Химичен елемент - Водород

Ф. Парацелз през 16 век за първи път е забелязал, че при потапяне на желязо в сярна киселина се отделя "горлив газ". Роберт Бойл в края на 17 век е описал действието на солната киселина върху стоманени стружки. Лемери повторил опита на Парацелз, при което установил, че отделящият се газ образува с въздуха гърмяща сме.
Водородът бил признат за елемент едва след опитите на Кавендиш, който основно изследвал неговите свойства. През 1766 година той публикувал първия си труд, в който подробно са описани изследванията му върху водорода - наричан тогава "горящ въздух". Кавендиш определил обема на водорода, който се отделя при разтваряне на еднакви количества от различни метали в киселина, определил при каква пропорция на смесване с въздуха се получава най-силен взрив, а също и относителното тегло на водорода. Отбелязва и факта, че при горенето на водорода се образува вода. на 24 юни 1783 г. Лавоазие извършил знамениетия си опит - горене на водород в кислородна атмосфера, скойто доказал състава на водата и утвърдил представата за "горящия въздух", че е химичен елемент - водород (раждащ вода).

Водородъте е най-разпространеният елемент във Вселената. Той е главната съставна част на слънчевата атмосфера (50%). Общото количество на водорода в трите части на земната кора - атмосфера, литосфера и хидросфера, е 1 тегловен процент. Това количество, изчислено в атомни проценти е 16%.
Водородът е разпространен главно в съединено състояние. Във водата се съдържат около 11 тегловни процента. ВЛиза в състава на органичните съединения, които са главна съставна част на нефта, различните природни газове и всички животински и растителни организми. В организма на възрастен човек (при общо тегло 70 кг.) се съдържат около 7 кг. водород.
В свободно състояние се съдържа във вулканичните газове и в малки количества в атмосферата - под 0,0001 %.
В промишлеността получаването на водород става по следните методи:
1) От воден газ.
2) Електролиза на вода.
3) От метални хидриди при взаимодействие с вода. (калциев хидрид).
4) Термично разлагане на метан при температура 800-1000 градуса целзи, при което се получава газова смес, съдържаща 85,4% водород.
5) Редукция на вода с метали.
6) Хидратиране на метан при висока температура (1200-1400 градуса) и катализатор. Полученият газ съдържа до 98,2% водород.
7) От коксовия газ, който съдържа около 50% водород и от газовете отделящи се при преработката на нефт.

При съеднияване на водород с кислород се отделя голямо количество топлина, около 68 килокалории/мол вода, затова пламъкът на водорода изгарящ в чист кислород, има температура до 2500 градуса Целзии. В него се топят платина, кварц, алуминиев окис, а среброто и златото кипят, като се превръщат в тежки пари. При горене на водород във въздуха се отделя същото количество топлина, но тя се разпределя между молекулите на водните пари и азота и температурата на пламъка е значително по-ниска.
Водородно-кислородния пламък се използва з аполучаване на изкуствени рубини от алуминиев окис.
Запалването на водорода под действие на гъбеста платина е първият ускорен чрез катализатор процес, който Дьобернайер е използвал в своята запалка.

Водородът се използва за редукция на метални оксиди и този метод има следните преимущества пред редукцията с въглерод или други редуктори:
- металът се получава чист, свободен от въглерод и карбиди.
- редукцията се провежда при температура по-ниска от температурата на топене на съответния метал, който се редуцира.
- металът се получава под формата на фин прах. Металите в прахообразно състояние намират голямо приложение в праховата металургия.

След като Кавендиш определя относителното тегло на водорода, се открили възможности за използване на този елемент при изследване на земната атмосфера. Първият въздушен балон, напълнен с водород излетял 1783 г.

Атомният водород, който има трайност около половин секунда и е много по-активен от молекулния, се употребява за стапяне на високотопими метали и при атомно-водородното заваряване на метали ( Т = 4000 градуса).

По-голямото от единица атомно тегло на природния водород се дължи на това, че той е смес от изотопи на водорода. Ако тези изтотопи не съществуват, тогава атомното тегло ще е 1 и звездите щяха да угаснат. С това щяха да се прекратят всички микроскопични форми на движение и животъ на озаряаните от тях планети.

източник на снимката