถเอาชนะโรคต่างๆ ได้ รวมถึงโรคที่ร้ายแรงมากด้วย รายการมีมากมาย: ตั้งแต่โรคปริทันต์และต่อมทอนซิลอักเสบไปจนถึงกล้ามเนื้อหัวใจตาย โรคหลอดเลือดสมอง และ โรคเบาหวาน- มโนสาเร่เช่นไซนัสอักเสบหรือโรคกระดูกพรุนหายไปจากการรักษาครั้งแรก แม้แต่เนื้องอกที่เป็นมะเร็งก็ยังหวาดกลัวและหนีจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เนื่องจากระบบภูมิคุ้มกันถูกกระตุ้น ชีวิตของร่างกายและการป้องกันจึงถูกกระตุ้น

แม้แต่เด็กก็สามารถรักษาได้ด้วยวิธีนี้ ยกเว้นว่าขณะนี้เป็นการดีกว่าที่สตรีมีครรภ์จะงดการบริโภคไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ไม่แนะนำวิธีนี้สำหรับผู้ที่มีการปลูกถ่ายอวัยวะ เนื่องจากเนื้อเยื่อไม่เข้ากัน ต้องปฏิบัติตามปริมาณอย่างเคร่งครัด: จากหนึ่งหยดถึงสิบหยดเพิ่มหนึ่งหยดทุกวัน สามครั้งต่อวัน (สารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สามสิบหยดต่อวันว้าว!) ครึ่งชั่วโมงก่อนมื้ออาหาร สามารถให้สารละลายดังกล่าวทางหลอดเลือดดำและอยู่ภายใต้การดูแลของแพทย์ บางครั้งไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะใช้ร่วมกับยาอื่นเพื่อให้ได้ผลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น สารละลายจะใช้ภายในเฉพาะในรูปแบบเจือจางเท่านั้น - ด้วยน้ำสะอาด

ภายนอก

ก่อนที่ศาสตราจารย์ Neumyvakin จะสร้างวิธีการของเขา การบีบอัดและการล้างก็ได้รับความนิยมอย่างมาก ทุกคนรู้ดีว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ไม่สามารถใช้ในรูปแบบบริสุทธิ์เช่นเดียวกับการประคบแอลกอฮอล์เพราะมันจะทำให้เนื้อเยื่อไหม้ แต่หูดหรือการติดเชื้อราจะถูกหล่อลื่นเฉพาะที่ด้วยสารละลายเข้มข้น - มากถึงสิบห้าเปอร์เซ็นต์

สำหรับผื่นที่ผิวหนังและปวดศีรษะ ก็มีขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เช่นกัน การประคบควรทำโดยใช้ผ้าฝ้ายชุบสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 3 เปอร์เซ็นต์ 2 ช้อนชา และน้ำสะอาด 50 มิลลิกรัม คลุมผ้าด้วยฟิล์มแล้วพันด้วยขนสัตว์หรือผ้าเช็ดตัว การบีบอัดจะใช้เวลาตั้งแต่หนึ่งในสี่ของชั่วโมงถึงหนึ่งชั่วโมงครึ่งในตอนเช้าและตอนเย็นจนกระทั่งฟื้นตัว

ความเห็นของแพทย์

ความคิดเห็นถูกแบ่งแยก ไม่ใช่ทุกคนที่พอใจกับคุณสมบัติของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ นอกจากนี้ พวกเขาไม่เพียงแต่ไม่เชื่อเท่านั้น แต่ยังหัวเราะเยาะอีกด้วย ในบรรดาแพทย์ยังมีผู้ที่สนับสนุน Neumyvakin และแม้กระทั่งพัฒนาทฤษฎีของเขาด้วยซ้ำ แต่พวกเขาเป็นส่วนน้อย แพทย์ส่วนใหญ่ถือว่าการรักษาประเภทนี้ไม่เพียงแต่ไม่ได้ผลเท่านั้น แต่ยังมักจะเกิดผลร้ายด้วย

อันที่จริง ยังไม่มีกรณีที่พิสูจน์อย่างเป็นทางการว่าผู้ป่วยได้รับการรักษาด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ในขณะเดียวกันไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับความเสื่อมโทรมของสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับการใช้วิธีนี้ แต่เวลาอันมีค่าจะสูญเสียไปและผู้ที่ได้รับหนึ่งในโรคร้ายแรงและพึ่งพายาครอบจักรวาลของ Neumyvakin อย่างสมบูรณ์อาจเสี่ยงต่อการเริ่มการรักษาแบบดั้งเดิมที่แท้จริงของเขาช้า

ไฮโดรเจน(lat. ไฮโดรเจนเนียม), H, องค์ประกอบทางเคมี, ตัวแรกตามหมายเลขซีเรียลในระบบธาตุของ Mendeleev; มวลอะตอม 1.00797 ภายใต้สภาวะปกติ V. คือก๊าซ ไม่มีสี กลิ่น หรือรส

การอ้างอิงทางประวัติศาสตร์ ในงานของนักเคมีแห่งศตวรรษที่ 16 และ 17 มีการกล่าวถึงการปล่อยก๊าซไวไฟเมื่อกรดทำปฏิกิริยากับโลหะหลายครั้ง ในปี ค.ศ. 1766 คาเวนดิชรวบรวมและศึกษาก๊าซที่ปล่อยออกมา เรียกว่า “อากาศไวไฟ” เป็นผู้เสนอทฤษฎี โฟลจิสตันคาเวนดิชเชื่อว่าก๊าซนี้เป็นโฟลจิสตันบริสุทธิ์ ในปี ค.ศ. 1783 A. ลาวัวซิเยร์โดยการวิเคราะห์และสังเคราะห์น้ำ เขาได้พิสูจน์ความซับซ้อนขององค์ประกอบของน้ำ และในปี พ.ศ. 2330 เขาได้ระบุ "อากาศที่ติดไฟได้" เป็นองค์ประกอบทางเคมีชนิดใหม่ (V.) และตั้งชื่อให้ทันสมัยว่า hydroge ne (จากภาษากรีก h yd o r - น้ำ และ genn a o - ฉันให้กำเนิด) ซึ่งหมายถึง "ให้กำเนิดน้ำ"; รากนี้ใช้ในชื่อของสารประกอบและกระบวนการของ V. ที่มีส่วนร่วม (เช่นไฮไดรด์, ​​ไฮโดรจิเนชัน) ชื่อรัสเซียสมัยใหม่ "V" ถูกเสนอโดย M.F. Solovyov ในปี 1824

ความชุกในธรรมชาติ - V. แพร่หลายในธรรมชาติ มีเนื้อหาอยู่ใน เปลือกโลก(เปลือกโลกและไฮโดรสเฟียร์) คือ 1% โดยมวล และ 16% โดยจำนวนอะตอม V. เป็นส่วนหนึ่งของสารที่พบมากที่สุดในโลก - น้ำ (11.19% ของ V. โดยน้ำหนัก) ในองค์ประกอบของสารประกอบที่ประกอบเป็นถ่านหิน น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ ดินเหนียว รวมถึงสิ่งมีชีวิตของสัตว์และพืช (เช่น ในองค์ประกอบโปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน คาร์โบไฮเดรต เป็นต้น) ในรัฐอิสระ V. พบได้น้อยมากในก๊าซภูเขาไฟและก๊าซธรรมชาติอื่น ๆ ไฮโดรเจนอิสระจำนวนเล็กน้อย (0.0001% โดยจำนวนอะตอม) มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ ในอวกาศใกล้โลก พลังงานในรูปของการไหลของโปรตอนจะก่อตัวเป็นพลังงานภายใน (“โปรตอน”) แถบรังสีของโลก- ในอวกาศ V. เป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุด เช่น พลาสมามีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นก๊าซส่วนใหญ่ของตัวกลางระหว่างดาวและเนบิวลาก๊าซ V. ปรากฏในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์จำนวนหนึ่งและในดาวหางในรูปของอิสระ h 2, มีเทน ch 4, แอมโมเนีย nh 3, น้ำ h 2 o, อนุมูลเช่น ch, nh, โอ้, sih, ph ฯลฯ . ในรูปของการไหลของโปรตอน พลังงานเป็นส่วนหนึ่งของรังสีคอสมิกของดวงอาทิตย์และรังสีคอสมิก

ไอโซโทป อะตอม และโมเลกุล V. ธรรมดาประกอบด้วยส่วนผสมของไอโซโทปเสถียร 2 ไอโซโทป: V. เบาหรือโปรเทียม (1 ชั่วโมง) และ V. หนักหรือ ดิวเทอเรียม(2 ชม. หรือ ง) ในสารประกอบธรรมชาติ มีอะตอมเฉลี่ย 6800 อะตอมต่อ 1 ชั่วโมงต่อ 1 อะตอมของ 2 ชั่วโมง ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีนั้นได้มาจากเทียม - V. หนักยิ่งยวดหรือ ไอโซโทป(3 ชั่วโมงหรือ T) โดยมีรังสีอ่อนและครึ่งชีวิต เสื้อ 1/2= 12.262 ปี. ในธรรมชาติไอโซโทปจะเกิดขึ้นเช่นจากไนโตรเจนในบรรยากาศภายใต้อิทธิพลของนิวตรอนรังสีคอสมิก ในชั้นบรรยากาศมีขนาดเล็กมาก (4 · 10 -15% ของจำนวนอะตอม V ทั้งหมด) ได้รับไอโซโทปที่ไม่เสถียรอย่างมากเป็นเวลา 4 ชั่วโมง เลขมวลของไอโซโทป 1 ชั่วโมง, 2 ชั่วโมง, 3 ชั่วโมง และ 4 ชั่วโมง ตามลำดับ 1,2, 3 และ 4 บ่งชี้ว่านิวเคลียสของอะตอมโปรเทียมประกอบด้วยโปรตอนเพียง 1 ตัว, ดิวเทอเรียม - 1 โปรตอนและ 1 นิวตรอน, ทริเทียม - 1 โปรตอนและ 2 นิวตรอน 4 ชม - 1 โปรตอนและ 3 นิวตรอน ความแตกต่างอย่างมากในมวลของไอโซโทปของ V. จะกำหนดความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีมากกว่าในกรณีของไอโซโทปขององค์ประกอบอื่น

อะตอม V. มีโครงสร้างที่ง่ายที่สุดในบรรดาอะตอมขององค์ประกอบอื่นๆ ทั้งหมด ประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่มีนิวเคลียส (ศักย์ไฟฟ้าไอออไนเซชัน) คือ 13.595 ev- อะตอมที่เป็นกลางยังสามารถเพิ่มอิเล็กตรอนตัวที่สองทำให้เกิดไอออนลบ H -; ในกรณีนี้ พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนตัวที่สองที่มีอะตอมเป็นกลาง (สัมพรรคภาพอิเล็กตรอน) คือ 0.78 ev. กลศาสตร์ควอนตัม ช่วยให้คุณสามารถคำนวณระดับพลังงานที่เป็นไปได้ทั้งหมดของอะตอม V. และให้การตีความที่สมบูรณ์ของมัน สเปกตรัมของอะตอม- อะตอม V. ถูกใช้เป็นอะตอมแบบจำลองในการคำนวณเชิงกลควอนตัม ระดับพลังงานอะตอมอื่นที่ซับซ้อนกว่า โมเลกุล B.h 2 ประกอบด้วยอะตอม 2 อะตอมที่เชื่อมต่อกันด้วยโควาเลนต์ พันธะเคมี- พลังงานการแยกตัว (เช่น สลายตัวเป็นอะตอม) คือ 4.776 ev(1 ev= 1.60210 10 -19 เจ- ระยะห่างระหว่างอะตอมที่ตำแหน่งสมดุลของนิวเคลียสคือ 0.7414 a ที่อุณหภูมิสูง โมเลกุลไฮโดรเจนจะแยกตัวออกเป็นอะตอม (ระดับการแยกตัวที่ 2000°C คือ 0.0013 ที่ 5,000°C 0.95) อะตอมไฮโดรเจนยังเกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ (เช่น โดยการกระทำของสังกะสีต่อกรดไฮโดรคลอริก) อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของ V. ในสถานะอะตอมมิกจะคงอยู่เท่านั้น เวลาอันสั้นอะตอมรวมตัวกันเป็นโมเลกุล h 2

ทางกายภาพและ คุณสมบัติทางเคมี - V. เป็นสารที่เบาที่สุดในบรรดาสารที่รู้จักทั้งหมด (เบากว่าอากาศ 14.4 เท่า) ความหนาแน่น 0.0899 กรัม/ลิตรที่อุณหภูมิ 0°C และ 1 ATM- ฮีเลียมเดือด (เหลว) และละลาย (แข็งตัว) ตามลำดับ ที่ -252.6°C และ -259.1°C (เฉพาะฮีเลียมเท่านั้นที่มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่า) อุณหภูมิวิกฤตของน้ำต่ำมาก (-240°C) ดังนั้นการทำให้กลายเป็นของเหลวจึงเต็มไปด้วยความยากลำบากอย่างมาก แรงกดดันวิกฤต 12.8 กก./ซม 2 (12,8 ATM) ความหนาแน่นวิกฤต 0.0312 กรัม/ซม 3. ในบรรดาก๊าซทั้งหมด V. มีค่าการนำความร้อนมากที่สุด เท่ากับ 0°C และ 1 ATM 0,174 อ./(ม· ถึง) เช่น 4.16 0 -4 แคลอรี่/(กับ· ซม· องศาเซลเซียส). ความร้อนจำเพาะ V. ที่ 0°C และ 1 ATMสพี 14.208 10 3 เจ/(กิโลกรัม· ถึง) เช่น 3.394 แคลอรี่/(ช· องศาเซลเซียส- V. ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย (0.0182 มล./กรัมที่อุณหภูมิ 20°C และ 1 ATM) แต่ดี - ในโลหะหลายชนิด (ni, pt, pd ฯลฯ) โดยเฉพาะในแพลเลเดียม (850 ปริมาตรต่อ 1 ปริมาตร pd) ความสามารถในการละลายของ V. ในโลหะนั้นสัมพันธ์กับความสามารถในการแพร่กระจายผ่านพวกมัน การแพร่กระจายผ่านโลหะผสมคาร์บอน (เช่น เหล็ก) บางครั้งมาพร้อมกับการทำลายของโลหะผสมเนื่องจากปฏิกิริยาของคาร์บอนกับคาร์บอน (ที่เรียกว่า การแยกคาร์บอน) ของเหลว V. มีน้ำหนักเบามาก (ความหนาแน่นที่ -253°C 0.0708 กรัม/ซม 3) และของไหล (ความหนืดที่ - 253°C 13.8 สปอย).

ในสารประกอบส่วนใหญ่ V. แสดงวาเลนซ์ (อย่างแม่นยำยิ่งขึ้นคือสถานะออกซิเดชัน) +1 เช่นโซเดียมและอื่นๆ โลหะอัลคาไล- โดยปกติจะถือเป็นอะนาล็อกของโลหะเหล่านี้นำ 1 กรัม ระบบของเมนเดเลเยฟ อย่างไรก็ตาม ในโลหะไฮไดรด์ B ไอออนจะมีประจุลบ (สถานะออกซิเดชัน -1) กล่าวคือ ไฮไดรด์ na + h - ถูกสร้างขึ้นคล้ายกับคลอไรด์ na + cl - สิ่งนี้และข้อเท็จจริงอื่น ๆ (ความคล้ายคลึงกันของคุณสมบัติทางกายภาพของ V. และฮาโลเจนความสามารถของฮาโลเจนในการแทนที่ V. ในสารประกอบอินทรีย์) ให้เหตุผลในการจำแนกประเภท V. ในกลุ่ม VII ตารางธาตุ- ภายใต้สภาวะปกติ โมเลกุล V. จะมีปฏิกิริยาค่อนข้างน้อย โดยจะรวมเข้ากับสารที่มีฤทธิ์มากที่สุดของอโลหะโดยตรงเท่านั้น (กับฟลูออรีน และในแสงที่มีคลอรีน) แต่เมื่อถูกความร้อนจะทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบหลายอย่าง Atomic V. มีฤทธิ์ทางเคมีเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับโมเลกุล ด้วยออกซิเจน V. ก่อตัวเป็นน้ำ: h 2 + 1/2 o 2 = h 2 o โดยปล่อย 285.937 10 3 เจ/โมลเช่น 68.3174 กิโลแคลอรี/โมลความร้อน (ที่ 25°C และ 1 ATM- ที่อุณหภูมิปกติ ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นช้ามาก เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 550°C ปฏิกิริยาจะระเบิด ขีด จำกัด การระเบิดของส่วนผสมไฮโดรเจน - ออกซิเจนคือ (โดยปริมาตร) ตั้งแต่ 4 ถึง 94% h2 และของส่วนผสมไฮโดรเจนกับอากาศ - จาก 4 ถึง 74% h2 (ส่วนผสมของ h2 2 ปริมาตรและ 1 ปริมาตรของ O2 เรียกว่า ก๊าซระเบิด- V. ใช้ในการรีดิวซ์โลหะหลายชนิด เนื่องจากจะกำจัดออกซิเจนออกจากออกไซด์:

cuo +H 2 = ลูกบาศ์ก + ชั่วโมง 2 o

fe 3 o 4 + 4h 2 = 3fe + 4h 2 o เป็นต้น

ด้วยฮาโลเจน V. จะเกิดไฮโดรเจนเฮไลด์ตัวอย่างเช่น:

ชั่วโมง 2 + cl 2 = 2hcl

ในเวลาเดียวกัน V. จะระเบิดด้วยฟลูออรีน (แม้ในที่มืดและที่อุณหภูมิ -252°C) ทำปฏิกิริยากับคลอรีนและโบรมีนเฉพาะเมื่อได้รับแสงสว่างหรือได้รับความร้อน และกับไอโอดีนเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น V. ทำปฏิกิริยากับไนโตรเจนเพื่อสร้างแอมโมเนีย: 3h 2 + n 2 = 2nh 3 บนตัวเร่งปฏิกิริยาเท่านั้น และที่อุณหภูมิและความดันสูงขึ้น เมื่อถูกความร้อน V. จะทำปฏิกิริยาอย่างแรงกับซัลเฟอร์: h 2 + s = h 2 s (ไฮโดรเจนซัลไฟด์) ซึ่งยากกว่ามากกับซีลีเนียมและเทลลูเรียม V. สามารถทำปฏิกิริยากับคาร์บอนบริสุทธิ์โดยไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น: 2h 2 + C (อสัณฐาน) = ch 4 (มีเทน) V. ทำปฏิกิริยาโดยตรงกับโลหะบางชนิด (อัลคาไล, อัลคาไลน์เอิร์ธ ฯลฯ) ทำให้เกิดไฮไดรด์: h 2 + 2li = 2lih สิ่งที่สำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งคือปฏิกิริยาของไฮโดรเจนกับคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งมีสารประกอบอินทรีย์หลายชนิดเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิความดันและตัวเร่งปฏิกิริยาเช่น hcho, ch 3 โอ้เป็นต้น ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนกลายเป็นอิ่มตัว ตัวอย่างเช่น:

c n h 2 n + h 2 = c n h 2 n +2

บทบาทของ V. และสารประกอบในวิชาเคมีนั้นยอดเยี่ยมมาก V. กำหนดคุณสมบัติที่เป็นกรดของกรดโปรติกที่เรียกว่า V. มีแนวโน้มที่จะก่อตัวขึ้นด้วยองค์ประกอบบางอย่างที่เรียกว่า พันธะไฮโดรเจนซึ่งมีอิทธิพลชี้ขาดต่อคุณสมบัติของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์หลายชนิด

ใบเสร็จ - วัตถุดิบหลักประเภทสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมของวี - ก๊าซไวไฟธรรมชาติ, แก๊สเตาอบโค้ก(ซม. เคมีโค้ก) และ ก๊าซกลั่นน้ำมันเช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์จากการแปรสภาพเป็นแก๊สของเชื้อเพลิงแข็งและของเหลว (ส่วนใหญ่เป็นถ่านหิน) V. ก็ได้รับจาก น้ำอิเล็กโทรไลซิส (ในสถานที่ที่มีไฟฟ้าราคาถูก) วิธีที่สำคัญที่สุดในการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติคือปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอนซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเธนกับไอน้ำ (การแปลง): ch 4 + h 2 o = co + 3h 2 และออกซิเดชันที่ไม่สมบูรณ์ของไฮโดรคาร์บอนกับออกซิเจน: ch 4 + 1/2 o 2 = ร่วม + 2ชม. 2 . คาร์บอนมอนอกไซด์ที่เกิดขึ้นก็ผ่านการแปลงเช่นกัน: co + h 2 o = co 2 + h 2 วีที่สกัดจากก๊าซธรรมชาติมีราคาถูกที่สุด วิธีการทั่วไปในการผลิตพลังงานคือจากน้ำและก๊าซไอน้ำ-อากาศที่ได้จากกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สของถ่านหิน กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับการแปลงก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซน้ำประกอบด้วยมากถึง 50% h 2 และ 40% co; ในก๊าซไอน้ำนอกเหนือจาก h 2 และ co แล้วยังมี n 2 จำนวนมากซึ่งใช้ร่วมกับผลลัพธ์ V. สำหรับการสังเคราะห์ nh 3 V. ถูกแยกได้จากก๊าซเตาอบโค้กและก๊าซกลั่นน้ำมันโดยการนำส่วนประกอบที่เหลือของส่วนผสมของก๊าซออก ซึ่งจะทำให้กลายเป็นของเหลวได้ง่ายกว่า V. ในระหว่างการทำความเย็นแบบลึก ดำเนินการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ กระแสตรงโดยผ่านสารละลายโคห์หรือนาโอะ (ไม่ใช้กรดเพื่อหลีกเลี่ยงการกัดกร่อนของอุปกรณ์เหล็ก) ในห้องปฏิบัติการ V. ได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของน้ำรวมถึงปฏิกิริยาระหว่างสังกะสีกับ กรดไฮโดรคลอริก- อย่างไรก็ตามบ่อยครั้งที่พวกเขาใช้โรงงานสำเร็จรูป V. ในกระบอกสูบ

แอปพลิเคชัน - V. เริ่มผลิตในระดับอุตสาหกรรมเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 สำหรับการเติมลูกโป่ง ปัจจุบัน V. มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อการผลิตเป็นหลัก แอมโมเนีย- ผู้บริโภคแอลกอฮอล์รายใหญ่ยังรวมถึงการผลิตเมทิลและแอลกอฮอล์อื่นๆ น้ำมันเบนซินสังเคราะห์ (ซินติน) และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่ได้จากการสังเคราะห์จากแอลกอฮอล์และคาร์บอนมอนอกไซด์ V. ใช้สำหรับการไฮโดรจิเนชันของเชื้อเพลิงแข็งและของเหลวหนัก ไขมัน ฯลฯ สำหรับการสังเคราะห์ hCl สำหรับการบำบัดด้วยไฮโดรทรีตเมนต์ของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ในการเชื่อมและตัดโลหะด้วยเปลวไฟออกซิเจน-ไฮโดรเจน (อุณหภูมิสูงถึง 2,800° C) และใน การเชื่อมอะตอมไฮโดรเจน(สูงถึง 4000°C) ไอโซโทปของไฮโดรเจน ดิวทีเรียม และทริเทียม พบการประยุกต์ใช้ที่สำคัญมากในพลังงานนิวเคลียร์

ความหมาย: Nekrasov B.V., หลักสูตรเคมีทั่วไป, 14th ed., M. , 1962; Remi G. หลักสูตรเคมีอนินทรีย์ ทรานส์. จากภาษาเยอรมัน เล่ม 1 ม. 2506; Egorov A.P. , Shereshevsky D.I. , Shmanenkov I.V. เทคโนโลยีเคมีทั่วไปของสารอนินทรีย์ 4th ed., M. , 1964; เทคโนโลยีเคมีทั่วไป เอ็ด S. I. Volfkovich เล่ม 1, M. , 1952; Lebedev V.V. , ไฮโดรเจน, การผลิตและการใช้งาน, M. , 1958; Nalbandyan A. B. , Voevodsky V. V. , กลไกการออกซิเดชันและการเผาไหม้ของไฮโดรเจน, M. - L. , 1949; สารานุกรมเคมีโดยย่อ เล่ม 1, M., 1961, p. 619-24.

เครื่องไม่มี ก๊าซไอเสีย- นี่คือ Mirai ที่ผลิตโดย Toyota รถวิ่งด้วยเชื้อเพลิงไฮโดรเจน

มีเพียงอากาศร้อนและไอน้ำเท่านั้นที่ออกมาจากท่อไอเสีย รถยนต์แห่งอนาคตกำลังขับขี่อยู่บนถนนอยู่แล้ว แม้ว่าจะประสบปัญหาเรื่องการเติมน้ำมันก็ตาม

แม้ว่าเอกภพจะมีไฮโดรเจนอยู่มากมาย แต่ก็ไม่น่าจะเกิดปัญหาดังกล่าว

โลกประกอบด้วยสสารสามในสี่ ดังนั้นหมายเลขซีเรียลของคุณ ธาตุไฮโดรเจนให้เหตุผล วันนี้ทุกคนให้ความสนใจเขา

คุณสมบัติของไฮโดรเจน

เป็นองค์ประกอบแรก ไฮโดรเจนทำให้เกิดเป็นสารตัวแรก นี่คือน้ำ สูตรของมันคือ H 2 O

บน ชื่อกรีกไฮโดรเจนเขียนเป็นฮีโดรจีเนียม โดยที่ไฮโดรคือน้ำและจีเนียมจะถูกสร้างขึ้น

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ชาวกรีกที่ให้ชื่อธาตุนี้ แต่เป็นชื่อ Laurent Lavoisier นักธรรมชาติวิทยาชาวฝรั่งเศส ก่อนหน้าเขา เฮนรี คาเวนดิช, นิโคลา เลเมรี และธีโอฟารัส พาราเซลซัสเป็นผู้สำรวจไฮโดรเจน

อันที่จริงอย่างหลังทิ้งวิทยาศาสตร์ไว้ด้วยการกล่าวถึงสารชนิดแรกเป็นครั้งแรก การบันทึกมีอายุย้อนไปถึงศตวรรษที่ 16 นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปอะไรบ้าง ไฮโดรเจน?

ลักษณะองค์ประกอบ– ความเป็นคู่ อะตอมไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอนเพียง 1 ตัว ในปฏิกิริยาหลายอย่าง สารจะปล่อยสารออกไป

ซึ่งเป็นพฤติกรรมของโลหะทั่วไปตั้งแต่กลุ่มแรก อย่างไรก็ตาม ไฮโดรเจนสามารถทำให้เปลือกสมบูรณ์ได้ โดยไม่ยอมให้ออกไป แต่รับอิเล็กตรอนได้ 1 ตัว

ในกรณีนี้ องค์ประกอบที่ 1 มีลักษณะเหมือนฮาโลเจน ตั้งอยู่ในกลุ่มที่ 17 ของตารางธาตุและมีแนวโน้มที่จะก่อตัว

ไฮโดรเจนสามารถพบได้ในข้อใด? ตัวอย่างเช่นในไฮโดรซัลไฟด์ สูตร: - NaHS

สารประกอบของธาตุไฮโดรเจนนี้มีพื้นฐานมาจาก อย่างที่เห็น อะตอมของไฮโดรเจนถูกแทนที่โดยโซเดียมเพียงบางส่วนเท่านั้น

การมีอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวและความสามารถในการปล่อยอิเล็กตรอนจะทำให้อะตอมไฮโดรเจนกลายเป็นโปรตอน นอกจากนี้ยังมีอนุภาคเพียงอนุภาคเดียวที่มีประจุบวกในนิวเคลียส

มวลสัมพัทธ์โปรตอนกับอิเล็กตรอนมีค่าเท่ากับ 2-um ตัวบ่งชี้น้อยกว่าอากาศ 14 เท่า หากไม่มีอิเล็กตรอน สสารก็จะยิ่งเบาลง

ข้อสรุปที่ว่าไฮโดรเจนคือก๊าซก็บ่งบอกในตัวมันเอง แต่ธาตุก็มีสถานะเป็นของเหลวเช่นกัน การเกิดของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ -252.8 องศาเซลเซียส

เนื่องจากมีขนาดเล็ก องค์ประกอบทางเคมีไฮโดรเจนมีความสามารถในการทะลุผ่านสารอื่นได้

ดังนั้นหากคุณพองอากาศไม่ใช่ด้วยฮีเลียมหรืออากาศธรรมดา แต่ใช้องค์ประกอบสะอาดหมายเลข 1 อากาศจะยุบตัวภายในสองสามวัน

อนุภาคของก๊าซจะผ่านเข้าไปในรูขุมขนได้ง่าย ไฮโดรเจนยังผ่านเข้าไปในโลหะบางชนิดด้วย เช่น และ

สารจะระเหยไปตามโครงสร้างเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

แม้ว่า รวมไฮโดรเจนด้วยในน้ำจะละลายได้ไม่ดี ไม่ใช่เพื่อสิ่งใดที่องค์ประกอบนี้ถูกแยกออกในห้องปฏิบัติการโดยการแทนที่ความชื้น นักอุตสาหกรรมจะสกัดสารชนิดแรกได้อย่างไร? เราจะอุทิศบทต่อไปให้กับเรื่องนี้

การผลิตไฮโดรเจน

สูตรไฮโดรเจนช่วยให้คุณสามารถขุดมันได้อย่างน้อย 6 วิธี ประการแรกคือการปฏิรูปไอน้ำของมีเทนและก๊าซธรรมชาติ

นำเศษส่วนของเลโกรอินมา ไฮโดรเจนบริสุทธิ์จะถูกสกัดออกมาด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา สิ่งนี้จำเป็นต้องมีไอน้ำ

วิธีที่สองในการสกัดสารที่ 1 คือการทำให้เป็นแก๊ส เชื้อเพลิงถูกให้ความร้อนถึง 1,500 องศา แปลงเป็นก๊าซไวไฟ

สิ่งนี้ต้องใช้ตัวออกซิไดซ์ ออกซิเจนในบรรยากาศปกติก็เพียงพอแล้ว

วิธีที่สามในการผลิตไฮโดรเจนคือกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ กระแสก็ไหลผ่านมันไป ช่วยเน้นองค์ประกอบที่ต้องการบนอิเล็กโทรด

คุณยังสามารถใช้ไพโรไลซิสได้ นี่คือการสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบ ทั้งอินทรียวัตถุและ สารอนินทรีย์เช่น น้ำเดียวกัน กระบวนการนี้เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของอุณหภูมิสูง

วิธีที่ห้าในการผลิตไฮโดรเจนคือการออกซิเดชันบางส่วน และวิธีที่หกคือเทคโนโลยีชีวภาพ

อย่างหลังหมายถึงการสกัดก๊าซจากน้ำโดยการแยกทางชีวเคมี สาหร่ายชนิดพิเศษช่วย

จำเป็นต้องใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบปิดดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้วิธีที่ 6 จริงๆ แล้วมีเพียงวิธีแปลงไอน้ำเท่านั้นที่ได้รับความนิยม

มันที่ถูกที่สุดและง่ายที่สุด อย่างไรก็ตาม การมีอยู่ของทางเลือกจำนวนมากทำให้ไฮโดรเจนเป็นวัตถุดิบที่ต้องการสำหรับอุตสาหกรรม เนื่องจากไม่มีการพึ่งพาแหล่งที่มาเฉพาะขององค์ประกอบ

การประยุกต์ไฮโดรเจน

มีการใช้ไฮโดรเจนสำหรับการสังเคราะห์ สารประกอบนี้เป็นสารทำความเย็นในเทคโนโลยีการแช่แข็ง เรียกว่าส่วนประกอบของแอมโมเนีย และใช้เป็นสารทำให้กรดเป็นกลาง

ไฮโดรเจนยังใช้สำหรับการสังเคราะห์กรดไฮโดรคลอริก นี่คือชื่อที่สอง

จำเป็นสำหรับการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะและขัดเงา ใน อุตสาหกรรมอาหารกรดไฮโดรคลอริก – สารควบคุมความเป็นกรด E507

เช่น วัตถุเจือปนอาหารไฮโดรเจนเองก็ได้รับการจดทะเบียนเช่นกัน ชื่อบนบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์คือ E949

โดยเฉพาะอย่างยิ่งใช้ในการผลิตมาการีน ระบบไฮโดรจิเนชันสร้างมาการีนได้จริง

ในพวกอ้วน น้ำมันพืชการเชื่อมต่อบางอย่างขาดหายไป อะตอมของไฮโดรเจนจะปรากฏที่บริเวณที่แตกร้าว สิ่งนี้จะเปลี่ยนสารของไหลให้เป็นสารสัมพันธ์

ในบทบาท เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจนถึงขณะนี้ มีการใช้งานไม่มากในขีปนาวุธเหมือนในขีปนาวุธ

สารชนิดแรกจะเผาไหม้ในออกซิเจนซึ่งให้พลังงานในการเคลื่อนที่ของยานอวกาศ

ใช่ หนึ่งในผู้ที่แข็งแกร่งที่สุด ขีปนาวุธรัสเซีย“พลังงาน” ทำงานโดยใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน องค์ประกอบแรกในนั้นเป็นของเหลว

ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของไฮโดรเจนในออกซิเจนยังมีประโยชน์สำหรับงานเชื่อมอีกด้วย วัสดุทนไฟส่วนใหญ่สามารถเชื่อมติดได้

อุณหภูมิปฏิกิริยาในรูปแบบบริสุทธิ์คือ 3,000 องศาเซลเซียส การใช้สิ่งพิเศษสามารถเข้าถึง 4,000 องศา

โลหะใดๆ ก็จะ "ยอมจำนน" อย่างไรก็ตามโลหะยังได้มาจากองค์ประกอบที่ 1 ปฏิกิริยานี้เกิดจากการแยกสารที่มีคุณค่าออกจากออกไซด์

อุตสาหกรรมนิวเคลียร์บ่น ไอโซโทปไฮโดรเจน- มีเพียง 3 อันเท่านั้น หนึ่งในนั้นคือไอโซโทป มันมีกัมมันตภาพรังสี

นอกจากนี้ยังมีโปรเทียมและดิวเทอเรียมที่ไม่มีกัมมันตภาพรังสี แม้ว่าไอโซโทปจะปล่อยอันตรายออกมา แต่ก็เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ไอโซโทปก่อตัวขึ้นในชั้นบนของบรรยากาศซึ่งสัมผัสกับรังสีคอสมิก สิ่งนี้นำไปสู่ปฏิกิริยานิวเคลียร์

ในเครื่องปฏิกรณ์บนพื้นผิวโลก ไอโซโทปเป็นผลมาจากการฉายรังสีนิวตรอน

ราคาไฮโดรเจน

นักอุตสาหกรรมส่วนใหญ่มักเสนอก๊าซไฮโดรเจนตามธรรมชาติในสภาวะอัดและในภาชนะพิเศษที่จะไม่ยอมให้อะตอมขนาดเล็กของสารผ่านได้

องค์ประกอบแรกแบ่งออกเป็นด้านเทคนิคและบริสุทธิ์นั่นคือเกรดสูงสุด มีแม้กระทั่ง เกรดไฮโดรเจนตัวอย่างเช่น "ก"

GOST 3022-80 ใช้กับมัน นี่คือก๊าซทางเทคนิค สำหรับ 40 ลูกบาศก์ลิตร ผู้ผลิตขอน้อยกว่า 1,000 เล็กน้อย 50ลิตรให้1300.

GOST สำหรับไฮโดรเจนบริสุทธิ์ - R 51673-2000 ความบริสุทธิ์ของก๊าซอยู่ที่ 9.9999% อย่างไรก็ตามองค์ประกอบทางเทคนิคยังด้อยกว่าเล็กน้อย

ความบริสุทธิ์ของมันคือ 9.99% อย่างไรก็ตามสำหรับ 40 ลูกบาศก์ลิตร สารบริสุทธิ์พวกเขาให้มากกว่า 13,000 รูเบิลแล้ว

ป้ายราคาแสดงให้เห็นว่าขั้นตอนสุดท้ายของการทำให้ก๊าซบริสุทธิ์สำหรับนักอุตสาหกรรมนั้นยากเพียงใด สำหรับกระบอกสูบขนาด 50 ลิตรคุณจะต้องจ่าย 15,000-16,000 รูเบิล

ไฮโดรเจนเหลวแทบไม่เคยใช้เลย มันแพงเกินไปและขาดทุนสูง ดังนั้นจึงไม่มีการเสนอขายหรือซื้อ

ไฮโดรเจนเหลวไม่เพียงแต่ได้มายากเท่านั้น แต่ยังยากต่อการจัดเก็บอีกด้วย อุณหภูมิลบ 252 องศาไม่ใช่เรื่องตลก

ดังนั้นจึงไม่มีใครล้อเล่นเกี่ยวกับการใช้ก๊าซที่มีประสิทธิภาพและง่ายต่อการจัดการ

วิธีการผลิตทางอุตสาหกรรม สารง่ายๆขึ้นอยู่กับรูปแบบที่พบองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องในธรรมชาตินั่นคือสิ่งที่สามารถเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตได้ ดังนั้นจึงได้รับออกซิเจนในสถานะอิสระ ทางร่างกาย- ปล่อยออกมาจากอากาศของเหลว ไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดอยู่ในรูปของสารประกอบ ดังนั้นจึงต้องใช้วิธีทางเคมีเพื่อให้ได้มา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถใช้ปฏิกิริยาการสลายตัวได้ วิธีหนึ่งในการผลิตไฮโดรเจนคือการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า

วิธีทางอุตสาหกรรมหลักในการผลิตไฮโดรเจนคือปฏิกิริยาระหว่างมีเทนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก๊าซธรรมชาติกับน้ำ โดยจะดำเนินการที่ อุณหภูมิสูง(เห็นได้ง่ายว่าเมื่อส่งมีเทนแม้ผ่านน้ำเดือด ก็ไม่เกิดปฏิกิริยาใด ๆ ):

CH 4 + 2H 2 0 = CO 2 + 4H 2 - 165 กิโลจูล

ในห้องปฏิบัติการ เพื่อให้ได้สารอย่างง่าย พวกเขาไม่จำเป็นต้องใช้วัตถุดิบจากธรรมชาติ แต่เลือกใช้วัตถุดิบเหล่านั้น วัสดุเริ่มต้นซึ่งง่ายต่อการแยกสารที่ต้องการออกไป ตัวอย่างเช่น ในห้องปฏิบัติการ ไม่ได้รับออกซิเจนจากอากาศ เช่นเดียวกับการผลิตไฮโดรเจน หนึ่งในวิธีการผลิตไฮโดรเจนในห้องปฏิบัติการซึ่งบางครั้งใช้ในอุตสาหกรรมคือการสลายตัวของน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า

โดยปกติแล้ว ไฮโดรเจนจะผลิตขึ้นในห้องปฏิบัติการโดยทำปฏิกิริยาสังกะสีกับกรดไฮโดรคลอริก

ในอุตสาหกรรม

1.กระแสไฟฟ้าของสารละลายเกลือในน้ำ:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.พ่นไอน้ำไปบนโค้กร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000°C:

เอช 2 โอ + ซี ⇄ เอช 2 + CO

3.จากก๊าซธรรมชาติ

การแปลงไอน้ำ: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C) ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยออกซิเจน: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. การแตกร้าวและการเปลี่ยนรูปของไฮโดรคาร์บอนในระหว่างการกลั่นน้ำมัน

ในห้องปฏิบัติการ

1.ผลของกรดเจือจางต่อโลหะในการทำปฏิกิริยานี้มักใช้สังกะสีและกรดไฮโดรคลอริก:

สังกะสี + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.ปฏิกิริยาระหว่างแคลเซียมกับน้ำ:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.การไฮโดรไลซิสของไฮไดรด์:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.ผลกระทบของด่างต่อสังกะสีหรืออลูมิเนียม:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.การใช้กระแสไฟฟ้าในระหว่างอิเล็กโทรไลซิสของสารละลายน้ำของอัลคาลิสหรือกรด ไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาที่แคโทด ตัวอย่างเช่น:

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

• เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพสำหรับการผลิตไฮโดรเจน

คุณสมบัติทางกายภาพ

ก๊าซไฮโดรเจนสามารถมีอยู่ได้สองรูปแบบ (ดัดแปลง) - ในรูปของออร์โธ - และพาราไฮโดรเจน

ในโมเลกุลของออร์โธไฮโดรเจน (mp. −259.10 °C, bp −252.56 °C) การหมุนของนิวเคลียสมีทิศทางเหมือนกัน (ขนาน) และในพาราไฮโดรเจน (mp. −259.32 °C, bp. . เดือด -252.89 °C) - ตรงข้ามกัน (ตรงกันข้าม)

ไฮโดรเจนในรูปแบบ Allotropic สามารถแยกออกได้โดยการดูดซับคาร์บอนกัมมันต์ที่อุณหภูมิไนโตรเจนเหลว ที่อุณหภูมิต่ำมาก ความสมดุลระหว่างออร์โธไฮโดรเจนและพาราไฮโดรเจนจะเปลี่ยนไปทางอย่างหลังเกือบทั้งหมด ที่ 80 K อัตราส่วนของแบบฟอร์มจะอยู่ที่ประมาณ 1:1 เมื่อถูกความร้อน พาราไฮโดรเจนที่ถูกดูดซับจะถูกแปลงเป็นออร์โธไฮโดรเจนจนกระทั่งส่วนผสมก่อตัวขึ้นซึ่งมีความสมดุลที่อุณหภูมิห้อง (ออร์โธ-พารา: 75:25) หากไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงจะเกิดขึ้นอย่างช้าๆ ซึ่งทำให้สามารถศึกษาคุณสมบัติของรูปแบบ allotropic แต่ละรายการได้ โมเลกุลไฮโดรเจนเป็นแบบไดอะตอมมิก - H₂ ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น และรสจืด ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่เบาที่สุด มีความหนาแน่นหลายเท่า ความหนาแน่นน้อยลงอากาศ. แน่นอนว่า ยิ่งมวลของโมเลกุลมีขนาดเล็กลง ความเร็วของพวกมันก็จะยิ่งสูงขึ้นที่อุณหภูมิเดียวกัน เนื่องจากเป็นโมเลกุลที่เบาที่สุด โมเลกุลของไฮโดรเจนจึงเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าโมเลกุลของก๊าซอื่น ๆ และสามารถถ่ายเทความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งได้เร็วกว่า ตามมาว่าไฮโดรเจนมีค่าการนำความร้อนสูงที่สุดในบรรดาสารที่เป็นก๊าซ ค่าการนำความร้อนสูงกว่าค่าการนำความร้อนของอากาศประมาณเจ็ดเท่า

คุณสมบัติทางเคมี

โมเลกุลไฮโดรเจนH₂ค่อนข้างแรง และเพื่อให้ไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาได้ ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก: H 2 = 2H - 432 kJ ดังนั้นที่อุณหภูมิปกติ ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยากับโลหะที่มีฤทธิ์มากเท่านั้น เช่น แคลเซียม ทำให้เกิดแคลเซียม ไฮไดรด์: Ca + H 2 = CaH 2 และมีฟลูออรีนที่ไม่ใช่โลหะเพียงชนิดเดียวทำให้เกิดไฮโดรเจนฟลูออไรด์: F 2 + H 2 = 2HF สำหรับโลหะและอโลหะส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนจะทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้อิทธิพลอื่น ๆ เช่น ,แสงสว่าง. สามารถ "ดึง" ออกซิเจนออกจากออกไซด์บางชนิดได้ เช่น CuO + H 2 = Cu + H 2 0 สมการที่เขียนสะท้อนถึงปฏิกิริยาการรีดักชัน ปฏิกิริยารีดักชันเป็นกระบวนการที่ออกซิเจนถูกกำจัดออกจากสารประกอบ สารที่นำออกซิเจนออกไปเรียกว่าสารรีดิวซ์ (ตัวออกซิไดซ์เอง) นอกจากนี้ จะมีการให้คำจำกัดความของแนวคิด "ออกซิเดชัน" และ "การรีดิวซ์" อีกประการหนึ่ง ก คำจำกัดความนี้ในอดีตยังคงเป็นความสำคัญในปัจจุบัน โดยเฉพาะในสาขาเคมีอินทรีย์ ปฏิกิริยารีดักชันจะตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน ปฏิกิริยาทั้งสองนี้เกิดขึ้นพร้อมกันเป็นกระบวนการเดียวเสมอ: เมื่อสารตัวหนึ่งถูกออกซิไดซ์ (ลดลง) การรีดักชัน (ออกซิเดชัน) ของอีกสารหนึ่งย่อมเกิดขึ้นพร้อมกัน

ยังไม่มีข้อความ 2 + 3H 2 → 2 NH 3

แบบฟอร์มที่มีฮาโลเจน ไฮโดรเจนเฮไลด์:

F 2 + H 2 → 2 HF ปฏิกิริยาเกิดระเบิดในที่มืดและที่อุณหภูมิใด ๆ Cl 2 + H 2 → 2 HCl ปฏิกิริยาเกิดระเบิดเฉพาะในที่มีแสงเท่านั้น

มันทำปฏิกิริยากับเขม่าภายใต้ความร้อนสูง:

C + 2H 2 → CH 4

ปฏิกิริยาระหว่างโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ธ

ไฮโดรเจนก่อตัวขึ้นพร้อมกับโลหะแอคทีฟ ไฮไดรด์:

นา + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 มก. + H 2 → MgH 2

ไฮไดรด์- สารคล้ายเกลือ แข็ง ไฮโดรไลซ์ได้ง่าย:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

ปฏิกิริยากับโลหะออกไซด์ (โดยปกติจะเป็นองค์ประกอบ d)

ออกไซด์จะถูกรีดิวซ์เป็นโลหะ:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O เฟ 2 O 3 + 3H 2 → 2 เฟ + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

การเติมไฮโดรเจนของสารประกอบอินทรีย์

เมื่อไฮโดรเจนทำปฏิกิริยากับไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและที่อุณหภูมิสูง จะเกิดปฏิกิริยาขึ้น การเติมไฮโดรเจน:

CH 2 =CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

ไฮโดรเจนลดอัลดีไฮด์เป็นแอลกอฮอล์:

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 โอ้

ธรณีเคมีของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนเป็นวัสดุก่อสร้างหลักของจักรวาล มันเป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดและองค์ประกอบทั้งหมดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์และนิวเคลียร์

ไฮโดรเจน H2 อิสระนั้นค่อนข้างหาได้ยากในก๊าซภาคพื้นดิน แต่ในรูปของน้ำ ไฮโดรเจน H2 อิสระจะมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางธรณีเคมี

ไฮโดรเจนสามารถมีอยู่ในแร่ธาตุในรูปของแอมโมเนียมไอออน ไฮดรอกซิลไอออน และน้ำผลึก

ในชั้นบรรยากาศ ไฮโดรเจนถูกผลิตอย่างต่อเนื่องอันเป็นผลมาจากการสลายตัวของน้ำโดยรังสีดวงอาทิตย์ มันอพยพไปสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบนและหนีออกสู่อวกาศ

แอปพลิเคชัน

• พลังงานไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนอะตอมใช้สำหรับการเชื่อมไฮโดรเจนอะตอม

ในอุตสาหกรรมอาหาร ไฮโดรเจนได้รับการจดทะเบียนเป็นวัตถุเจือปนอาหาร E949เช่นบรรจุก๊าซ

คุณสมบัติของการรักษา

เมื่อไฮโดรเจนผสมกับอากาศจะก่อให้เกิดส่วนผสมที่ระเบิดได้ซึ่งเรียกว่าก๊าซระเบิด ก๊าซนี้จะระเบิดได้มากที่สุดเมื่ออัตราส่วนปริมาตรของไฮโดรเจนและออกซิเจนคือ 2:1 หรือไฮโดรเจนกับอากาศอยู่ที่ประมาณ 2:5 เนื่องจากอากาศมีออกซิเจนประมาณ 21% ไฮโดรเจนก็เป็นอันตรายจากไฟไหม้เช่นกัน ไฮโดรเจนเหลวอาจทำให้เกิดอาการบวมเป็นน้ำเหลืองอย่างรุนแรงหากสัมผัสกับผิวหนัง

ความเข้มข้นของไฮโดรเจนและออกซิเจนในการระเบิดเกิดขึ้นตั้งแต่ 4% ถึง 96% โดยปริมาตร เมื่อผสมกับอากาศตั้งแต่ 4% ถึง 75(74)% โดยปริมาตร

การใช้ไฮโดรเจน

ในอุตสาหกรรมเคมี ไฮโดรเจนถูกใช้ในการผลิตแอมโมเนีย สบู่ และพลาสติก ในอุตสาหกรรมอาหาร เนยเทียมทำจากน้ำมันพืชเหลวโดยใช้ไฮโดรเจน ไฮโดรเจนมีน้ำหนักเบามากและลอยอยู่ในอากาศเสมอ กาลครั้งหนึ่งเรือเหาะและ ลูกโป่งเต็มไปด้วยไฮโดรเจน แต่ในยุค 30 ศตวรรษที่ XX เกิดขึ้นหลายอย่าง ภัยพิบัติร้ายแรงเมื่อเรือเหาะระเบิดและไหม้ ปัจจุบันเรือบินเต็มไปด้วยก๊าซฮีเลียม ไฮโดรเจนยังใช้เป็น เชื้อเพลิงจรวด- สักวันหนึ่งไฮโดรเจนอาจถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเชื้อเพลิงสำหรับรถยนต์และ รถบรรทุก- เครื่องยนต์ไฮโดรเจนไม่ก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมและปล่อยเพียงไอน้ำเท่านั้น (แม้ว่าการผลิตไฮโดรเจนเองจะทำให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมบ้างก็ตาม) ดวงอาทิตย์ของเราส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน ความร้อนและแสงจากแสงอาทิตย์เป็นผลมาจากการปล่อยพลังงานนิวเคลียร์จากการหลอมรวมของนิวเคลียสของไฮโดรเจน

การใช้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิง (คุ้มค่า)

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของสารที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงคือความร้อนจากการเผาไหม้ จากวิชาเคมีทั่วไปเป็นที่รู้กันว่าปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับออกซิเจนเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยความร้อน หากเราใช้ 1 โมล H 2 (2 กรัม) และ 0.5 โมล O 2 (16 กรัม) ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐานและกระตุ้นปฏิกิริยาจากนั้นตามสมการ

H 2 + 0.5 O 2 = H 2 O

หลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยา จะเกิด H 2 O 1 โมล (18 กรัม) โดยมีการปล่อยพลังงาน 285.8 กิโลจูล/โมล (สำหรับการเปรียบเทียบ: ความร้อนจากการเผาไหม้ของอะเซทิลีนคือ 1300 กิโลจูล/โมล โพรเพน - 2200 กิโลจูล/โมล) . ไฮโดรเจน 1 m³ หนัก 89.8 กรัม (44.9 โมล) ดังนั้น เพื่อผลิตไฮโดรเจน 1 ลูกบาศก์เมตร จะต้องใช้พลังงาน 12832.4 กิโลจูล เมื่อคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า 1 kWh = 3600 kJ เราได้ไฟฟ้า 3.56 kWh เมื่อทราบอัตราค่าไฟฟ้า 1 kWh และค่าก๊าซ 1 m³เราสามารถสรุปได้ว่าแนะนำให้เปลี่ยนไปใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ตัวอย่างเช่น รถรุ่นทดลอง Honda FCX รุ่นที่ 3 ที่มีถังไฮโดรเจนขนาด 156 ลิตร (บรรจุไฮโดรเจน 3.12 กก. ภายใต้แรงดัน 25 MPa) เดินทางได้ 355 กม. ดังนั้นจาก H2 3.12 กก. จะได้ 123.8 kWh ต่อ 100 กม. จะใช้พลังงาน 36.97 กิโลวัตต์ชั่วโมง เมื่อทราบค่าไฟฟ้าค่าก๊าซหรือน้ำมันเบนซินปริมาณการใช้รถยนต์ต่อ 100 กม. สามารถคำนวณเป็นค่าลบได้อย่างง่ายดาย ผลกระทบทางเศรษฐกิจการเปลี่ยนผ่านรถยนต์ไปใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจน สมมติว่า (รัสเซีย 2551) ไฟฟ้า 10 เซนต์ต่อ kWh นำไปสู่ความจริงที่ว่าไฮโดรเจน 1 m³นำไปสู่ราคา 35.6 เซนต์และเมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพการสลายตัวของน้ำ 40-45 เซนต์ซึ่งเป็นจำนวน kWh ที่เท่ากัน จากการเผาไหม้น้ำมันเบนซินมีค่าใช้จ่าย 12832.4 kJ/42000 kJ/0.7 กก./ลิตร*80 เซนต์/ลิตร=34 เซนต์ในราคาขายปลีก ในขณะที่ไฮโดรเจนเราคำนวณตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุด โดยไม่คำนึงถึงการขนส่ง ค่าเสื่อมราคาของอุปกรณ์ ฯลฯ สำหรับมีเทนที่มี พลังงานการเผาไหม้ประมาณ 39 เมกะจูลต่อลูกบาศก์เมตร ผลลัพธ์ที่ได้จะลดลงสองถึงสี่เท่าเนื่องจากราคาที่แตกต่างกัน (1 ลบ.ม. สำหรับยูเครนมีราคา 179 ดอลลาร์ และสำหรับยุโรป 350 ดอลลาร์) นั่นคือมีเทนในปริมาณที่เท่ากันจะมีราคา 10-20 เซนต์

อย่างไรก็ตาม เราไม่ควรลืมว่าเมื่อเราเผาไฮโดรเจน เราจะได้น้ำสะอาดที่ใช้สกัดออกมา นั่นก็คือการที่เรามีพลังงานหมุนเวียน ผู้สะสมพลังงานที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ไม่เหมือนก๊าซหรือน้ำมันเบนซินซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลัก

Php ออนไลน์ 377 คำเตือน: ต้องการ (http://www..php): ไม่สามารถเปิดสตรีม: ไม่พบ wrapper ที่เหมาะสมใน /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php ออนไลน์ 377 Fatal ข้อผิดพลาด: need(): ไม่สามารถเปิดได้ "http://www..php" (include_path="..php ออนไลน์ 377