Получение водорода

Получение водорода
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]
В ограниченном масштабе применяют способ взаимодействия водяного пара с фосфором и термического разложения углеводородов:

СН4 (1000 °С) = С + 2 Н2 (выделяется в виде газа).

В некоторых случаях водород получают в результате каталитического расщепления метанола с водяным паром

СН3ОН + Н2О (250 °С) = СО2 + 3 Н2,

или в результате каталитического термического разложения аммиака

2 NH3 (950 °С) --> N2 + 3 H2.

Однако эти исходные соединения получают в больших масштабах из водорода; между тем получение из них водорода является особенно простым и может быть использовано в таких производствах, которые потребляют его в сравнительно малых количествах (менее 500 м3/сутки).
Важнейшие методы получения водорода.

1. Растворение цинка в разбавленной соляной кислоте

Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

Этот способ чаще всего применяют в лабораториях.

Вместо соляной кислоты можно также использовать разбавленную серную кислоту; однако если концентрация последней слишком высока, то выделяющийся газ легко загрязняется SO2 и H2S. При использовании не вполне чистого цинка образуются ещё и другие соединения, загрязняющие водород, например AsH3 и PH3. Их присутствие и обусловливает неприятный запах получаемого этим способом водорода.

Для очистки водород пропускают через подкисленный раствор перманганата или бихромата калия, а затем через раствор едкого кали, а также через концентрированную серную кислоту или через слой силикагеля для освобождения от влаги. Мельчайшие капельки жидкости, захваченные водородом при его получении и заключённые в пузырьках газа, лучше всего устранять при помощи фильтра из плотно спрессованной обычной или стеклянной ваты.

Если приходится пользоваться чистым цинком, то к кислоте необходимо добавить две капли платинохлористоводородной кислоты или сернокислой меди, иначе цинк не вступает в реакцию.

2. Растворение алюминия или кремния в едкой щёлочи

2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2

Si + 2 KOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2

Эти реакции применяли раньше для получения водорода в полевых условиях (для наполнения аэростатов). Для получения 1 м3 водорода (при 0 °С и 760 мм рт. ст.) требуется только 0,81 кг алюминия или 0,63 кг кремния по сравнению с 2,9 кг цинка или 2,5 кг железа.

Вместо кремния также применяют ферросилиций (кремниевый метод). Смесь ферросилиция и раствора едкого натра, введённая в употребление незадолго до первой мировой войны во французской армии под названием гидрогенита, обладает свойством после поджигания тлеть с энергичным выделением водорода по следующей реакции:

Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2.

3. Действие натрия на воду

2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2

Ввиду того, что чистый натрий реагирует в этом случае слишком энергично, его чаще вводят в реакцию в виде амальгамы натрия; этот способ применяют преимущественно для получения водорода, когда им пользуются для восстановления "in statu nascendi". Аналогично натрию с водой реагируют и остальные щелочные и щелочноземельные металлы.

4. Действие гидрида кальция на воду

СaН2 + 2 H2O = Сa(OH)2 + 2 H2

Этот метод является удобным способом получения водорода в полевых условиях. Для получения 1 м3 водорода теоретически необходимо 0,94 кг СаН2 и, кроме воды, не требуется никаких других реактивов.5. Пропускание водяного пара над раскалённым докрасна железом

4 Н2О + 3 Fe = Fe3O4 + 4 H2

При помощи этой реакции в 1783 г. Лавуазье впервые аналитически доказал состав воды. Образующийся при этой реакции оксид железа нетрудно восстановить до металлического железа, пропуская над ним генераторный газ так, что пропускание водяного пара над одним и тем же железом можно провести произвольное число раз. Этот метод долгое время имел большое промышленное значение. В небольших масштабах его применяют и в настоящее время.

6. Пропускание водяного пара над коксом.

При температуре выше 1000 °С реакция идёт главным образом по уравнению

Н2О + С = СО + Н2.

Вначале получают водяной газ, т. е. смесь водорода и монооксида углерода с примесью небольших количеств углекислого газа и азота. От углекислого газа легко освобождаются промыванием водой под давлением. Монооксид углерода и азот удаляют при помощи процесса Франка-Каро-Линде, т. е. сжижением этих примесей, что достигается охлаждением жидким воздухом до -200 °С. Следы СО удаляют, пропуская газ над нагретой натронной известью

СО + NaOH = HCOONa - формиат натрия.

Этот метод даёт очень чистый водород, который используют, например, для гидрогенизации жиров.

Чаще, однако, водяной газ в смеси с парами воды при температуре 400 °С пропускают над соответствующими катализаторами, например над оксидом железа или кобальта (контактный способ получения водяного газа). В этом случае СО реагирует с водой по уравнению

СО + Н2Опар = СО2 + Н2 ("конверсия СО").

Образующийся при этом СО2 поглощается водой (под давлением). Остаток монооксида углерода (~1 об. %) вымывают аммиачным раствором однохлористой меди. Применяемый в этом способе водяной газ получают пропусканием водяного пара над раскалённым коксом. В последнее время всё больше используют взаимодействие водяного пара с пылевидным углём (превращение угольной пыли в газы). Полученный таким способом водяной газ содержит обычно большое количество водорода. Выделяемый из водяного газа водород (содержащий азот) применяют главным образом для синтеза аммиака и гидрирования угля.

7. Фракционное сжиженнее коксового газа.

Подобно получению из водяного газа, водород можно получать фракционным сжижением коксового газа, основной составной частью которого является водород.

Сначала коксовый газ, из которого предварительно удаляют серу, очищают от СО2 промыванием водой под давлением с последующей обработкой раствором едкого натра. Затем постепенно освобождают от остальных примесей ступенчатой конденсацией, проводимой до тех пор, пока не остаётся только водород; от других примесей его очищают промыванием сильно охлаждённым жидким азотом. Этот метод применяют главным образом, чтобы получить водород для синтеза аммиака.

8. Взаимодействие метана с водяным паром (разложение метана).

Метан взаимодействует с водяным паром в присутствии соответствующих катализаторов при нагревании (1100 °С) по уравнению

СН4 + Н2Опар + 204 кДж (при постоянном давлении).

Необходимое для реакции тепло следует подводить или извне, или применяя "внутреннее сгорание", т. е. подмешивая воздух или кислород таким образом, чтобы часть метана сгорала до диоксида углерода

СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2Опар + 802 кДж (при постоянном давлении).

При этом соотношение компонентов выбирают с таким расчётом, чтобы реакция в целом была экзотермичной

12 СН4 + 5 Н2Опар + 5 О2 = 29 Н2 + 9 СО + 3 СО2 + 85,3 кДж.

Из монооксида углерода посредством "конверсии СО" также получают водород. Удаление диоксида углерода производят вымыванием водой под давлением. Получаемый методом разложения метана водород используют главным образом при синтезе аммиака и гидрировании угля.

9. Взаимодействие водяного пара с фосфором (фиолетовым).

2 Р + 8 Н2О = 2 Н3РО4 + 5 Н2

Обычно процесс проводят таким образом: пары фосфора, получающиеся при восстановлении фосфата кальция в электрической печи, пропускают вместе с водяным паром над катализатором при 400-600 °С (с повышением температуры равновесие данной реакции смещается влево). Взаимодействие образовавшейся вначале Н3РО4 с фосфором с образованием Н3РО3 и РН3 предотвращают быстрым охлаждением продуктов реакции (закалка). Этот метод применяют прежде всего, если водород идёт для синтеза аммиака, который затем перерабатывают на важное, не содержащее примесей удобрение - аммофос (смесь гидро- и дигидрофосфата аммония).

10. Электролитическое разложение воды.

2 H2O = 2 H2 + O2

Чистая вода практически не проводит тока, поэтому к ней прибавляются электролиты (обычно КОН). При электролизе водород выделяется на катоде. На аноде выделяется эквивалентное количество кислорода, который, следовательно, в этом методе является побочным продуктом.

Получающийся при электролизе водород очень чист, если не считать примеси небольших количеств кислорода, который легко удалить пропусканием газа над подходящими катализаторами, например над слегка нагретым палладированным асбестом. Поэтому его используют как для гидрогенизации жиров, так и для других процессов каталитического гидрирования. Водород, получаемый этим методом довольно дорог.
Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта [Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Вопросы медицинской элементологии
г. Харьков
Водород и вода
заказ цветов петербург

Если приходится пользоваться чистым цинком, то к кислоте необходимо добавить две капли платинохлористоводородной кислоты или сернокислой меди, иначе цинк не вступает в реакцию.
2. Растворение алюминия или кремния в едкой щёлочи
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2
Si + 2 KOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2.
Эти реакции применяли раньше для получения водорода в полевых условиях (для наполнения аэростатов). Для получения 1 м3 водорода (при 0 °С и 760 мм рт. ст.) требуется только 0,81 кг алюминия или 0,63 кг кремния по сравнению с 2,9 кг цинка или 2,5 кг железа.
Вместо кремния также применяют ферросилиций (кремниевый метод). Смесь ферросилиция и раствора едкого натра, введённая в употребление незадолго до первой мировой войны во французской армии под названием гидрогенита, обладает свойством после поджигания тлеть с энергичным выделением водорода по следующей реакции:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2.
3. Действие натрия на воду
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2.
Ввиду того, что чистый натрий реагирует в этом случае слишком энергично, его чаще вводят в реакцию в виде амальгамы натрия; этот способ применяют преимущественно для получения водорода, когда им пользуются для восстановления “in statu nascendi”. Аналогично натрию с водой реагируют и остальные щелочные и щелочноземельные металлы.
4. Действие гидрида кальция на воду
СaН2 + 2 H2O = Сa(OH)2 + 2 H2.
Этот метод является удобным способом получения водорода в полевых условиях. Для получения 1 м3 водорода теоретически необходимо 0,94 кг СаН2 и, кроме воды, не требуется никаких других реактивов.
5. Пропускание водяного пара над раскалённым докрасна железом
4 Н2О + 3 Fe = Fe3O4 + 4 H2.
При помощи этой реакции в 1783 г. Лавуазье впервые аналитически доказал состав воды. Образующийся при этой реакции оксид железа нетрудно восстановить до металлического железа, пропуская над ним генераторный газ так, что пропускание водяного пара над одним и тем же железом можно провести произвольное число раз. Этот метод долгое время имел большое промышленное значение. В небольших масштабах его применяют и в настоящее время.
6. Пропускание водяного пара над коксом.
При температуре выше 1000 °С реакция идёт главным образом по уравнению
Н2О + С = СО + Н2.
Вначале получают водяной газ, т. е. смесь водорода и монооксида углерода с примесью небольших количеств углекислого газа и азота. От углекислого газа легко освобождаются промыванием водой под давлением. Монооксид углерода и азот удаляют при помощи процесса ФранкаКароЛинде, т. е. сжижением этих примесей, что достигается охлаждением жидким воздухом до 200 °С. Следы СО удаляют, пропуская газ над нагретой натронной известью
СО + NaOH = HCOONa — формиат натрия.
Этот метод даёт очень чистый водород, который используют, например, для гидрогенизации жиров.

Листать страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Be systematic and study all that you need to beat the casino with free black jack. ; Ball tripping belongs to the set of the roulette scams, which are still applied

If it happens to to use the чистым zinc then to acid necessary to add two dripped the платинохлористоводородной of the acid or сернокислой honeys, otherwise zinc does not enter in reaction.
2. Dissolution aluminum or silicon in acerbic alkali
2 Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2?
Si + 2 KOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2?.
These reactions used earlier for reception of the hydrogen in field condition (for filling aerostat). For reception 1 m3 hydrogen (under 0 С and 760 mms rt. cl.) is required only 0,81 kgs aluminum or 0,63 kgs silicon in contrast with 2,9 kgs zinc or 2,5 kgs ferric.
Instead of silicon also use the ферросилиций (the silicon method). The Mixture ферросилиция and solution acerbic wax, carried in use shortly before the first world war in french army under name гидрогенита, possesses the characteristic after поджигания smoulder with eager separation of the hydrogen on the following reaction:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2.
3. Action sodium on water
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2?.
Whereas, clean sodium s in this case too energetically, his(its) more often carry in reaction in the manner of amalgams sodium; this way use for reception of the hydrogen mainly, when they use for recovering in statu nascendi . Similarly sodium with water and rest alkaline and щелочноземельные metals.
4. The Action гидрида calcium on water SAN2 + 2 H2O = Sa(OH)2 + 2 H2?.
This method is a suitable way of the reception of the hydrogen in field condition. For reception 1 m3 hydrogen theoretically necessary 0,94 kgs SAN2 and, except water, is not required no other reagent.
5. The Drive water pair on red-hot iron 4 N2O + 3 Fe = Fe3O4 + 4 H2?.
With the help of this reactions in 1783 Lavuazie for the first time has analytically proved;proven the composition of water. Forming under this reactions oxides ferric not difficult to restore before metallic ferric, missing on him генераторный gas so that drive water pair on one and same iron possible to conduct the free number once. This method for a long time had big industrial importance. In small scale his(its) use and at present.
6. The Drive water pair on coke.
At the temperature above 1000 With reaction goes mainly on equation N2O + With = WITH + N2.
In the beginning get the water gas, t. e. mixture of the hydrogen and монооксида carbon with admixture of the small quantities of the carbon dioxide and nitrogen. From carbon dioxide are easy freed by washing by water under pressure. Monooksid carbon and nitrogen delete at process of the Franc?The Punishment?Linde, t. e. liquefaction of these admixtures that is reached by cooling by fluid air before ?200 С. The Traces WITH delete, missing gas on heated натронной by lime WITH + NaOH = HCOONa формиат sodium.
This method gives very clean hydrogen, which use, for instance, for гидрогенизации fat.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

ВОДОРОД

Н (лат. hydrogenium),
самый легкий газообразный химический элемент - член IA подгруппы периодической системы элементов, иногда его относят к VIIA подгруппе. В земной атмосфере водород в несвязанном состоянии существует только доли минуты, его количество составляет 1-2 части на 1 500 000 частей воздуха. Он выделяется обычно с другими газами при извержениях вулканов, из нефтяных скважин и в местах разложения больших количеств органических веществ. Водород соединяется с углеродом и(или) кислородом в органическом веществе типа углеводов, углеводородов, жиров и животных белков. В гидросфере водород входит в состав воды - наиболее распространенного соединения на Земле. В породах, грунтах, почвах и других частях земной коры водород соединяется с кислородом, образуя воду и гидроксид-ион OH-. Водород составляет 16% всех атомов земной коры, но по массе лишь около 1%, так как он в 16 раз легче кислорода. Масса Солнца и звезд на 70% состоит из водородной плазмы: в космосе это самый распространенный элемент. Концентрация водорода в атмосфере Земли возрастает с высотой благодаря его низкой плотности и способности подниматься на большие высоты. Обнаруженные на поверхности Земли метеориты содержат 6-10 атомов водорода на 100 атомов кремния.
Историческая справка. Еще немецкий врач и естествоиспытатель Парацельс в 16 в. установил горючесть водорода. В 1700 Н.Лемери обнаружил, что газ, выделяющийся при действии серной кислоты на железо, взрывается на воздухе. Водород как элемент идентифицировал Г.Кавендиш в 1766 и назвал его "горючим воздухом", а в 1781 он доказал, что вода - это продукт его взаимодействия с кислородом. Латинское hydrogenium, которое происходит от греческого сочетания "рождающий воду", было присвоено этому элементу А.Лавуазье.
Общая характеристика водорода. Водород - это первый элемент в периодической системе элементов; его атом состоит из одного протона и вращающегося вокруг него одного электрона
(см. также ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЭЛЕМЕНТОВ).
Один из 5000 атомов водорода отличается наличием в ядре одного нейтрона, увеличивающего массу ядра с 1 до 2. Этот изотоп водорода называют дейтерием 21H или 21D. Другой, более редкий изотоп водорода содержит два нейтрона в ядре и называется тритием 31H или 31T. Тритий радиоактивен и распадается с выделением гелия и электронов. Ядра различных изотопов водорода различаются спинами протонов. Водород может быть получен а) действием активного металла на воду, б) действием кислот на определенные металлы, в) действием оснований на кремний и некоторые амфотерные металлы, г) действием перегретого пара на уголь и метан, а также на железо, д) электролитическим разложением воды и термическим разложением углеводородов. Химическая активность водорода определяется его способностью отдавать электрон другому атому или обобществлять его почти поровну с другим элементами при образовании химической связи либо присоединять электрон другого элемента в химическом соединении, называемом гидридом. Водород, производимый промышленностью, в огромных количествах расходуют на синтез аммиака, азотной кислоты, гидридов металлов. Пищевая промышленность применяет водород для гидрирования (гидрогенизации) жидких растительных масел в твердые жиры (например, маргарин). При гидрировании насыщенные органические масла, содержащие двойные связи между углеродными атомами, превращаются в насыщенные, имеющие одинарные углерод-углеродные связи. Высокочистый (99,9998%) жидкий водород используется в космических ракетах в качестве высокоэффективного горючего.
Физические свойства. Для сжижения и затвердевания водорода требуются очень низкие температуры и высокое давление (см. таблицу свойств). В нормальных условиях водород - бесцветный газ, без запаха и вкуса, очень легкий: 1 л водорода при 0° C и атмосферном давлении имеет массу 0,08987 г (ср. плотность воздуха и гелия 1,2929 и 0,1785 г/л соответственно; поэтому воздушный шар, наполненный гелием и имеющий такую же подъемную силу, как и воздушный шар с водородом, должен иметь на 8% больший объем). В таблице приведены некоторые физические и термодинамические свойства водорода. СВОЙСТВА ОБЫЧНОГО ВОДОРОДА
(при 273,16 К, или 0° С)
Атомный номер 1 Атомная масса 11Н 1,00797 Плотность, г/л
при нормальном давлении 0,08987 при 2,5*10 5 атм 0,66 при 2,7*10 18 атм 1,12*10 7

Ковалентный радиус, 0,74 Температура плавления, ° С -259,14 Температура кипения, ° С -252,5 Критическая температура, ° С -239,92 (33,24 K) Критическое давление, атм 12,8 (12,80 K) Теплоемкость, Дж/(мольЧK) 28,8 (H2) Растворимость
в воде, объем/100 объемов H2O (при стандартных условиях) 2,148 в бензоле, мл/г (35,2° С, 150,2 атм) 11,77 в аммиаке, мл/г (25° С) при 50 атм 4,47 при 1000 атм 79,25

Степени окисления -1, +1
Строение атома. Обычный водородный атом (протий) состоит из двух фундаментальных частиц (протона и электрона) и имеет атомную массу 1. Из-за огромной скорости движения электрона (2,25 км/с или 7*1015 об./с) и его дуалистической корпускулярно-волновой природы невозможно точно установить координату (положение) электрона в любой данный момент времени, но имеются некоторые области высокой вероятности нахождения электрона, и они определяют размеры атома. Большинство химических и физических свойств водорода, особенно относящихся к возбуждению (поглощению энергии), точно предсказываются математически (см. СПЕКТРОСКОПИЯ). Водород сходен со щелочными металлами в том, что все эти элементы способны отдавать электрон атому-акцептору для образования химической связи, которая может изменяться от частично ионной (переход электрона) до ковалентной (общая электронная пара). С сильным акцептором электронов водород образует положительный ион Н+, т.е. протон. На электронной орбите атома водорода могут находиться 2 электрона, поэтому водород способен также принимать электрон, образуя отрицательный ион Н-, гидрид-ион, и это роднит водород с галогенами, для которых характерно принятие электрона с образованием отрицательного галогенид-иона типа Cl-. Дуализм водорода находит отражение в том, что в периодической таблице элементов его располагают в IA подгруппе (щелочные металлы), а иногда - в VIIA подгруппе (галогены) (см. также ХИМИЯ).
Химические свойства. Химические свойства водорода определяются его единственным электроном. Количество энергии, необходимое для отрыва этого электрона, больше, чем может предоставить любой известный химический окислитель. Поэтому химическая связь водорода с другими атомами ближе к ковалентной, чем к ионной. Чисто ковалентная связь возникает при образовании молекулы водорода: H + H H2
При образовании одного моля (т.е. 2 г) H2 выделяется 434 кДж. Даже при 3000 K степень диссоциации водорода очень невелика и равна 9,03%, при 5000 K достигает 94% и лишь при 10000 K диссоциация становится полной. При образовании двух молей (36 г) воды из атомарного водорода и кислорода (4H + O2 -> 2H2O) выделяется более 1250 кДж и температура достигает 3000-4000° C, тогда как при сгорании молекулярного водорода (2H2 + O2 -> 2H2O) выделяется всего 285,8 кДж и температура пламени достигает лишь 2500° C. При комнатной температуре водород менее реакционноспособен. Для инициирования большинства реакций необходимо разорвать или ослабить прочную связь H-H, израсходовав много энергии. Скорость реакций водорода возрастает с использованием катализатора (металлы платиновой группы, оксиды переходных или тяжелых металлов) и методов возбуждения молекулы (свет, электрический разряд, электрическая дуга, высокие температуры). В таких условиях водород реагирует практически с любым элементом, кроме благородных газов. Активные щелочные и щелочноземельные элементы (например, литий и кальций) реагируют с водородом, являясь донорами электронов и образуя соединения, называемые солевыми гидридами (2Li + H2 -> 2LiH; Ca + H2 -> CaH2).
Вообще гидридами называются соединения, содержащие водород. Широкое разнообразие свойств таких соединений (в зависимости от атома, связанного с водородом) объясняется возможностями водорода проявлять заряд от -1 до практически +1. Это отчетливо проявляется в сходстве LiH и CaH2 и солей типа NaCl и CaCl2. Считается, что в гидридах водород заряжен отрицательно (Н-); такой ион является восстановителем в кислой водной среде: 2H- H2 + 2e- + 2,25B. Ион H- способен восстанавливать протон воды H+ до газообразного водорода: H- + H2O (r) H2 + OH-.
Соединения водорода с бором - бороводороды (борогидриды) - представляют необычный класс веществ, называемых боранами. Простейшим представителем их является BH3, существующий только в устойчивой форме диборана B2H6. Соединения с большим количеством атомов бора получают разными способами. Известны, например, тетраборан B4H10, стабильный пентаборан B5H9 и нестабильный пентаборан B5H11, гексаборан B6H10, декаборан B10H14. Диборан может быть получен из H2 и BCl3 через промежуточное соединение B2H5Cl, которое при 0° C диспропорционирует до B2H6, а также взаимодействием LiH или литийалюминийгидрида LiAlH4 c BCl3. В литийалюминийгидриде (комплексном соединении - солевом гидриде) четыре атома водорода образуют ковалентные связи с Al, но имеется ионная связь Li+ с [[AlH4]]-. Другим примером водородсодержащего иона является борогидрид-ион BH4-. Ниже приведена приблизительная классификация гидридов по их свойствам в соответствии с положением элементов в периодической системе элементов. Гидриды переходных металлов называются металлическими или промежуточными и часто не образуют стехиометрических соединений, т.е. отношение атомов водорода к металлу не выражается целым числом, например, гидрид ванадия VH0,6 и гидрид тория ThH3,1. Металлы платиновой группы (Ru, Rh, Pd, Os, Ir и Pt) активно поглощают водород и служат эффективными катализаторами реакций гидрирования (например, гидрогенизации жидких масел с образованием жиров, конверсии азота в аммиак, синтеза метанола CH3OH из CO). Гидриды Be, Mg, Al и подгрупп Cu, Zn, Ga - полярные, термически нестабильные.

Неметаллы образуют летучие гидриды общей формулы MHx (х - целое число) с относительно низкой температурой кипения и высоким давлением паров. Эти гидриды существенно отличаются от солевых гидридов, в которых водород имеет более отрицательный заряд. У летучих гидридов (например, углеводородов) преобладает ковалентная связь между неметаллами и водородом. По мере усиления неметаллического характера образуются соединения с частично ионной связью, например H+Cl-, (H2)2+O2-, N3-(H3)3+. Отдельные примеры образования различных гидридов приведены ниже (в скобках указана теплота образования гидрида):

Изомерия и изотопы водорода. Атомы изотопов водорода непохожи. Обычный водород, протий, всегда представляет собой протон, вокруг которого вращается один электрон, находящийся от протона на огромном расстоянии (относительно размеров протона). Обе частицы обладают спином, поэтому атомы водорода могут различаться либо спином электрона, либо спином протона, либо и тем, и другим. Водородные атомы, различающиеся спином протона или электрона, называются изомерами. Комбинация двух атомов с параллельными спинами приводит к образованию молекулы "ортоводорода", а с противоположными спинами протонов - к молекуле "параводорода". Химически обе молекулы идентичны. Ортоводород имеет очень слабый магнитный момент. При комнатной или повышенной температуре оба изомера, ортоводород и параводород, находятся обычно в равновесии в соотношении 3:1. При охлаждении до 20 K (-253° C) содержание параводорода возрастает до 99%, так как он более стабилен. При сжижении методами промышленной очистки ортоформа переходит в параформу с выделением теплоты, что служит причиной потерь водорода от испарения. Скорость конверсии ортоформы в параформу возрастает в присутствии катализатора, например древесного угля, оксида никеля, оксида хрома, нанесенного на глинозем. Протий - необычный элемент, так как в ядре его нет нейтронов. Если в ядре появляется нейтрон, то такой водород называется дейтерий 21D. Элементы с одинаковым количеством протонов и электронов и разным количеством нейтронов называются изотопами. Природный водород содержит небольшую долю HD и D2. Аналогично, природная вода содержит в малой концентрации (менее 0,1%) DOH и D2O. Тяжелая вода D2O, имеющая массу больше, чем у H2O, отличается по физическим и химическим свойствам, например, плотность обычной воды 0,9982 г/мл (20° С), а тяжелой - 1,105 г/мл, температура плавления обычной воды 0,0° С, а тяжелой - 3,82° С, температура кипения - соответственно 100° С и 101,42° С. Реакции с участием D2O протекают с меньшей скоростью (например, электролиз природной воды, содержащей примесь D2O, с добавкой щелочи NaOH). Скорость электролитического разложения оксида протия H2O больше, чем D2O (с учетом постоянного роста доли D2O, подвергающейся электролизу). Благодаря близости свойств протия и дейтерия можно замещать протий на дейтерий. Такие соединения относятся к так называемым меткам. Смешивая соединения дейтерия с обычным водородсодержащим веществом, можно изучать пути, природу и механизм многих реакций. Таким методом пользуются для изучения биологических и биохимических реакций, например процессов пищеварения. Третий изотоп водорода, тритий (31T), присутствует в природе в следовых количествах. В отличие от стабильного дейтерия тритий радиоактивен и имеет период полураспада 12,26 лет. Тритий распадается до гелия (32He) с выделением b-частицы (электрона). Тритий и тритиды металлов используют для получения ядерной энергии; например, в водородной бомбе происходит следующая реакция термоядерного синтеза: 21H + 31H -> 42He + 10n + 17,6 МэВ
Получение водорода. Зачастую дальнейшее применение водорода определяется характером самого производства. В некоторых случаях, например при синтезе аммиака, небольшие количества азота в исходном водороде, конечно, не являются вредной примесью. Примесь оксида углерода(II) также не будет помехой, если водород используют как восстановитель. 1. Самое крупное производство водорода основано на каталитической конверсии углеводородов с водяным паром по схеме CnH2n + 2 + nH2O (r) nCO + (2n + 1)H2 и CnH2n + 2 + 2nH2O (r) nCO2 + (3n + 1)H2. Температура процесса зависит от состава катализатора. Известно, что температуру реакции с пропаном можно снизить до 370° С, используя в качестве катализатора боксит. До 95% производимого при этом CO расходуется при дальнейшей реакции с парами воды: H2O + CO -> CO2 + H2
2. Метод водяного газа дает значительную часть общего производства водорода. Сущность метода заключается в реакции паров воды с коксом с образованием смеси CO и H2. Реакция эндотермична (DH° = 121,8 кДж/моль), и ее проводят при 1000° С. Нагретый кокс обрабатывают паром; выделяющаяся очищенная газовая смесь содержит некоторое количество водорода, большой процент CO и небольшую примесь CO2. Для повышения выхода H2 монооксид CO удаляют дальнейшей паровой обработкой при 370° C, при этом получается больше CO2. Углекислый газ довольно легко удалить, пропуская газовую смесь через скруббер, орошаемый водой противотоком. 3. Электролиз. В электролитическом процессе водород является фактически побочным продуктом производства главных продуктов - хлора и щелочи (NaOH). Электролиз проводят в слабощелочной водной среде при 80° C и напряжении около 2В, используя железный катод и никелевый анод:

4. Железо-паровой метод, по которому пар при 500-1000° C пропускают над железом: 3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2 + 160,67 кДж. Получаемый этим методом водород обычно используют для гидрогенизации жиров и масел. Состав оксида железа зависит от температуры процесса; при <560° C преобладает Fe3O4, выше 560° С возрастает доля FeO. Небольшую примесь CO удаляют, пропуская нагретую смесь H2 + CO над катализатором. При этом CO превращается в метан СH4. 5. Водород как побочный продукт получается при частичном окислении и термическом крекинге углеводородов в процессе производства сажи: CnH2n + 2 -> nC + (n + 1)H2
6. Следующим по объему производства является метанол-паровой метод: CH3OH + H2O -> 3H2 + CO2. Реакция эндотермична и ее проводят при ВОДОРОД260° C в обычных стальных реакторах при давлении до 20 атм. 7. Каталитическое разложение аммиака: 2NH3 -><- N2 + 3H2
Реакция обратима. При небольших потребностях в водороде этот процесс неэкономичен. Существуют также разнообразные способы получения водорода, которые, хотя и не имеют большого промышленного значения, в некоторых случаях могут оказаться экономически наиболее выгодными. Очень чистый водород получается при гидролизе очищенных гидридов щелочных металлов; при этом из малого количества гидрида образуется много водорода: LiH + H2O -> LiOH + H2
(Этот метод удобен при непосредственном применении получаемого водорода.) При взаимодействии кислот с активными металлами также выделяется водород, однако при этом он обычно загрязнен парами кислоты или другим газообразным продуктом, например фосфином PH3, сероводородом H2S, арсином AsH3. Наиболее активные металлы, реагируя с водой, вытесняют водород и образуют щелочной раствор: 2H2O + 2Na -> H2 + 2NaOH Распространен лабораторный метод получения H2 в аппарате Киппа по реакции цинка с соляной или серной кислотой:
Zn + 2HCl -> ZnCl2 + H2. Гидриды щелочноземельных металлов (например, CaH2), комплексные солевые гидриды (например, LiAlH4 или NaBH4) и некоторые бороводороды (например, B2H6) при реакции с водой или в процессе термической диссоциации выделяют водород. Бурый уголь и пар при высокой температуре также взаимодействуют с выделением водорода.
Очистка водорода. Степень требуемой чистоты водорода определяется его областью применения. Примесь углекислого газа удаляют вымораживанием или сжижением (например, пропуская газообразную смесь через жидкий азот). Эту же примесь можно полностью удалить барботированием через воду. CO может быть удален каталитическим превращением в CH4 или CO2 или сжижением при обработке жидким азотом. Примесь кислорода, образующаяся в процессе электролиза, удаляется в виде воды после искрового разряда.
Применение водорода. Водород применяется главным образом в химической промышленности для производства хлороводорода, аммиака, метанола и других органических соединений. Он используется при гидрогенизации масел, а также угля и нефти (для превращения низкосортных видов топлив в высококачественные). В металлургии с помощью водорода восстанавливают некоторые цветные металлы из их оксидов. Водород используют для охлаждения мощных электрогенераторов. Изотопы водорода находят применение в атомной энергетике. Водородно-кислородное пламя применяется для резки и сварки металлов.
ЛИТЕРАТУРА
Некрасов Б.В. Основы общей химии. М., 1973 Жидкий водород. М., 1980 Водород в металлах. М., 1981

<< назад вперед >>
Книги
Популярная библиотека химических элементов. В двух книгах. Книга 1. Водород - Палладий

Купить за 800 руб
Фтористый водород как реагент и среда в химических реакциях
А. А. Файнзильберг, Г. Г. Фурин
Купить за 506 руб
Водород. Параметры горения и взрыва
Б. Е. Гельфанд, О. Е. Попов, Б. Б. Чайванов
Купить за 290.5 руб

См. также в других словарях:

* ВОДОРОД — (Hydrogeium), H, первый, наиболее легкий химический элемент периодической системы, атомная масса 1,00794; газ, tкип - 252,76шC. Ядро атома водорода называют протоном. Водород входит в состав воды, живых организмов, нефти, каменного… (Современная энциклопедия)
* ВОДОРОД — (лат. Hydrogeium) - Н, химический элемент VII группы периодической системы, атомный номер 1, атомная масса 1,00794. В природе встречаются два стабильных изотопа (протий и дейтерий) и один радиоактивный (тритий). Молекула двухатомна… (Большой Энциклопедический словарь)
* водород — м хим. Wasserstoff m 1… (Большой немецко-русский и русско-немецкий словарь)
* водород — Wasserstoff… (Большой немецко-русский и русско-немецкий словарь)
* Водород — (лат. Hydrogeium) Н, химический элемент, первый по порядковому номеру в периодической системе Менделеева; атомная масса 1,00797. При обычных условиях В. газ; не имеет цвета, запаха и вкуса. Историческая справка. В трудах химиков 16 и 17 вв.… (Большая советская энциклопедия)
* Мышьяковистый водород — арсин, AsH3, бесцветный газ без запаха (примеси обычно вызывают чесночный запах), tkип 62,4°C, tпл 113,5°C. Открыт в 1775 К. В. Шееле. Чистый М. в. получают действием воды на арсенид натрия Na3As. При восстановлении растворимых в кислотах… (Большая советская энциклопедия)
* Водород — Iбесцветный газ, без вкуса и запаха, по виду не отличающийся от воздуха. Впервые замечен он был Парацельсом в первой половине XVI века; но только Лемери в конце XVII века отличил В. от обыкновенного воздуха, показав его горючесть. Более… (Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона)
* Рубеановый водород — см. Флавеановый водород.… (Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона)
* Флавеановый водород — C2H2N2S получен был впервые Гей-Люссаком (1815) прямым соединением циана с сероводородом: C2N2 + H2S C2H2N2S. Для его получения Аншютц (1889) пропускает в спирт H2S с избытком C2N2 и образующийся осадок Ф. водорода перекристаллизовывает из… (Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона)
* АТОМАРНЫЙ ВОДОРОД — , высокоактивная форма водородного газа. Образуется в смеси, в которой происходит химическая реакция (обычно при добавлении магния или цинка в разбавленную соляную кислоту, где металл выступает как сильный… (Научно-технический энциклопедический словарь)
* ВОДОРОД — (символ Н), газообразный, неметаллический элемент, впервые выделенный и идентифицированный в 1766 г. Генри КАВЕНДИШЕМ, который назвал его «горючим воздухом». Водород бесцветен и не имеет запаха, его относят вместе со щелочными металлами… (Научно-технический энциклопедический словарь)

Кремний
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]
Лишь силициды более активных металлов (в частности, Li3Si, CaSi, CaSi2, Mg2Si) разлагаются водой и разбавленными кислотами, а большинство остальных по отношению к этим реагентам очень устойчиво. Напротив, щелочами многие силициды (особенно с большим содержанием Si) довольно легко разлагаются.
Кислоты на кремний при обычных условиях не действуют (за исключением смеси НF + HNO3). Щёлочи с выделением водорода переводят его в соли кремневой кислоты (Н2SiO3):
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2.
Такая реакция протекает даже со слабыми щелочами.
Для возможности взаимодействия кремния со щелочами достаточно уже настолько ничтожных концентраций ионов ОН, что реакция медленно идёт даже с водой, содержащей только следы щелочей, извлечённых из стекла. Так как образующаяся соль очень слабой кремневой кислоты в растворе практически нацело гидролизована, концентрация ионов ОН по мере протекания реакции не уменьшается. Поэтому рассматриваемый процесс практически сводится к разложению воды кремнием, причём присутствующая в виде следов щёлочь играет роль катализатора. Для получения подобным образом 1 м3 водорода требуется затратить только 0,63 кг кремния, тогда как, напротив, железа потребовалось бы 2,5 кг (да к тому же ещё большее количество необходимой для реакции кислоты).
Очень химически активный элементарный кремний может быть получен действием при 30 С хлора (без избытка) на взвесь СаSi2 в ССI4 по реакции:
СаSi2 + Cl2 = CaCl2 + 2 Si.
Такой кремний бурно реагирует не только с водой, но и с СН3ОН.
Подобно свободному кремнию реагируют со щелочами и многие силициды, в частности силицид железа. Особенно удобна для быстрого получения водорода в полевых условиях смесь порошка высокопроцентного ферросилиция с сухими Са(ОН)2 и NaOH. При поджигании она начитает тлеть с энергичным выделением водорода по схеме:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2.
Смесь эта носит техническое название гидрогенит.
Наиболее характерным и устойчивым соединением кремния является его диоксид (SiO2), образование которого из элементов идёт с очень большим выделением тепла:
Si + O2 = SiO2 + 911 кДж.
Диоксид кремния представляет собой бесцветное, очень тугоплавкое твёрдое вещество.
Каждый атом кремния в кристаллах SiO2 тетраэдрически окружён четырьмя атомами кислорода [d(SiO) = 161 пм], а каждый атом кислорода является одновременно составной частью двух тетраэдров. Плоская схема такой полимерной структуры показана на рисунке (1.1).
Основной природной формой диоксида кремния является минерал кварц (плотность 2,65 г/см3, показатель преломления 1,55). Гораздо реже встречаются характеризующиеся несколько иными кристаллическими структурами и меньшей плотностью минералы тридимит и кристобалит. При медленном нагревании кварца сначала (573 С) происходит некоторое изменение его собственной кристаллической структуры (-кварц  -кварц), после чего он последовательно переходит в две другие формы и лишь затем плавится:
867 1470 1723
кварц  тридимит  кристобалит  жидкий SiO2.
Быстрым нагреванием можно расплавить кварц при 1610 С, а тридимит — при 1680 С. У кристобалита существует и низкотемпературная модификация (ниже 272 С), а у тридимита — даже восемь таких модификаций (все ниже 475 С). Для точки кипения диоксида кремния даётся значение 2590 С (но в высоком вакууме кремнезём заметно испаряется уже выше 1200 С). Пары диоксида кремния сильно диссоциированы по схеме:
SiO2  SiO + O

Список рефератов
Листать страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Снижение стоимости на парфюмерия и духи. Дисконтные карты. ; Новое интервью о том, как хендай туссан. Проверенный проект про то, как хендай туссан.

Only силициды more active metal (in particular, Li3Si, CaSi, CaSi2, Mg2Si) decompose water and diluted acid, but majority rest to this reagent very firm. Opposite, the alkali many силициды (particularly with big contents Si) enough easy decompose.
The Acids on silicon under usual condition do not act (with the exclusion of mixture Nf + HNO3). The Alkali with separation of the hydrogen translate him(it) in salts of the flint acid (N2sio3):
Si + 2 NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2 H2?.
Such reaction runs with weak alkali even.
For possibility of the interaction silicon with alkali it is enough already so measly concentration ion HE? that reaction slowly goes with water even, containing only traces of the alkalis, extracted from glass. Since forming salt very weak flint acid in solution has practically strained гидролизована, concentration ion HE? on measure of протекания reactions does not decrease. So considered process is practically reduced to decomposition of water silicon moreover being present in the manner of trace alkali plays the role of the catalyst. For reception by similar image 1 m3 hydrogen is required spend only 0,63 kgs silicon then, opposite, ferric took 2,5 kgs (yes additionally else greater amount required for reaction of the acid).
Very chemical active elementary silicon can be received action under 30 ?With chlorine (without excess) on взвесь Sasi2 in SSI4 on reactions:
Sasi2 + Cl2 = CaCl2 + 2 Si.
Such silicon is bored s with water not only, but also with SN3ON.
Like free silicon with alkali and many силициды, in particular силицид ferric. Particularly suitable for quick reception of the hydrogen in field condition mixture powder высокопроцентного ферросилиция with dry Sa(ON)2 and NaOH. Under поджигании she начитает to smoulder with eager separation of the hydrogen on scheme:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2?.
The Mixture this carries the technical name гидрогенит.
The most typical and the most firm join silicon is his(its) диоксид (SiO2), formation which of element goes with very big separation of the heat:
Si + O2 = SiO2 + 911 кДж.
Dioksid silicon presents itself colourless, very тугоплавкое hard material.
Each atom silicon in crystal SiO2 тетраэдрически is surrounded four atoms of the oxygen [d(SiO) = 161 pm], but each atom of the oxygen is simultaneously component part two тетраэдров. The Flat scheme such polymeric structure is shown on drawing (1.1).
The Main natural form диоксида silicon is a mineral quartz (density 2,65 g/sm3, factor of the refraction 1,55). Much less meet characterizing several other crystalline structures and smaller density minerals тридимит and кристобалит. Under slow heating the quartz first (573 ?With) occurs certain change his(its) own crystalline structure (?-quartz? ?-quartz) whereupon he consecutively moves over to two other forms and only then melts:
867 1470 1723
the quartz? тридимит? кристобалит? fluid SiO2.
Quick heating possible to melt the quartz under 1610 ?С, but тридимит under 1680 ?С. Beside кристобалита exists and низкотемпературная modification (below 272 ?With), but beside тридимита even eight such modification (all below 475 ?With). For boiling point диоксида silicon is given importance 2590 ?With (but in high vacuum silica is noticeably vaporized already above 1200 ?With). The Pair(vapour)s диоксида silicon powerfully диссоциированы on scheme:
SiO2 ? SiO + O

Кремний
Кремний – один из основных элементов земной коры (27,7 вес %).

Силициды обычно разлагаются с выделением силана:
Mg2Si + 4 H2O = 2 Mg(OH)2 + SiH4

Кремний легко растворяется в щелочах. Известна пиросмесь на основе кремния,
горящая с выделением водорода – гидрогенит:
Si + Ca(OH)2 + 2 NaOH = Na2SiO3 + CaO + 2 H2
Выделяется до 370 л водорода на 1 кг смеси.

В отличие от углерода, наиболее прочные структуры кремний образует с
кислородными мостиками.
Кристаллический кварц в воде практически не растворим (0,0005% при 250
С),
очень слабую (слабее угольной) кремниевую кислоту невозможно выделить в виде
H2SiO3 , она выпадает при подкислении растворов силикатов щелочных металлов в
виде студня xSiO2*yH2O. Широко используется как осушитель – силикагель.
Наиболее распространенное стекло варят при 14000
С:
Na2CO3 + CaCO3 + 6 SiO2 = Na2O*CaO*6SiO2 + 2 CO2 ↑
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Cr - настолько сильный восстановитель, что восстанавливает водород из воды:
2H2O + 2CrSO4= H2↑ + 2Cr(SO4)OH
ещё получим по реакции:2Cr + 3H2SO4 (разб.) = Cr2(SO4)3 + 3H2
Сульфат хрома (II) CrSO4. Белый порошок. Растворим в воде. Водный раствор обладает восстановительными свойствами, энергично поглощает кислород из воздуха. Легко окисляется .
Вытеснение малоактивных металлов из водных растворов солей.
получение CrSO4 = Cr + CuSO4 = CrSO4 + Cu.

Тоже Водород!
Олово и свинец
Sn + 2 HCl = SnCl2 + H2 ↑
Оба металла проявляют амфотерные свойства:
Pb + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Pb(OH)4] + H2 ↑

А это схема генератора.
[url=https://servimg.com/view/14768808/988][img][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

Всё хорошо с химией,но как выглядит реактор в автомобиле?, чтож – посмотрим:[img][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

[img][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

[img][Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть эту ссылку]

[url=http://www.ruclip.com/rev/%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B5%20%D1%82%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BE/]Кино про водород[/url]