Неорганическая химия. Абакумова Н.А - 31 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

4. ХИМИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. ВОДОРОД
Название элемента Н (Hydrogenium) происходит от греческого "гидюр" – вода и "геннас"
– рожаю. Оно перекликается с термином "водотвор" – один из вариантов русского названия
водорода в книгах по химии начала XIX века. Впервые водород описан англичанином Кэ-
вендишем в 1766 г.
Это один из самых распространённых элементов на Земле. В природе он встречается как
в чистом виде (в небольших количествах), так и в многочисленных соединениях, входящих в
состав живой и неживой природы. Водород является господствующим элементом во вселен-
ной; в атмосфере самых горячих звёзд находится атомарный водород. Каждую секунду
Солнце излучает в космическое пространство энергию, эквивалентную примерно 4 000 000 т
массы. Энергия рождается в ходе процесса
2eHeH4
24
2
1
1
+=
++
,
сопровождающегося выделением 26,7 МэВ.
4.1.1. Получение
В лаборатории Н
2
обычно получают взаимодействием Zn с растворами HCl или H
2
SO
4
;
можно воспользоваться и другими реакциями, например:
Э(Na, P) + H
2
O, Э(Al, Si) + NaOH, CaH
2
+ H
2
O.
Источником промышленного Н
2
является взаимодействие СО, СН
4
и С с Н
2
О, коксовый
газ, из которого Н
2
извлекают глубоким охлаждением, газообразные продукты нефтеперера-
ботки, а при дешевой электроэнергии – электролиз воды, при этом получается водород высо-
кой чистоты.
При нагревании в присутствии катализатора смеси природного газа, воздуха и водяного
пара происходят реакции: СН
4
+ Н
2
О → СО + 3Н
2
; 2СН
4
+ О
2
→ 2СО + 4Н
2
. Эти процессы
называют пароводяной и кислородной конверсией метана. Далее каталитически окисляют
СО водяным паром (конверсия оксида углерода): СО + Н
2
О (t°) → СО
2
+ Н
2
. Катализатором
является Fe
2
O
3
с активирующими добавками (Cr
2
O
3
, Al
2
O
3
, K
2
O и др.). Образовавшийся СО
2
удаляют промывкой газовой смеси водой под давлением, а затем поглощением растворами
щёлочей. Источником СО для получения Н
2
конверсией служат также генераторный (СО +
N
2
) и водяной (СО + Н
2
) газы. Если пропускать через нагретый уголь водяной пар, то образу-
ется смесь СО с Н
2
(водяной газ): С + Н
2
О → СО + Н
2
.
4.1.2. Особенности элемента водорода
Водород – единственный элемент, в атоме которого валентный электрон находится под
непосредственным влиянием поля ядра. В соответствии с электронной конфигурацией Н
0
возможны процессы, обусловленные сдвигом его электрона к более электроотрицательному
атому и, наоборот, со смещением электрона от менее электроотрицательного атома к атому
водорода (стремление образовать замкнутую оболочку 1s
2
). Для Н характерны степени окис-

Страницы