Глава II. Водород — основной элемент космоса
Водород как химический элемент
Атом водорода, по сравнению с другими элементами, обладает наименьшей массой. Устроен этот атом проще, чем все остальные. Ядро его состоит из одного протона, а оболочка атома — из электрона. Масса ядра Н равна 1,008 а. е. м. Известны изотопы водорода, имеющие более тяжелое ядро: дейтерий D, у которого ядро имеет массу 2, и тритий Т с массой ядра 3 (ядро трития неустойчиво). Природный водород содержит всего 0,0156 % дейтерия, содержание трития гораздо меньше — на 10 17 атомов водорода приходится только один атом трития. Тяжелые изотопы водорода несколько медленнее, чем легкие, вступают в реакции. Этим свойством пользуются для получения соединений, содержащих дейтерий.
Подвергая воду длительному электролизу, можно значительно обогатить ее соединением D2O, т. е. водой, молекула которой содержит два атома дейтерия, так как ионы дейтерия (дейтоны D + ) медленнее, чем ионы Н+, разряжаются на катоде. Вода, содержащая вместо обычного водорода дейтерий, называется тяжелой водой — она менее активна по сравнению с обычной Н2O.
Работа с тритием опасна и требует особых мер предосторожности, так как атомы этого изотопа постоянно испускают ?-излучение (быстрые электроны). За 12,4года первоначально взятое количество трития убывает наполовину. В природе убыль трития пополняется за счет ядерных реакций, протекающих в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. В результате таких реакций получаются нейтроны, двигающиеся с большой скоростью. Они, сталкиваясь с ядрами атомов азота, и дают тритий:
В этом уравнении химические символы означают ядра атомов, индекс слева вверху — массу ядра, n — нейтрон. Как видно, удар нейтрона о ядро азота превращает его в ядро углерода и ядро трития. В ядерных реакторах тритий получают искусственным путем и применяют для научных исследований. Дейтерий служит для этих же целей, но, кроме того, он используется на атомных электростанциях как вещество, замедляющее нейтроны.
Источник
Дополнительный материал к § 52
Вселенная состоит в основном из водорода и гелия. На водород — самый распространённый химический элемент космоса — приходится основная часть межзвёздной среды и газовых туманностей. Он образует атмосферы и тела планет-гигантов Юпитера, Урана, Сатурна, Нептуна. В виде плазмы водород составляет около половины массы Солнца и большинства звёзд.
В недрах Солнца постоянно происходит превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия:
где е+ — позитрон (микрочастица, масса которой равна массе электрона, но с положительным электрическим зарядом).
Процесс протекает в несколько стадий и идёт лишь при таких температурах и давлениях, которые существуют в недрах звёзд. Образование 26,7 МэВ означает, что при «сгорании» 1 г протонов выделяется в 20 млн раз больше энергии, чем при сгорании 1 г каменного угля. Эта ядерная реакция является главным источником энергии, которую постоянно излучает Солнце.
Немало водорода и на Земле. На долю его атомов приходится 1 % лито- и гидросферы. Если же сравнить распространённость в земной коре атомов всех образующих её химических элементов, то на долю водорода придётся около 17 % от их общего числа. Правда, в земных условиях водород встречается преимущественно в связанном состоянии. Он составляет 11,19% (по массе) самого распространённого на Земле вещества — воды; входит в состав органических соединений, слагающих угли, природный газ, нефть, глины, а также организмы животных и растений.
В атмосфере Земли содержится очень незначительное количество водорода (0,0001 % по числу атомов).
Источниками поступления водорода в воздушную оболочку Земли являются:
а) Мировой океан, в глубинах которого протекают процессы преобразования органического вещества, сопровождающиеся выделением водорода;
б) кратеры вулканов;
в) некоторые фотохимические (протекающие под действием света) реакции в атмосфере.
Показательно, что в Северном полушарии содержание в атмосфере водорода выше, чем в Южном. Это обусловлено тем, что в этой части земного шара сильно развиты промышленность и транспорт, непременным результатом работы которых является изменение химического состава окружающей среды.
Источник
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
Самый распространённый элемент во вселенной
Безусловно, что в нашем понимании вселенная это нечто единое целое. Но имеющее свою структуру и состав. Сюда относятся все небесные тела и объекты, материя, энергия, газ, пыль и многое другое. Все это образовалось и существует, независимо от того, видим ли мы это или ощущаем.
Тёмная материя
Учёные давно рассматривают такие вопросы: Что же образовало такую вселенную? И какие элементы её наполняют?
Сегодня мы поговорим о том, какой элемент самый распространённый во вселенной.
Водород
Оказывается этот химический элемент самый лёгкий в мире. Кроме тго, его одноатомная форма составляет примерно 87% всего состава вселенной. Помимо того, он содержится в большинстве молекулярных соединений. Даже в воде, или, к примеру, он является частью органических веществ. Вдобавок водород выступает особенно важной составляющей частью кислотно-основных реакций.
Кроме того, элемент растворим в большинстве металлах. Что интересно, водород не обладает запахом, цветом и вкусом.
Водород
В процессе изучения, учёные называли водород горючим газом.
Как только не определяли его. В своё время он носил имя рождающий воду, а затем водотворное вещество.
Лишь в 1824 году ему присвоили название водород.
Во вселенной водород входит в состав 88,6% всех атомов. Остальное в большем количестве составляет гелий. И лишь малая часть это прочие элементы.
Следственно, звёзды и другие газы имеют в своём составе в основном водород.
Кстати, опять же он имеется и в звёздных температурах. Однако в виде плазмы. А в космическом пространстве он представлен в виде молекул, атомов и ионов. Интересно, что водород способен формировать молекулярные облака.
Молекулярное облако Ориона
Характеристика водорода
Водород уникальный элемент, так как не имеет нейтрон. Он содержит лишь один протон и электрон.
Как указывалось, это самый лёгкий газ. Важно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость. На это не влияет даже температура.
Теплопроводность водорода одна из высоких среди всех газов.
Помимо всего прочего, он хорошо растворим в металлах, что влияет на его способность диффундировать через них. Иногда процесс приводит к разрушению. К примеру, взаимодействие водорода и углерода. В этом случае происходит декарбонизация.
Появление водорода
Возник во вселенной после Большого взрыва. Как и все химические элементы. По теории, в первые микросекунды после взрыва температура вселенной была выше 100 млрд градусов. Что образовало связь трёх кварков. В свою очередь, эта взаимодействие создало протон. Таким образом, возникло ядро атома водорода. В процессе расширения температура упала, и кварки образовали протоны и нейтроны. Так, на самом деле, возник водород.
Связь трёх кварков
Гелий
В промежутке от 1 до 100 секунд после образования вселенной часть протонов и нейтронов соединилась. Тем самым образовав другой элемент-гелий.
В дальнейшем расширение пространства и как следствие снижение температуры приостановило соединительные реакции. Что важно, они вновь запустились внутри звёзд. Так образовались атомы других химических элементов.
В результате получается, что водород и гелий являются основными двигателями образования остальных элементов.
Гелий
Гелий вообще является вторым по распространённости элементом во вселенной. Его доля составляет 11,3% всего космического пространства.
Свойства гелия
Он, так же как и водород, не имеет запаха, цвета и вкуса. Вдобавок, это второй по лёгкости газ. Но его температура кипения самая низкая из всех известных.
Гелий — это инертный, нетоксичный и одноатомный газ. Теплопроводность его высокая. По этой характеристике он вновь стоит на втором месте после водорода.
Добыча гелия осуществляется методом разделения при низкой температуре.
Интересно, что раньше гелий считали металлом. Но в процессе изучения определили, что это газ. При том, основной в составе вселенной.
Применение гелия
Все элементы на Земле, за исключением водорода и гелия, породила миллиарды лет назад алхимия звезд, часть которых является ныне неприметными белыми карликами где-то на другой стороне Млечного Пути. Азот наших ДНК, кальций наших зубов, железо нашей крови, углерод наших яблочных пирогов созданы в недрах сжимающихся звезд.
Мы сотворены из звездного вещества.
Карл Саган
Применение элементов
Человечество научилось добывать и применять с пользой для себя химические элементы. Так водород и гелий применяют во многих сферах деятельности. Например в:
- пищевой промышленности;
- металлургии;
- химической промышленности;
- нефтепереработке;
- производстве электроники;
- косметической промышленности;
- геологии;
- даже в военной сфере и др.
Как видно, эти элементы играют важную роль в жизни вселенной. Очевидно, само наше существование напрямую зависит от них. Мы знаем, что ежеминутно происходит рост и движение вселенной. И несмотря на то, что они по отдельности небольшие, все вокруг основано из этих элементов.
Поистине, водород и гелий, также как другие химические элементы, уникальны и удивительны. Пожалуй с этим невозможно поспорить.
Источник
Урок 17 Бесплатно Водород
На этом уроке мы поговорю о водороде – химическом элементе и простом веществе.
Вы узнаете о его роли в космосе и в нашей жизни, о том, почему люди отказались использовать водород в дирижаблях, можно ли бензобак заменить на водородобак и другие интересные факты.
Химический элемент водород в космосе и на Земле
Если взглянуть на периодическую систему химических элементов, то мы увидим, что на первом месте в ней находится водород Н.
Что такое водород? Это самый простой химический элемент.
Ядро его атома представляет собой один-единственный протон.
Объединившись с электроном, он образует атом водорода.
Именно по причине этой простоты водород составляет 89 % всех атомов вселенной.
В недрах Солнца постоянно происходит термоядерный синтез – превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия Не.
Этот процесс протекает в несколько стадий и при таких температурах и давлениях, которые невозможно вообразить человеку.
Энергии в этой реакции образуется в 20 млн раз больше, чем при сгорании каменного угля. Это и является основным источником всей энергии, которую излучает Солнце!
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
На водород приходится основная часть межзвездной среды и газовых туманностей.
Он образует атмосферы и тела планет-гигантов: Юпитера, Урана, Сатурна, Нептуна.
В виде плазмы водород составляет около 98 % массы большинства звезд.
Конечно, есть звезды особого типа, например, нейтронные, но это уже не химия.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Кроме синтеза гелия, в звездах происходит также синтез более тяжелых элементов, но это даёт энергии намного меньше за счёт гораздо меньшего количества таких реакций.
На Земле также много водорода. На его долю приходится около 17 % литосферы, в океанах водорода около 1,1 %.
В свободном виде водород встречается крайне редко: в атмосфере его всего 0,00001 %.
Это связано с его очень большой химической активностью. Он легко вступает в химические реакции, а также, попадая в атмосферу в свободном виде, очень легко улетучивается в космос!
Достаточно много водорода содержится в органических веществах: как в живых организмах, так и в продуктах их распада (например, в нефти).
Химический элемент № 1 представлен атомами трех изотопов:
протий 1 Н — легкий водород
дейтерий 2 Н — тяжелый водород
тритий 3 Н или T – сверхтяжелый водород
На 6800 атомов протия в природе приходится 1 атом тяжелого водорода 2 Н – дейтерия. Тритий 3 Н, или T – сверхтяжелый водород; встречается еще реже, но в природе не является какой-то исключительной редкостью.
Этот атом состоит из одного протона и двух нейтронов.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Интересен факт, что в Северном полушарии содержание в атмосфере водорода выше, чем в Южном.
Это связано с тем, что здесь сильно развиты промышленность и транспорт, непременным результатом работы которых является изменение химического состава окружающей среды.
Такой атом очень неустойчивый, и поэтому тритий радиоактивен.
Ядро атома трития распадается с излучением электрона, который способен вызвать свечение люминофоров, поэтому тритий используется в брелках, которые светятся в темноте.
С радиоактивностью трития связаны определенные предрассудки.
Однако бета-излучение (которое излучает тритий) не проходит даже через стекло или пластмассу.
На ускорителях частиц (аппаратах, работающих по принципу всем известного большого адронного коллайдера) учёные получили изотопы водорода с массовыми числами 4, 5, 6 и 7, но эти атомы существует всего лишь несколько наносекунд.
Изотопам водорода дали свои собственные названия из-за того, что массы их атомов отличаются значительно: в 2 и в 3 раза, а с этим связано значительное различие даже в физических свойствах простых веществ и соединений этих изотопов.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Учёные отдельно изучали свойства тяжелой воды (D2O) — такой воды, в которой присутствует только дейтерий.
Получают тяжелую воду с помощью многократного электролиза обычной воды, когда, в первую очередь, разлагается вода, содержащая протий, и остаток постепенно обогащается тяжелой водой.
Тяжелая вода внешне выглядит абсолютно также, но имеет слабый сладковатый вкус!
А также у неё температура плавления почти 4 градуса. Казалось бы, разница небольшая, но в химии это существенно.
Также у обычной воды максимальная плотность достигается при +4 °С, а у тяжелой – при +11,6 °С.
Согласитесь, эта разница уже весьма значительна даже на первый взгляд, а не только для химиков.
Некоторая информация о водороде как о химическом элементе представлена в таблице:
Положение в периодической системе
№ 1
1 период
1 группа
H
Hydrogenium
«рождающий воду»
1
+1, 0, –1
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Водород как простое вещество
Водород Н – самый легкий из всех газов!
Свойства водорода Н:
- малорастворим в воде
- обладает наибольшей скоростью диффузии среди всех газообразных веществ, т.е. его молекулы быстрее любых иных распространяются в среде другого вещества, будь то керамика или сталь, а также легко проходят почти через любые перегородки
- температуры плавления и кипения водорода очень низки, поэтому получение и хранение жидкого водорода связано с множеством трудностей
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Впервые жидкий водород был получен профессором химии Лондонского университета Джеймсом Дьюаром в 1898 г.
Через год последовал новый триумф: был получен твердый водород.
В одной из своих работ Дьюар писал: «Если жидкий водород налить в сосуд с двойными стенками, пространство между которыми наполнено воздухом, то последний немедленно замерзает, и таким образом водород сам себя окружает сильной пустотой».
В наше время такие сосуды называют сосудами Дьюара и широко используют для хранения и переноски жидких газов.
Интересно, что для получения твердого водорода сосуд с жидким водородом был помещен в сосуд с жидким воздухом, а пары водорода были откачаны насосом.
Когда давление достаточно снизилось, жидкий водород превратился в прозрачную массу.
Жидкий и твердый водород получают в земных условиях с огромным трудом, но для вселенной это вполне обычные состояния этого вещества! Ученые располагают сведениями о том, что под атмосферой главного гиганта Солнечной системы, Юпитера, находится океан жидкого водорода глубиной много тысяч километров, а под ним ядро, состоящее из твёрдого водорода!
Водород – самый легкий газ, а жидкий водород – самая легкая жидкость: её плотность составляет 0,07 г/см3, это в 14 раз легче воды.
Сравните: литр воды весит 1 кг, а литр жидкого водорода всего 70 граммов!
Из-за крайне малого размера атома водорода он легко растворяется в металлах.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
В 1934 году учёные изучали свойства твёрдого водорода и предположили, что при высоких давлениях твёрдый водород может перейти в металлическое состояние.
И вот совсем недавно, в январе 2017 года, водород в виде стабильного металла был получен!
И хотя был получен образец размером несколько микрометров (микрометр – 10 -6 метра, или тысячная доля миллиметра), это открывает огромные перспективы: металлический водород становится сверхпроводником уже при –58 °С, а такие температуры уже существуют на Земле в естественных условиях (например, на Северном полюсе и даже в северных регионах России).
Сверхпроводник – металл, который теряет всё внутреннее электрическое сопротивление, благодаря чему способен передавать электричество на любые расстояния без потерь, а это было бы очень и очень полезно для техники.
Водород – немного парадоксальное вещество.
Он достаточно химически активен, но в то же время его молекула (H2) очень прочная, и для начала реакции требуется затратить энергию. Однако в ходе большинства реакций с участием водорода эта энергия возвращается с лихвой.
Из-за прочности молекулы водорода при обычных условиях (без дополнительных внешних воздействий) он реагирует только со щелочными металлами и со фтором.
Фтор так вообще выступает в роли великого разрушителя – крушит всё, что попадается на его пути.
Название «фтор» так и переводится с греческого – «разрушающий».
Но мы о водороде.
С другими простыми или сложными веществами водород реагирует только при каком-либо воздействии:
1) С оксидами металлов – при нагревании:
Реакции такого типа используются для получения металлов из оксидов в лабораторных условиях. Для промышленного производства этот способ достаточно дорогой, гораздо дешевле использовать уголь.
2) С кислородом – при пропускании искры:
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Смесь водорода и кислорода в объемном отношении 2 : 1 называется «гремучий газ». Сила его взрыва очень велика.
Но водород легко взрывается не только в смеси с кислородом, но и в смеси с воздухом.
Добавьте сюда тот факт, что из-за малого размера своего атома водород способен в буквальном смысле проходить сквозь стены. Запомните, что помещения, где хранятся баллоны с водородом или кислотные аккумуляторы, необходимо проветривать, поскольку в них может накапливаться водород!
При хранении кислотного аккумулятора (когда он не в работе) в нём медленно протекает процесс растворения свинца Pb (катод) и оксида свинца PbO2 (анод) в серной кислоте H2SO4, и одним из продуктов этих реакций является водород.
Опасность этого процесса состоит в том, что водород не имеет ни вкуса, ни запаха.
Быстро определить его наличие в воздухе можно только с помощью спички, но… если водород есть, то определяющий, к сожалению, может об этом и не узнать. 
3) С хлором водород реагирует при воздействии света:
Реакция интересна тем, что смесь водорода и хлора может храниться бесконечно долго, но только в темноте.
Энергии обычного света вполне достаточно для начала реакции. Этот опыт часто демонстрируют в лабораториях.
В два цилиндра набирают водород и хлор. В темноте цилиндры объединяют, сматывают изолентой и обматывают непрозрачной чёрной тканью. Выносят на свет и снимают ткань с помощью привязанной нити.
Достаточно только немного снять ткань, чтобы немедленно произошёл взрыв.
От стеклянных цилиндров в данном случае остаются только осколки, которые приходится собирать за много метров вокруг.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Применение водорода
Герой одного из романов Жюля Верна, Сайрус Смит, говорил: «. наступит день, и вода заменит топливо; водород и кислород, из которых она состоит, будут применяться и раздельно: они окажутся таким неисчерпаемым и таким мощным источником тепла и света, что углю до них далеко». Если будущее ещё и не наступило, то, как видно из этой фразы, мы уже на пороге.
Однако человечество, в первую очередь, обратило внимание на легкость водорода, что неудивительно – это то его свойство, которое первым бросается в глаза.
Впервые водород был использован в 1783 году в качестве наполнителя воздушного шара.
В конце XIX века в Германии были созданы гигантские управляемые дирижабли, наполненные водородом.
Однако при этом люди не учли того, что водород очень легко соединяется с кислородом, причем для этого достаточно самой минимальной искры, которая может возникнуть даже от трения друг об друга кусков ткани (даже металла не требуется).
Из-за этого на дирижаблях произошло несколько катастроф, после чего водород перестали использовать в этом качестве.
Сейчас вместо водорода для подобных целей используют гелий. Он почти такой же легкий, но при этом абсолютно безопасный.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Раньше дирижабли использовали и как средство перемещения гражданских пассажиров, и в качестве военного летательного аппарата.
С его помощью можно было практически незаметно подлететь к противнику и скинуть бомбы.
История полетов дирижаблей в прошлом веке была очень трагичной.
Так, в апреле 1933 года в США потерпел крушение дирижабль Акрон. Это был один из самых больших и надежных на тот момент дирижаблей.
А всему причина — плохая погода.. Из за сильного ветра Акрон завалился на бок и упал в океан.
Погибло 73 человека.
Еще одна катастрофа произошла в 1930 году в Британии. Дирижабль R101 п осле сильного удара об землю загорелся и взорвался. Погибло 48 человек.
По этим причинам дирижабли в настоящее время распространения не получили.
Однако ученые всесторонне изучают вопрос использования водорода в качестве топлива.
И неудивительно, ведь это будет самое экологически чистое топливо из всех, которые можно себе представить, так как при сгорании водорода образуется вода.
Первый полёт с водородом в качестве топлива был совершен в 1988 году советским самолетом ТУ-155.
Баки самолета были заправлены жидким водородом, что представляет определенные трудности.
Температура кипения водорода составляет –253 °С, поэтому во время полёта нужна отличная теплоизоляция, система поддержания высокого давления и правильный подбор материалов, ведь водород способен проходить сквозь стены (причем в прямом смысле).
Но самое главное – водород чрезвычайно огнеопасен!
Однако количество энергии от сгорания водорода в три раза больше, чем от сгорания керосина; при его горении образуется вода, что не наносит никакого вреда окружающей среде.
Поэтому на данный момент в качестве топлива водород используют только для космических ракет.
Шарообразные строения, которые вы можете видеть на фотографиях космодромов, – это на самом деле хранилища сжиженных газов, в том числе водорода и кислорода.
У меня есть дополнительная информация к этой части урока!
Для газов более удобно употреблять фразу «температура сжижения», однако «температура кипения» с точки зрения химии и физики является более правильным термином.
Однако ученые не прекращают поиски способов использования водорода и в нашем повседневном транспорте.
Выяснено, что небольшая добавка водорода к бензину намного повышает энергоотдачу и, следовательно, уменьшает расход топлива и уровень загрязнения.
Топливо – далеко не единственный способ использования водорода.
Из-за своей легкости водород используют в качестве наполнителя метеорологических зондов, чтобы разместить их на определённой высоте.
Водород активно используется в органическом синтезе, например, для улучшения качества нефти, при изготовлении пластмасс.
По этому же принципу с помощью водорода из растительных масел (полиненасыщенных жирных кислот) получают твёрдые жиры (насыщенные жирные кислоты) – этот процесс используется для получения мыла.
В неорганическом синтезе из водорода получают аммиак (как вы уже знаете, из аммиака делают удобрения). И кстати, на получение аммиака уходит около 25 % всего используемого в промышленности водорода.
В некоторых случаях водородом выгоднее восстанавливать металлы из оксидов, чем углём.
Например, при выплавке железа или меди из руды используют уголь (углерод), а вот при получении тугоплавких молибдена, вольфрама, рения и им подобных используется водород.
Это используется также для того, чтобы не загрязнять металл примесью углерода.
Водород широко используют в водородной сварке – температура водородно-кислородного пламени достигает 4000 °C, а это ничем не уступает ацетиленово-кислородной дуге.
Водород в данном случае используют в тех местах, где нельзя использовать ацетилен, например, из-за экологических соображений.
Принцип здесь очень простой – аппарат производит электролиз воды, в результате которого образуется смесь кислорода и водорода в пропорции 1 : 2 – идеальной для получения максимальной температуры пламени.
Учёные ведут активные работы по получению металлического водорода. По расчётам, при определенных усилиях можно получить стабильный металлический водород, который при определенных условиях может оказаться сверхпроводником уже при комнатной температуре.
А это откроет огромные перспективы для бурного скачка в области развития транспорта и энергетики, и как следствие, всей нашей жизни.
Пройти тест и получить оценку можно после входа или регистрации
Источник