Водень. Фізичні властивості. Добування
РОЗДІЛ 2 НЕМЕТАЛІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ ТА ЇХ СПОЛУКИ
ГІДРОГЕН. ВОДЕНЬ
§ 16. Водень. Фізичні властивості. Добування
Усвідомлення змісту цього параграфа дає змогу:
Характеризувати фізичні властивості, способи добування водню; складати рівняння, схеми електронного балансу відповідних хімічних реакцій.
Фізичні властивості. Водень Н2 – безбарвний газ без запаху і смаку, неотруйний, найлегший на Землі.
Мал. 19. Молекула водню: а – схема утворення зв’язку; б – модель молекули
Ковалентний неполярний
У воді водень малорозчинний: за н. у. у 100 об’ємах води розчиняється лише 2 об’єми водню (кисню за тих самих умов розчиняється 5 об’ємів).
– Поясніть причину незначної розчинності водню та кисню у воді.
Рідкий і твердий водень одержати в земних умовах дуже важко, але для інших планет це цілком звичайний його стан. Так, під атмосферою гіганта Сонячної
Добування. У лабораторії водень добувають кількома способами, передусім – реакцією металів, розташованих у витискувальному ряді до водню (цинк, залізо, магній, алюміній), з розбавленими хлоридною або сульфатною кислотами:
Збирають водень у посудину двома способами: витісненням води або повітря в пробірку дном догори.
Порівняйте способи збирання водню та кисню.
Дослід. Добудемо водень у приладі для добування газів, що складається з пробірки з газовідвідною трубкою. У пробірку помістимо 2-3 гранули цинку, наллємо 3-4 мл хлоридної кислоти, закриємо пробкою з газовідвідною трубкою, яку внесемо в порожню пробірку, закріплену в іншому штативі дном догори (мал. 20, а). Спостерігаємо, як бульбашки газу з’являються на поверхні цинку, відриваються від неї і спливають на поверхню рідини (мал. 20, б). Через деякий час пробірка в іншому штативі наповнюється воднем.
Для збирання водню витісненням води газовідвідну трубку підведемо у пробірку з водою в кристалізаторі (мал. 20, в). Спостерігаємо, як об’єм води поступово зменшується. Коли рідини в пробірці не залишиться, закриємо її отвір під водою скляною пластиною й витягнемо з води. У пробірці зібрався водень.
Іншим лабораторним способом добування водню є електроліз води:
Мал. 20. Прилад для добування та збирання водню витісненням повітря (а), взаємодія цинку з кислотою (б), збирання водню витісненням води (в)
У промисловості водень добувають кількома способами. Найдешевший з них – конверсія (перетворення) метану з водяною парою:
У зв’язку з розвитком водневої енергетики йде пошук нових джерел водню. Реальним і практично невичерпним джерелом водню є вода. Але добування водню з води потребує значних затрат енергії, що можна зменшити за допомоги каталізатора. Уже існують каталізатори на основі нікелю, що дають можливість розкладати воду на кисень і водень під дією сонячного світла, а також виділяти його з рослинної маси.
Коротко про головне
Проста речовина Гідрогену – водень Н2. Це газ без кольору, запаху, смаку, неотруйний, малорозчинний у воді, легший за повітря, плавиться і кипить за низьких температур.
У лабораторії водень добувають реакцією активних металів з розбавленими хлоридною або сульфатною кислотами, електролізом води, а збирають витісненням води або повітря у посудину дном догори. Промисловий спосіб добування водню – перетворення суміші водяної пари та метану на водень і вуглекислий газ під час нагрівання у присутності нікелевого каталізатора.
