Неорганическая химия. Часть 2. Химия элементов и их соединений. Николаева Р.Б - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

8
природе, т.е. молярная доля среди других элементов, 3%. (Термин «кларк» введен в
честь ученого Кларка, который впервые оценил распространенность элементов в земной
коре.)
Однако в виде простого вещества водород встречается редко (см. выше):
содержится в нефтяных и горючих газах, присутствует в виде включений в некоторых
минералах.
Основные формы нахождения водорода
в природе – это вода, углеводороды
1
и т.п.,
в которых Н имеет наиболее характерную для него степень окисления (ст.ок.) (+1), что и
определяет промышленные способы синтеза
2
H .
Получить простое вещество из сложного в зависимости от знака ст.ок. целевого
элемента можно окислением или восстановлением. Эти процессы осуществляют либо
химическим, либо электрохимическим методом, а также термическим разложением
соединений. Последнее при синтезе водорода оказывается слишком энергоемким.
Например, температура
начала разложения воды:
222
OH2OH2
+
→
, около 2000
0
С.
Дешевле
восстанавливать
2
H из воды с помощью угля, электротока и др.
Предлагается технология получения
2
H , в которой в качестве восстановителей кроме угля
используется и оксид железа(II). Ее схема:
22
HCOCOH +=+ ,
OHCOFeO6HCOOFe2
22243
+
+=++ ,
2432
H2OFe2OH2FeO6 +=+ .
Другой способ получения водорода, который может быть перспективным, –
осуществление
термохимического цикла, который включает стадию электролиза (с
выделением водорода на катоде и окислением сернистого газа на аноде):
422
электролиз
22
SOHHOH2SO +⎯⎯⎯⎯→⎯+ .
(При этом требуется в 7 раз меньшая по величине разность потенциалов на электродах,
чем при электролизе воды, за счет большой восстановительной способности
2
SO даже в
кислой среде: В17,0)SO/SO(E
2
3
2
4
0
=
−−
, а В23,1)OH/O(E
22
0
= .) Затем образовавшаяся в
анодном пространстве серная кислота подвергается термолизу при сравнительно невысо-
кой температуре (и т.о. цикл замыкается):
222
C800
42
O2/1OHSOSOH ++⎯⎯⎯→⎯
o
,
Как перспективные методы синтеза
2
H предлагаются также термолиз природных
углеводородов
2
или их разложение в плазменных установках.
В настоящее время наиболее дешевым способом получения водорода (в 3 раза
дешевле электролиза воды) является
конверсия метана водяным паром в присутствии
никелевого катализатора, однако этот процесс высокотемпературный (как и предыдущие)
и, кроме того, создает проблему отделения и утилизации углекислого газа.
Поэтому продолжаются поиски более эффективных способов получения водорода,
в частности, разрабатываются методы разложения воды под действием солнечной
энергии (фотолиз) в присутствии катализаторов (например, на основе диоксида титана);
1
Водород является одним из 6 макробиогенов и играет важнейшую роль в растительных и животных орга-
низмах.
2
В том числе биомассы, являющейся отходами промышленности (например, опилки) и сельского хозяйства.

Страницы