Новости
Залы планетария: 10:00 — 21:00
«Ретро-кафе»: 10:00 — 20:00
Выходной день: вторник
Музей Лунариум временно закрыт.
Ознакомьтесь с правилами посещения.
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
Элементы: Водород – самый распространённый элемент Вселенной
Несмотря на то, что водород является самым распространённым химическим элементом в природе, открыт он был только в 18 веке. В1766 году английский ученый Генри Кавендиш провёл ряд опытов с различными металлами, помещая их в растворы серной и соляной кислот. В результате каждого эксперимента он получал одно и то же легкое газообразное вещество, которое назвал «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду. Полученную таким способом воду в 1783 году детально изучил французский химик Антуан Лавуазье, осуществив её анализ, разлагая водяной пар раскалённым железом. Так он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё выделен.
Молекула воды H₂O
Лавуазье дал полученному газу название hydrogène (др. греч. — рождающий воду). Русский термин «водород» предложил химик Михаил Соловьёв в 1824 году — по аналогии с «кислородом» Ломоносова.
Водород — самый легкий, самый простой и самый распространенный химический элемент во Вселенной, обозначается символом H, занимает клетку № 1 в Таблице Менделеева и имеет относительную атомную массу равную 1. При нормальных условиях это бесцветный газ без вкуса и запаха с формулой H2, который, перемешиваясь с воздухом, горюч и взрывоопасен. В больших количествах он присутствует в туманностях, звездах и планетах класса «газовый гигант».
Во Вселенной на долю водорода приходится около 88% всех атомов (примерно 11 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — меньше 1 %).
Облако водорода (красное) в созвездии Центавр. Снимок обсерватории Ла-Силья (Чили), 2014 г.
Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа. Он играет ключевую роль в реакциях первичного и звёздного нуклеосинтеза, который, в свою очередь, является причиной наблюдаемой распространённости химических элементов.
Особое положение, которое занял водород с момента открытия, привлекало внимание ученых различных направлений. Так, в 1815 году английский химик, врач и религиозный философ Уильям Праут анонимно опубликовал статью, в которой впервые предположил, что все атомы построены из простейшего водорода. Если масса водорода равна 1, то атомные массы всех других элементов должны выражаться целыми числами. Противники гипотезы, в частности Якоб Берцелиус, утверждали, что атомные массы элементов не находятся в целочисленных отношениях по отношению к водороду. Уровень развития техники измерения масс атомов в то время был достаточно высок, поэтому изначально ряду учёных удалось опровергнуть его теорию, так как полученный атомный вес (как тогда говорили) например хлора, был равен 35,5. С открытием изотопов в начале 20 века доказательства некорректности гипотезы Праута, основанные на измерениях атомных масс, оказались также ошибочными — дробный атомный вес хлора был следствием того, что природный хлор является смесью разных изотопов, о существовании которых во времена Праута не знали. И сейчас у этой теории есть сторонники и противники, а в историю науки это научное предположение вошло как «Гипотеза Праута».
По распространённости в земной коре водород стоит на 9 месте со средним содержанием около 1% по массе, находясь там, в основном, в виде соединений. Свободный водород H2 относительно редко встречается в земной коре, но в составе воды он принимает активное участие в геохимических процессах. Основной потребитель водорода — химическая промышленность. Более 50 % мирового выпуска водорода идёт на производство аммиака (NH3), ещё 10 % используется для производства метанола (CH3OH). Из этих веществ производят пластмассы, удобрения, взрывчатые вещества и многое другое.
Источник
§ 28. Водород и его характеристика, нахождение в природе и получение
Рекомендую полезный материал про водород на этом сайте для всех любопытствующих.
1. Дайте общую характеристику элемента водорода. Приведите примеры соединений, содержащих водород, и напишите их формулы.
Водород — первый и простейший элемент периодической таблицы Менделеева. Самый распространенный химический элемент во Вселенной (92% от числа атомов), хотя в земной коре доля водорода составляет всего 1% по массе.
Латинское название элемента Hydrogenium, что можно перевести как «рождающий воду».
Положение элемента в периодической таблице — I A группа 1 периода.
Относительная атомная масса Ar (H) = 1 а. е. м.
Одни из важнейших и наиболее известных соединений водорода: вода H2O, аммиак — NH3, соляная кислота — HCl, серная кислота — H2SO4. Водород входит в состав многих, если не большинства, органических соединений.
2. Поясните, что означают записи: 5H, 2H2, 6H, 3H2.
5H — 5 атомов водорода
2H2 — 2 молекулы водорода
6H — 6 атомов водорода
3H2 — 3 молекулы водорода
4. В каком виде водород встречается в природе? Сравните массовые доли водорода в воде H2O и в метане CH4.
В природе находится, в основном, в виде соединений: вода, нефть, природный газ, органические вещества.
w (H) = x * Ar (H) / Mrвещества, где x — количество атомов водорода в молекуле вещества
Для воды:
w (H) = 2 / (2 + 16) = 2 / 18 = 0,111 = 11,1%
Для метана:
w (H) = 4 / (4 + 12) = 4 / 16 = 0,25 = 25%
Ответ: массовая доля водорода больше в метане.
4. Составьте уравнения реакций, в результате которых можно получить водород. Укажите, к какому типу относятся эти реакции.
Обычно, в лаборатории водород получают в аппарате Киппа, воздействием на цинк соляной или серной кислотой:
Эти реакции относятся к типу реакций замещения.
Также водород получают путем электролиза воды:
5. Водород можно получить при взаимодействии алюминия с растворами соляной и серной кислот. Составьте уравнения этих реакций.
Тестовые задания
1. Самый распространенный элемент во Вселенной — это
1) He 2) Ar 3) H 4) O
2. О водороде как о простом веществе говорится в утверждении
1) водород входит в состав соляной кислоты
2) водород — это практически нерастворимый в воде газ
3) водород входит в состав метана CH4
4) из водорода и кислорода состоит вода
Ответ: 2) водород — это практически нерастворимый в воде газ
3. Две молекулы водорода обозначает запись
1) 4H 2) 2H2 3) 4H2 4) 2H
4. Реакция Mg + 2HCl = MgCl2 = H2 относится к реакциям
| 1) соединения | 3) замещения |
| 2) разложения | 4) обмена |
В этом месте учебник очепятка: написано Mg + 3HCl = MgCl2 + H2 — привет редакторам!
Ответ: 3) замещения
5. Массовая доля водорода в серной кислоте H2SO4 составляет
1) 32,65% 2) 65,31% 3) 2,04% 4) 0,20%
w (H) = x * Ar (H) / Mrвещества, где x — количество атомов водорода в молекуле вещества
Mrвещества = 2*1 + 32 + 4*16 = 2 + 32 + 64 = 98 а. е. м.
Источник
Почему водород — это самый распространенный элемент во Вселенной?
Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. Но почему?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, мы должны вернуться к Большому взрыву, сказала Майя Найман, профессор химии в Университете штата Орегон.
Большой взрыв привел к созданию всех элементов, которые мы можем найти в периодической таблице. Они являются строительными блоками, помогающими создать Вселенную. Каждый элемент имеет уникальный номер элементарных частиц — протонов (положительно заряженных), нейтронов (нейтральных) и электронов (отрицательно заряженных). 
Самый простой и распространенный элемент
Водород имеет только один протон и один электрон (это единственный элемент без нейтрона). Он является самым простым элементом во Вселенной, что объясняет, почему он также самый распространенный, — сказала Найман. Тем не менее изотоп водорода, называемый дейтерием, содержит один протон и один нейтрон, а другой, известный как тритий, имеет один протон и два нейтрона.
В звездах атомы водорода сливаются, чтобы создать гелий – второй наиболее распространенный элемент во Вселенной. Гелий имеет два протона, два нейтрона и два электрона. Вместе гелий и водород составляют 99,9 процента всей известной материи во Вселенной.
Тем не менее во Вселенной примерно в 10 раз больше водорода, чем гелия, как говорит Найман. «Кислорода, который является третьим самым распространенным элементом, примерно в 1000 раз меньше, чем водорода», — добавила она.
Если говорить в общем, то чем выше атомный номер элемента, тем меньшее его количество можно найти во Вселенной.
Водород в составе Земли
Состав Земли, однако, отличается от того, который имеет Вселенная. Например, кислород является наиболее распространенным элементом по весу в земной коре. За ним следуют кремний, алюминий и железо. В человеческом организме наиболее распространенным элементом по весу является кислород, а затем — углерод и водород.
Роль в человеческом теле
Водород имеет ряд ключевых ролей в человеческом теле. Водородные связи помогают ДНК оставаться скрученным. Кроме того, водород способствует поддержанию правильного рН в желудке и других органах. Если ваш желудок приобретает слишком щелочную среду, выпускается водород, поскольку он связан с регулированием этого процесса. Если же среда в желудке слишком кислая, водород будет связываться с другими элементами.
Водород в составе воды
Кроме того, именно водород позволяет льду плавать на поверхности воды, так как водородные связи увеличивают расстояние между ее замороженными молекулами, что делает их менее плотными.
Как правило, вещество является более плотным, когда оно находится в твердом состоянии, а не жидком, сказала Найман. Вода является единственным веществом, которое становится менее плотным в твердом виде.
В чем опасность водорода
Тем не менее водород также может быть опасным. Его реакция с кислородом привела к катастрофе дирижабля «Гинденбург», который убил 36 человек в 1937 году. Кроме того, водородные бомбы могут быть невероятно разрушительными, хотя их никогда не использовали в качестве оружия. Тем не менее их потенциал продемонстрировали в 1950-х годах такие страны, как США, СССР, Великобритания, Франция и Китай.
Водородные бомбы, как и атомные, используют сочетание ядерного синтеза и реакций деления, что приводит к разрушениям. При взрыве они создают не только механические ударные волны, но и радиацию.
Источник
Водород — самый маленький и распространённый элемент во Вселенной
Представьте себе, человек включает в сеть прибор, опускает его в колбу с водой и по всему дому загораются лампочки, работают электроплита и стиральная машина. И в результате работы прибора отходами является вода, которую завтра вновь можно использовать. Фантастика? Не совсем. В мировых лабораториях ученые работают над получением альтернативного топлива. И водородное топливо — одно из наиболее перспективных в этом плане.
Сейчас, когда вещества окружающего мира разложены на атомы, а человек стремится заглянуть внутрь ядра, водород и другие газы хорошо изучены. Древние алхимики, из-за невидимости газов, не учитывали участие воздуха в проводимых реакциях. И только со временем к ученым пришло понимание, что воздушные газы — полноценные участники химических реакций, и без их исследования картина мира будет неполной.
У истоков завтрашних изобретений стоят исследования ученых XVI-XVII вв и теория о флогистоне — некой горючей субстанции, что улетучивается из веществ при горении, смешивается с воздухом и не может быть выделена из него.
В 1703 году теория флогистона описана немецким ученым Георгом Шталем для объяснения процессов горения, восстановления и обжига.
Первооткрывателем водорода считают, Генри Кавендиша, который подробно исследовал вещество, названное им «горючий воздух». Профиль ученого можно увидеть на странице 72 учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой. Более точных портретов ученого к сожалению не осталось. Современники описывали его как очень скромного и странного человека.
Лавуазье во второй половине восемнадцатого века осуществили водный синтез водорода с помощью горячего железа, что доказало присутствие водорода в составе воды.
Водород (Hydrogenium) — рождающий воду. Обозначается латинской литерой Н. Вселенная на 75% состоит из водорода, и на остальные 93 природных элемента, присутствующих в таблице Менделеева приходятся остальные 25%. На Земле — его позиция скромнее, девятый по распространенности. Водород входит в состав воды, благодаря круговороту которой поддерживается жизнь на земле.
Физические свойства водорода
не обладает цветом,
не ощутим вкусовыми и обонятельными рецепторами человека ( NB! Помним, что пробовать в лаборатории ничего нельзя!)
кипит и плавится при отрицательных температурах. (-252,6 0С и -259,2 0С соответственно);
в сравнении с воздухом, водород легче практически в 14 раз;
из-за неполярности молекулы Н2, водород плохо растворим в воде,
некоторые металлы (палладий) могут абсорбировать атомарный водород с образованием гидридов металлов..
Если внимательно посмотреть на Периодическую таблицу Д.И.Менделеева на последнем форзаце учебника «Химия 8 класс» под редакцией Н.Е.Кузнецовой можно заметить что водород есть и в первой группе и в седьмой. Такое расположение обусловлено тем, что в одних условиях водород -донор электрона и реагирует как металл, а в других акцептор электрона и проявляет свойства неметаллов.
Формулы получения водорода
1. Реакция металлов с разбавленными кислотами:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2↑
Для получения водорода используется аппарат Киппа. Представлен на странице 73 учебника “Химия 8 класс” под редакцией Н.Е.Кузнецовой
2. Реакция щелочных и щелочноземельных металлов с водой:
2Na +2H2O → 2NaOH +H2↑
3. Реакции гидролиза гидридов:
NaH +H2O → NaOH +H2↑
СаH2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2↑
4.Реакции цинка, кремния или алюминия со щелочами:
2Al +2NaOH +6H2O → 2Na[Al(OH)4] +3H2↑
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
Zn +2KOH +2H2O → K2[Zn(OH)4] +H2↑
5. Электролиз воды.
2H2O → 2H2+О2
Не смотря на то, что в результате электролиза получается чистый водород, экономически этот способ самый дорогой.
1. Взаимодействие с галогенами.
При обычной температуре водород реагирует со фтором:
H2 + F2 = 2HF.
Яркий свет обеспечивает реакцию водорода с хлором с выделением хлороводорода, взаимодействие с бромом протекает не так активно, водород с йодом не реагирует до конца даже при высокой температуре.
2. Взаимодействие с кислородом.
Горение водорода в кислороде — экзотермическая реакция. Температура водородно-кислородного пламени достигает почти 3000 °С.
Для получения сероводорода пропускают водород через расплавленную серу:
H2 + S = H2S
4.Химические свойства водорода с оксидами металлов.
Благодаря способности водорода отдавать электроны, он восстанавливает многие металлы из их оксидов:
CuO + H2 = Cu + H2O.
5. Химические свойства металлов с водородом.
Если водород нагреть до высокой температуры, происходит реакция с щелочными и щелочноземельными металлами.
Источник