Практикум по неорганической химии - 6 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

6
ВОДОРОД
История открытия. Получение и свойства водорода
Водород в виде простого вещества получали (действием кислот на металлы)
еще в XVI в. (Парацельс и другие исследователи). Причем, за способность гореть и
взрываться назвали его «горючим воздухом». Лишь в 1799 г. А. Лавуазье (изучавший
состав воды, вытесняя из нее водород с помощью раскаленного железа и снова
синтезируя воду сжиганием
2
H
) дал ему современное название «гидроген», что в
переводе с греческого значит «воду рождающий» («водород») и отнес его к «про-
стым телам» (т.е. к простым веществам).
Отметим, что указанный способ получения
2
H из воды, предложенный Лавуа-
зье, до сих пор иногда применяют в промышленности.
В современных лабораториях берут водород из баллонов, а также вытесняют
его из кислот (HCl,
.)разб(SOH
42
) действием цинка. Можно использовать и любой
другой металл (М), имеющий 0)M/M(E
0n0
<
+
(термодинамический фактор), если на
его поверхности не образуется пассивирующая пленка (кинетический фактор).
Пассивирующая пленка может возникать за счет взаимодействия М с окру-
жающей средой (например, с компонентами воздуха), или на начальной стадии рас-
творения М (часто в первые мгновения процесса). Подчеркнем, что пленка является
пассивирующей, если она не только малорастворима в жидкой фазе системы, но и
является достаточно плотной, чтобы препятствовать проникновению реагентов че-
рез нее к поверхности металла.
Так, в нейтральной водной среде, где
7
10)H(a
−+
= моль/л (при 22
0
С), водо-
род должны восстанавливать металлы, редокс-потенциал которых ниже соответ-
свующего потенциала воды (41,0)H/OH(E
22
0
−= В). Это Ca, Mg, Na и т.п., но, на-
пример, Zn ( 76,0E
0
−= B) с водой практически не реагирует вследствие формирова-
ния на его поверхности достаточно плотной нерастворимой в воде пленки продукта
окисления цинка.
В тоже время гидроксиды
2
)OH(М
, образующиеся при взаимодействии Ca или
Mg с водой, получаются в виде достаточно рыхлых осадков, поэтому не препятст-
вуют протеканию данных реакций, хотя в той или иной степени тормозят их.
Очевидно, если пассивирующую пленку убирать по мере ее образования (на-
пример, соскабливая с поверхности металла – механический способ), то можно осу-
ществить практически полностью
процесс взаимодействия М с водой.
Другой способ удаления пленки – химический. Так, в щелочной среде в случае
амфотерных М пленка исчезает за счет взаимодействия ее со щелочью. Но при этом
М восстановливает водород воды только, если выполняется условие:
83,0)M/])OH(M([E
0m
n
0
−<
−
В. ( 83,0)H/OH(E
22
0
−= в щелочной среде при рН=14.)
Например, 35,2)Al/])OH(Al([E
03
6
0
−=
−
В, поэтому Al растворяется в щелочи.
Собирать выделяющийся водород удобно в перевернутый сосуд (так как
2
H
много легче воздуха), а еще лучше в сосуд, заполненный водой (рис. 1), поскольку
растворимость водорода в ней незначительна [24]
1
.
1
Здесь и далее в квадратный скобках указан порядковый номер в списке основной литературы, приведенном в
конце данного пособия.

Страницы