Властивості водню

Приступаючи до розгляду хімічних і фізичних властивостей водню, необхідно відзначити, що в звичному стані, цей хімічний елемент знаходиться в газоподібному вигляді. Безбарвний газ водень не має запаху, він позбавлений смаку. Вперше даний хімічний елемент був названий воднем після того, як вченим А. Лавуазьє були проведені досліди з водою, за результатами яких, світова наука дізналася, що вода - це багатокомпонентна рідина, до складу якої входить Водень. Подія це сталося в 1787 році, але задовго до цієї дати водень був відомий вченим під назвою «горючий газ».

Водень у природі

За даними вчених, водень міститься в земній корі і у воді (приблизно 11,2% в загальному обсязі води). Цей газ входить до складу багатьох корисних копалин, які людство протягом століть витягує з надр землі. Частково властивості водню характерні для нафти, природних газів і глини, для організмів тварин і рослин. Але в чистому вигляді, тобто, не з'єднаний з іншими хімічними елементами таблиці Менделєєва, цей газ зустрічається вкрай рідко в природі. Цей газ може виходити на поверхню землі при виверженні вулканів. Вільний водень в незначних кількостях присутній в атмосфері.

Хімічні властивості водню

Оскільки хімічні властивості водню неодноманітно, то цей хімічний елемент відноситься як до I групи системи Менделєєва, так і до VII групі системи. Будучи представником першої групи, водень є, по суті, лужним металом, який має ступінь окислення +1 в більшій частині сполук, в які він входить. Така ж валентність характерна для натрію та інших лужних металів. Зважаючи на такі хімічних властивостей, водень розглядається, як елемент, подібний цим металам.

Якщо ж мова йде про гидридах металів, то іон водню має негативну валентність - його ступінь окислювання дорівнює -1. Na + H- будується за тією ж схемою, що і хлориду Na + Cl-. Цей факт і є причиною того, щоб віднести водень до VII групі системи Менделєєва. Водень, будучи в стані молекули, за умови, що він перебуває в звичайному середовищі, малорухомий, і може з'єднуватися винятково з неметалами, більш активними за нього. До таких металів можна віднести фтор, за наявності світла, водень з'єднується з хлором. Якщо водень нагрівати, то він стає більш активним, вступаючи в реакції з багатьма елементами періодичної системи Менделєєва.

Атомарний водень проявляє більш активні хімічні властивості, ніж молекулярний. Молекули кисню з формують воду - Н2 + 1 / 2О2 = Н2О. При взаємодії водню з галогенами, утворюються галогеноводороди Н2 + Cl2 = 2НСl, причому в цю реакцію водень вступає при відсутності світла і при досить великих негативних температурах - до - 252 ° С. Хімічні властивості водню дозволяють використовувати його для відновлення багатьох металів, оскільки вступаючи в реакцію, водень поглинає в оксидів металів кисень, наприклад, CuO + H2 = Cu + H2O. Водень бере участь у формуванні аміаку, взаємодіючи з азотом в реакції ЗН2 + N2 = 2NН3, але за умови, що буде використовуватися каталізатор, а температура і тиск - підвищені.

Енергійна реакція відбувається при взаємодії водню з сіркою в реакції Н2 + S = H2S, результатом якої стає сірководень. Трохи менш активно взаємодія водню з телуром і селеном. Якщо немає каталізатора, то вступає в реакцію з чистим вуглецем, водень лише за умови, що будуть створені високі температури. 2Н2 + С (аморфний) = СН4 (метан). У процесі активності водню з деякими лужними та іншими металами, виходять гідриди, наприклад, Н2 + 2Li = 2LiH.

Фізичні властивості водню

Водень є дуже легким хімічною речовиною. Принаймні, вчені стверджують, що на даний момент, немає легше речовини, ніж водень. Його маса в 14,4 рази легше за повітря, щільність становить 0,0899 г / л при 0 ° С. При температурах в -259,1 ° С водень здатний плавиться - це дуже критична температура, яка не характерна для перетворення більшості хімічних сполук з одного стану в інший. Тільки такий елемент, як гелій, перевищує фізичні властивості водню в цьому плані. Зріджування водню важко, так як його критична температура дорівнює (-240 ° С). Водень - найбільш теплопродний газ з усіх, відомих людству. Все, описані вище властивості, є найбільш значущими фізичними властивостями водню, які використовуються людиною для конкретних цілей. Також дані властивості є найбільш актуальними для сучасної науки.