Химические свойства водорода

Пер­вое на­зва­ние во­до­ро­да было «го­рю­чий воз­дух». Во­до­род горит на воз­ду­хе и в ат­мо­сфе­ре кис­ло­ро­да еле за­мет­ным пла­ме­нем. При го­ре­нии во­до­ро­да вы­де­ля­ет­ся боль­шое ко­ли­че­ство теп­ло­ты и об­ра­зу­ет­ся вода: 2Н₂+О₂=2Н₂О+ Q.

Рис. 1. Го­ре­ние во­до­ро­да на воз­ду­хе

 2. Окисление водорода

Ре­ак­цию во­до­ро­да с кис­ло­ро­дом можно про­ве­сти и без под­жи­га­ния. Для этого в сосуд со сме­сью до­ста­точ­но опу­стить пла­ти­но­вую про­во­ло­ку. Пла­ти­на слу­жит ка­та­ли­за­то­ром в этой ре­ак­ции. Такая ре­ак­ция на­зы­ва­ет­ся ка­та­ли­ти­че­ским окис­ле­ни­ем во­до­ро­да.

В опре­де­лен­ном со­от­но­ше­нии во­до­род с кис­ло­ро­дом об­ра­зу­ет гре­му­чую смесь, ко­то­рая взры­ва­ет­ся. По­это­му при ра­бо­те с во­до­ро­дом необ­хо­ди­мо со­блю­дать боль­шую осто­рож­ность: пред­ва­ри­тель­но про­ве­рять гер­ме­тич­ность при­бо­ра, а также чи­сто­ту во­до­ро­да перед его под­жи­га­ни­ем.

Для опре­де­ле­ния чи­сто­ты во­до­ро­да за­пол­ня­ют им сухую чи­стую про­бир­ку и под­но­сят ее от­кры­тым кон­цом к пла­ме­ни. Глу­хой хло­пок сви­де­тель­ству­ет о чи­сто­те во­до­ро­да, сви­стя­щий звук – о его за­гряз­нен­но­сти кис­ло­ро­дом.

Рис. 2. Про­вер­ка во­до­ро­да на чи­сто­ту

3. Восстановление водородом меди из ее оксида

Во­до­род об­ла­да­ет еще одним ин­те­рес­ным свой­ством. Он спо­со­бен от­ни­мать от ок­си­да кис­ло­род. В ре­зуль­та­те такой ре­ак­ции об­ра­зу­ет­ся новое про­стое ве­ще­ство.

На­при­мер, чер­ный по­ро­шок ок­си­да меди (II) при на­гре­ва­нии с во­до­ро­дом ста­но­вит­ся крас­ным, а на стен­ках со­су­да по­яв­ля­ют­ся ка­пель­ки воды: CuO + H₂=Cu + H₂O.

Рис. 3. На­гре­ва­ние ок­си­да меди(II) с во­до­ро­дом

При вза­и­мо­дей­ствии ок­си­да меди (II) с во­до­ро­дом об­ра­зу­ет­ся медь (ве­ще­ство крас­но­го цвета) и вода. Во­до­род, бла­го­да­ря его спо­соб­но­сти от­ни­мать от ок­си­дов кис­ло­род, на­зы­ва­ют вос­ста­но­ви­те­лем. Дан­ную ре­ак­цию можно на­звать вос­ста­нов­ле­ни­ем меди. Вос­ста­нов­ле­ние – про­цесс, об­рат­ный окис­ле­нию.

 4. Применение водорода

Осо­бен­но­сти фи­зи­че­ских и хи­ми­че­ских свойств во­до­ро­да опре­де­ля­ют и об­ла­сти его при­ме­не­ния. На­при­мер, то, что во­до­род легче воз­ду­ха в 14,5 раз, поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать его для на­пол­не­ния ме­тео­ро­ло­ги­че­ских зон­дов, слу­жа­щих для изу­че­ния ат­мо­сфе­ры.

Свой­ство во­до­ро­да го­реть с боль­шим вы­де­ле­ни­ем тепла поз­во­ля­ет ис­поль­зо­вать его в ка­че­стве топ­ли­ва. Во­до­род – самое эко­ло­ги­че­ски без­опас­ное топ­ли­во, т.к. в ре­зуль­та­те его го­ре­ния об­ра­зу­ет­ся толь­ко вода. С по­мо­щью кис­ло­род­но-во­до­род­но­го пла­ме­ни про­из­во­дят свар­ку неко­то­рых ме­тал­лов.

Вос­ста­но­ви­тель­ные свой­ства во­до­ро­да ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния про­стых ве­ществ из их ок­си­дов.

На­при­мер, самый ту­го­плав­кий ме­талл воль­фрам, ко­то­рый ис­поль­зу­ет­ся для из­го­тов­ле­ния спи­ра­ли для лам­по­чек на­ка­ли­ва­ния, по­лу­ча­ют из его ок­си­да с по­мо­щью во­до­ро­да: WO₃ + 3H₂ = W + 3H₂O.