Що таке водень визначення. Різні форми водню

Приступаючи до розгляду хімічних та фізичних властивостей водню, слід зазначити, що в звичному стані, цей хімічний елементзнаходиться у газоподібному вигляді. Безбарвний газ водень не має запаху, він не смакує. Вперше цей хімічний елемент був названий воднем після того, як ученим А. Лавуазьє були проведені досліди з водою, за результатами яких, світова наукадізналася, що вода - це багатокомпонентна рідина, до складу якої входить Водень. Ця подія сталася 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 земної корита у воді (приблизно 11,2% у загальному обсязіводи). Цей газ входить до складу багатьох корисних копалин, які людство протягом століть витягує з надр землі. Частково властивості водню характерні для нафти, природних газівта глини, для організмів тварин та рослин. Але в чистому виглядітобто, не з'єднаний з іншими хімічними елементами таблиці Менделєєва, цей газ зустрічається вкрай рідко в природі. Цей газ може виходити на поверхню землі під час виверження вулканів. Вільний водень у незначних кількостях є у атмосфері.

Хімічні властивості водню

Оскільки Хімічні властивостіводню неодноманітні, цей хімічний елемент відноситься як до I групи системи Менделєєва, так і до VII групісистеми. Як представник першої групи, водень є, по суті, лужним металом, який має ступінь окислення +1 у більшій частині сполук, в які він входить. Така сама валентність характерна для натрію та інших лужних металів. Зважаючи на такі хімічні властивості, водень розглядається, як елемент, подібний до цих металів.

Якщо ж мова йдепро гідриди металів, то іон водню має негативну валентність - його ступінь окислення 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 групи Менделєєвої системи. Водень, будучи в стані молекули, за умови, що він перебуває у звичайному середовищі, малорухливий, і може з'єднуватися виключно з неметалами, активнішими за нього. До таких металів можна віднести фтор, за наявності світла водень з'єднується з хлором. Якщо водень нагрівати, він стає більш активним, вступаючи в реакції з багатьма елементами періодичної системиМенделєєва.

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

Енергійна реакція відбувається при взаємодії водню з сіркою реакції Н2 + S = H2S, результатом якої стає сірководень. Трохи менш активна взаємодія водню з телуром та 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 Наразінемає легше речовини, ніж водень. Його маса в 14,4 рази легша за повітря, густина становить 0,0899 г/л при 0°С. При температурах -259,1°С водень здатний плавиться - це дуже критична температура, яка не характерна для перетворення більшості хімічних сполукз одного стану до іншого. Тільки такий елемент як гелій перевищує Фізичні властивостіводню у цьому плані. Зрідження водню важко, тому що його критична температура дорівнює (-240 ° С). Водень – найбільш теплопродний газ із усіх, відомих людству. Усі описані вище властивості є найбільш значущими фізичними властивостями водню, які використовуються людиною для конкретних цілей. Також ці властивості є найбільш актуальними для сучасної науки.

ВОДОРОД (латинський Hydrogenium), Н, хімічний елемент VII групи короткої форми (1-ї групи довгої форми) періодичної системи; атомний номер 1, атомна маса 1,00794; неметал. У природі два стабільні ізотопи: протий 1 Н (99,985% за масою) і дейтерій D, або 2 Н (0,015%). Штучно одержуваний радіоактивний тритій 3 Н, або Т (ß-розпад, Т 1/2 12,26 року), у природі утворюється в мізерно малих кількостях в верхніх шарахатмосфери в результаті взаємодії космічного випромінювання головним чином з ядрами N та О. Штучно отримані вкрай нестійкі радіоактивні ізотопи 4 Н, 5 Н, 6 Н.

Історична довідка. Вперше водень досліджено у 1766 році Г. Кавендішем і названо ним «горючим повітрям». У 1787 році А. Лавуазьє показав, що цей газ при горінні утворює воду, включив його до списку хімічних елементів і запропонував назву hydrogène (від грецької?δωρ - вода та γενν?ω - народжувати).

Поширеність у природі.Вміст водню в атмосферному повітрі 3,5-10% за масою, у земній корі 1%. Головний резервуар водню Землі - вода (11,19% водню за масою). Водень належить до біогенних елементів, входить до складу сполук, що утворюють вугілля, нафту, природні горючі гази, багато мінералів та ін. навколоземному просторіводень як потоку протонів утворює внутрішній радіаційний пояс Землі. Водень - найпоширеніший елемент у космосі; у вигляді плазми становить близько 70% маси Сонця та зірок, основну частину міжзоряного середовища та газових туманностей, присутній в атмосфері низки планет у формі Н 2 , СН 4 , NН 3 , Н 2 Про та ін.

Властивості. Конфігурація електронної оболонкиатома водень 1s 1; у сполуках виявляє ступені окислення +1 та -1. Електронегативність за Полінгом 2,1; радіуси (пм): атомний 46, ковалентний 30, ван-дер-ваальс 120; енергія іонізації Н°→ Н + 1312,0 кДж/моль. У вільному стані водень утворює двоатомну молекулу Н 2 міжядерну відстань 76 пм, енергія дисоціації 432,1 кДж/моль (0 До). Залежно від взаємної орієнтації ядерних спинівіснують орто-водень (паралельні спини) і пара-водень (антипаралельні спини), що розрізняються по магнітних, оптичних і термічним властивостямі що містяться зазвичай у співвідношенні 3:1; при перетворенні пара-водню в орто-водень витрачається 1418 Дж/моль енергії.

Водень - газ без кольору, смаку та запаху; t ПЛ -259,19 °С, t КІП -252,77 °С. Водень - найлегший і теплопровідний з усіх газів: при 273 К щільність 0,0899 кг/м 3 , теплопровідність 0,1815 Вт/(м·К). Чи не розчиняється у воді; добре розчиняється у багатьох металах (найкраще в Pd – до 850% за обсягом); дифундує через багато матеріалів (наприклад, сталь). На повітрі горить, утворює вибухонебезпечні суміші. Твердий водень кристалізується у гексагональній решітці; при тиску понад 104 МПа можливий фазовий перехідз утворенням структури, побудованої з атомів і володіючої металевими властивостями, - Так званий металевий водень.

Водень утворює сполуки з багатьма елементами. З киснем утворює воду (при температурі вище 550 °С реакція супроводжується вибухом), з азотом -аміак, з галогенами - галогеноводороди, з металами, інтерметалідами, а також з багатьма неметалами (наприклад, халькогенами) - гідриди, з вуглецем - вуглеводні. Практичне значення мають реакції із СО (дивись Синтез-газ). Водень відновлює оксиди та галогеніди багатьох металів до металів, ненасичені вуглеводні – до насичених (дивись Гідрування). Ядро атома водню – протон Н+ – визначає кислотні властивостіз'єднань. У водних розчинах Н+ утворює з молекулою води іон гідроксонію Н3О+. У складі молекул різних з'єднаньводень схильний утворювати водневий зв'язок з багатьма електронегативними елементами.

Застосування. Газоподібний водень використовують у промисловому синтезі аміаку, соляної кислоти, метанолу та вищих спиртів, синтетичного рідкого палива та ін., для гідрогенізації жирів та інших органічних сполук; у нафтопереробці - для гідроочищення та гідрокрекінгу нафтових фракцій; у металургії - для отримання металів (наприклад, W, Mo, Re з їх оксидів та фторидів), створення захисного середовища при обробці металів та сплавів; у виробництві виробів з кварцового скла з використанням воднево-кисневого полум'я, для атомно-водневого зварювання тугоплавких сталей та сплавів тощо, як підйомний газ аеростатів. Рідкий водень- пальне в ракетній та космічної техніки; застосовується також як холодоагент.

Про основні способи отримання, а також про зберігання, транспортування та застосування водню як носій енергії дивись Воднева енергетика.

Літ. дивись за ст. Воднева енергетика.

Поширеність у природі. Ст широко поширений у природі, його вміст у земній корі (літосфера і гідросфера) становить за масою 1%, а за кількістю атомів 16%. Ст входить до складу найпоширенішої речовини на Землі - води (11,19% Ст по масі), до складу сполук, що складають вугілля, нафту, природні гази, глини, а також організми тварин і рослин (т. е. до складу білків, нуклеїнових кислот, жирів, вуглеводів та ін.). У вільному стані Ст зустрічається вкрай рідко, у невеликих кількостях він міститься в вулканічних та інших природних газів. Незначні кількості вільного Ст (0,0001% за кількістю атомів) присутні в атмосфері. У навколоземному просторі Ст у вигляді потоку протонів утворює внутрішній ("протонний") радіаційний пояс Землі. У космосі Ст є найпоширенішим елементом. У вигляді плазми він становить близько половини маси Сонця та більшості зірок, основну частину газів міжзоряного середовища та газових туманностей. Ст присутня в атмосфері ряду планет і в кометах у вигляді вільного H2, метану CH4, аміаку NH3, води H2O, радикалів типу CH, NH, OH, SiH, PH і т.д. У вигляді потоку протонів Ст входить до складу корпускулярного випромінюванняСонця та космічних променів.

Ізотопи, атом та молекула. Звичайний Ст складається з суміші 2 стійких ізотопів: легкого Ст, або протию (1H), і важкого Ст, або дейтерію (2H, або D). У природних сполукСт на 1 атом 2H припадає в середньому 6800 атомів 1H. Штучно отримано радіоактивний ізотоп- надважкий Ст або тритій (3H, або Т), з м'яким β-випромінюванням і періодом напіврозпаду T1/2 = 12,262 року. У природі тритій утворюється, наприклад, атмосферного азоту під дією нейтронів космічних променів; в атмосфері його мізерно мало (4-10-15% від загальної кількостіатомів Ст). Отриманий украй нестійкий ізотоп 4H. Масові числа ізотопів 1H, 2H, 3H і 4H, відповідно 1,2, 3 і 4, вказують на те, що ядро ​​атома протию містить тільки 1 протон, дейтерію - 1 протон і 1 нейтрон, тритію - 1 протон і 2 нейтрону, 4H - 1 протон та 3 нейтрони. Велика відмінність мас ізотопів Ст обумовлює більш помітну відмінність їх фізичних і хімічних властивостей, ніж у випадку ізотопів інших елементів.

Атом Ст має найбільш просту будову серед атомів всіх інших елементів: він складається з ядра та одного електрона. Енергія зв'язку електрона з ядром (потенціал іонізації) становить 13595 ев. Нейтральний атом Ст може приєднувати і другий електрон, утворюючи негативний іонН-; при цьому енергія зв'язку другого електрона з нейтральним атомом (спорідненість до електрона) становить 0,78 ев. Квантова механікадозволяє розрахувати всі можливі енергетичні рівні атома Ст, а отже, дати повну інтерпретацію його атомного спектру. Атом Ст використовується як модельний в квантовомеханічних розрахунках енергетичних рівнів інших, більш складних атомів. Молекула В. H2 складається з двох атомів, з'єднаних ковалентною хімічним зв'язком. Енергія дисоціації (тобто розпаду на атоми) становить 4,776 ев (1 ев = 1,60210-10-19 дж). Межатомна відстань при рівноважному положенні ядер дорівнює 0,7414-Å. При високих температурах молекулярний Ст диссоціює на атоми (ступінь дисоціації при 2000°C 0,0013, при 5000°C 0,95). Атомарний Ст утворюється також у різних хімічних реакціях(наприклад, дією Zn на соляну кислоту). Однак існування Ст в атомарному стані триває лише короткий час, атоми рекомбінують молекули H2.

Фізичні та хімічні властивості. В. - найлегше з усіх відомих речовин(в 14,4 рази легше за повітря), щільність 0,0899 г/л при 0°C і 1 атм. Ст кипить (скраплюється) і плавиться (твердне) відповідно при -252,6°C і -259,1°C (тільки гелій має нижчі температури плавлення і кипіння). Критична температураСт дуже низька (-240°C), тому його зрідження пов'язане з великими труднощами; критичний тиск 12,8 кгс/см2 (12,8 атм), критична густина 0,0312 г/см3. З усіх газів Ст має найбільшу теплопровідність, що дорівнює при 0°C і 1 атм 0,174 вт/(м-К), тобто 4,16-0-4 кал/(с-см-°C). Питома теплоємністьСт при 0°C і 1 атм Ср 14,208-103 дж/(кг-К), тобто 3,394 кал/(г-°C). Ст мало розчинний у воді (0,0182 мл/г при 20°C і 1 атм), але добре - у багатьох металах (Ni, Pt, Pd та ін), особливо в паладії (850 об'ємів на 1 об'єм Pd) . З розчинністю Ст в металах пов'язана його здатність дифундувати через них; дифузія через вуглецевий сплав (наприклад, сталь) іноді супроводжується руйнуванням сплаву внаслідок взаємодії Ст з вуглецем (так звана декарбонізація). Рідкий Ст дуже легкий (щільність при -253°C 0,0708 г/см3) і текуч (в'язкість при - 253°C 13,8 спуаз).

У більшості сполук Ст виявляє валентність (точніше, ступінь окислення) +1, подібно до натрію та інших лужних металів; зазвичай і розглядається як аналог цих металів, очолює 1 гр. системи Менделєєва. Однак у гідридах металів іон Ст заряджений негативно (ступінь окислення -1), тобто гідрид Na+H- побудований подібно до хлориду Na+Cl-. Цей та деякі інші факти (близькість фізичних властивостей Ст і галогенів, здатність галогенів замінювати Ст в органічних сполуках) дають підставу відносити Ст також і до VII групи періодичної системи (докладніше див. Періодична система елементів). При звичайних умовахмолекулярний Ст порівняно мало активний, безпосередньо з'єднуючись лише з найбільш активними з неметалів (з фтором, а на світлі і з хлором). Однак при нагріванні він вступає в реакції з багатьма елементами. Атомарний Ст має підвищену хімічною активністюпроти молекулярним. З киснем Ст утворює воду: H2 + 1/2O2 = H2O з виділенням 285,937-103 дж/моль, тобто 68,3174 ккал/моль тепла (при 25°C і 1 атм). При нормальних температурах реакція протікає вкрай повільно, вище 550 ° C - з вибухом. Межі вибухонебезпечності воднево-кисневої суміші становлять (за об'ємом) від 4 до 94% H2, а воднево-повітряної суміші - від 4 до 74% H2 (суміш 2 об'ємів H2 та 1 об'єму О2 називається гримучим газом). Ст використовується для відновлення багатьох металів, так як забирає кисень у їх оксидів:

CuO + Н2 = Cu + H2O,
Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O і т.д.
З галогенами Ст утворює галогеноводороди, наприклад:
H2 + Cl2 = 2HCl.

При цьому з фтором Ст вибухає (навіть у темряві і при -252°C), з хлором і бромом реагує лише при освітленні або нагріванні, а з йодом тільки при нагріванні. З азотом Ст взаємодіє з утворенням аміаку: 3H2 + N2 = 2NH3 лише на каталізаторі і при підвищених температурах і тисках. При нагріванні Ст енергійно реагує з сіркою: H2 + S = H2S (сірководень), значно важче з селеном і телуром. З чистим вуглецем Ст може реагувати без каталізатора тільки при високих температурах: 2H2 + С (аморфний) = CH4 (метан). Ст безпосередньо реагує з деякими металами (лужними, лужноземельними та ін), утворюючи гідриди: H2 + 2Li = 2LiH. Важливе практичне значеннямають реакції Ст з окисом вуглецю, при яких утворюються в залежності від температури, тиску і каталізатора різні. органічні сполуки, наприклад HCHO, CH3OH та ін (див. Вуглецю окис). Ненасичені вуглеводні реагують з Ст, переходячи в насичені, наприклад: CnH2n + H2 = CnH2n+2 (див. Гідрогенізація).

Існують три ізотопні форми водню: протий дейтерій та тритій розд. 1.1 та 4.1). У природному водніміститься 99,985% ізотопу, інші 0,015% припадають на частку дейтерію. Тритій є нестійким радіоактивним ізотопом і тому зустрічається лише у вигляді слідів. Він випускає Р-частинки та має період напіврозпаду 12,3 року (див. разд. 1.3).

Всі ізотопні форми водню мають практично однакові хімічні властивості. Однак вони різняться за фізичними властивостями. У табл. 12.4 вказані деякі фізичні властивості водню та дейтерію.

Таблиця 12.4. Фізичні властивості

Для кожного з'єднання водню існує його дейтерієвий аналог. Найважливішим із них є оксид дейтерію так звана важка вода. Вона використовується як сповільнювач в ядерних реакторахдеяких типів (див. Розд. 1.3).

Оксид дейтерію одержують електролізом води. У міру того як на катоді відбувається виділення вода збагачується оксидом дейтерію. У середньому цей метод дозволяє одержувати зі 100 л води.

Інші сполуки дейтерію зазвичай одержують з оксиду дейтерію, наприклад

Атомарний водень

Водень, що отримується описаними вище лабораторними методами, у всіх випадках є газ, що складається з двоатомних молекул, тобто молекулярний водень. Його можна дисоціювати на агоми, використовуючи якесь джерело високої енергіїнаприклад, газорозрядну трубку, що містить водень при низькому тиску. Водень можна атомізувати в електричній дузі, що утворюється між вольфрамовими електродами. Атоми водню рекомбінують на поверхні металу, і при цьому виділяється така велика енергія, що це призводить до

підвищенню температури приблизно 3500°С. Цей ефект використовується для воднево-дугового зварювання металів.

Атомарний водень – сильний відновник. Він відновлює оксиди та хлориди металів до вільних металів.

Водень у момент виділення

Газоподібний водень, тобто молекулярний водень є поганим відновником. Це обумовлено його великою енергієюзв'язку, що дорівнює Наприклад, при пропусканні газоподібного водню через розчин, що містить іони їх відновлення не відбувається. Однак, якщо утворення водню відбувається безпосередньо в розчині, що містить іони, ці іони негайно відновлюються в іони.

Для того, щоб водень утворювався безпосередньо в розчині, що містить іони, туди додають розведену. сірчану кислотута цинк. Водень, що утворюється в таких умовах, називають водень у момент виділення

Ортоводень та параводень

Два протони в молекулі водню пов'язані між собою двома, що знаходяться на зв'язувальній орбіталі (див. Розд. 2.1). Ці два електрони, що знаходяться на зазначеній орбіталі, повинні мати протилежно спрямовані спини. Однак на відміну від електронів два протони в молекулі водню можуть мати паралельні, або протилежно спрямовані спини. Різновид молекулярного воднюз паралельними спинами протонів двох ядер називається ортоводородом, а різновид із протилежно спрямованими спинами протонів двох ядер - параводнем (рис. 12.1).

Звичайний водень є сумішшю ортоводороду і параводню. При дуже низьких температураху ньому переважає параводень. У міру підвищення температури частка ортоводороду зростає, і при 25°С суміш містить приблизно 75% ортоводороду та 25% параводню.

Парівник можна отримувати, пропускаючи звичайний водень через трубку, наповнену деревним вугіллям, а потім охолоджуючи його до температури рідкого повітря. Ортоводень і параводень абсолютно однакові за своїми хімічними властивостями, але дещо різняться за температурами плавлення та кипіння (див. табл. 12.5).

Мал. 12.1. Ортоводень та параводень.

Таблиця 12.5. Температури плавлення та кипіння ортоводороду та параводню

Лекція 29

Водень. Вода

План лекції:

Вода. Хімічні та фізичні властивості

Роль водню та води в природі

Водень як хімічний елемент

Водень - це єдиний елемент періодичної системи Д. І. Менделєєва, місце якого неоднозначно. Його хімічний символу таблиці Менделєєва записано двічі: і в IA, і в VIIAгрупах. Це пояснюється тим, що водень має ряд властивостей, що поєднують його як лужними металами, і з галогенами (табл. 14).

Таблиця 14

Порівняння властивостей водню з властивостями лужних металів та галогенів

У природі водень існує у вигляді трьох ізотопів з масовими числами 1, 2 і 3: протий 1 1 Н, дейтерій 2 1 D і тритій 3 1 Т. Перші два є стабільними ізотопами, а третій радіоактивний. У природній суміші ізотопів переважає протий. Кількісні співвідношення між ізотопами Н: D: Т становлять 1: 1,46 10 -5: 4,00 10 -15 .

Сполуки ізотопів водню відрізняються за властивостями один від одного. Так, наприклад, температура кипіння та замерзання легкої протиєвої води (H 2 O) відповідно дорівнюють – 100 о С та 0 про С, а дейтерієвої (D 2 O) – 101,4 про С та 3,8 про С. Швидкість перебігу реакцій за участю легкої води вища, ніж важка.

У Всесвіті водень є найпоширенішим елементом - його частку припадає близько 75% маси Всесвіту чи понад 90% всіх його атомів. Водень входить до складу води у її найважливішу геологічну оболонку Землі – гідросферу.

Водень утворює, поряд з вуглецем, всі органічні речовини, тобто входить до складу живої оболонки Землі – біосфери. У земній корі – літосфері – масовий вміст водню становить лише 0,88%, тобто він займає 9-е місце серед усіх елементів. Повітряна оболонкаЗемлі - атмосфера містить менше мільйонної частини загального обсягу, що припадає на частку молекулярного водню. Він зустрічається лише у верхніх шарах атмосфери.

Отримання та застосування водню

Вперше водень був отриманий у XVI столітті середньовічним лікарем та алхіміком Парацельсом, при зануренні залізної пластини у сірчану кислоту, а у 1766 році англійським хімікомГенрі Кавендіш було доведено, що водень виходить не тільки при взаємодії заліза із сірчаною кислотою, а й інших металів з іншими кислотами. Кавендіш також описав уперше властивості водню.

У лабораторних умовах водень отримують:

1. Взаємодія металів з кислотою:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2. Взаємодіям лужних та лужноземельних металів з водою

2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

У промисловості водень одержують такими способами:

1. Електроліз водних розчинівсолей, кислот та лугів.Найчастіше використовують розчин кухонної солі:

2NaCl + 2H 2 O →ел. струм H 2 + Cl 2 + NaOH

2. Відновлення водяної пари розпеченим коксом:

С + Н 2 Про → t СО + Н 2

Утворена суміш чадного газу і водню називається водяним газом (синтез газ),і широко використовується для синтезу різних хімічних продуктів(Аміаку, метанолу та ін). Для виділення водню з водяного газу чадний газперетворюють на вуглекислий, при нагріванні з парами води:

СО + Н 2 → t СО 2 + Н 2

3. Нагрівання метануу присутності парів води та кисню. Цей спосіб в даний час є основним:

2СН 4 + О 2 + 2Н 2 О → t 2СО 2 + 6Н 2

Водень широко застосовується для:

1. промислового синтезу аміаку та хлороводню;

2. отримання метанолу та синтетичного рідкого палива у складі синтез-газу (2 обсяги водню та 1 обсяг СО);

3. гідроочищення та гідрокрекінгу нафтових фракцій;

4. гідрогенізації рідких жирів;

5. різання та зварювання металів;

6. отримання вольфраму, молібдену та ренію з їх оксидів;

7. космічних двигунів як паливо.

8. в термоядерних реакторахяк паливо використовуються ізотопи водню.

Фізичні та хімічні властивості водню

Водень – газ без кольору, смаку та запаху. Щільність за н.у. 0,09 г/л (у 14 разів легше за повітря). Водень погано розчинний у воді (тільки 2 об'єми газу на 100 об'ємів води), проте добре поглинається d-металами - нікелем, платиною, паладієм (в одному обсязі паладію розчиняється до 900 об'ємів водню).

У хімічних реакціях водень виявляє як відновлювальні, і окислювальні властивості. Найчастіше водень виступає як відновник.

1. Взаємодія з неметалами. Водень з неметалами утворює леткі водневі сполуки(Див. лекція 25).

З галогенамишвидкість реакції та умови протікання змінюються від фтору до йоду: з фтором водень реагує з вибухом навіть у темряві, з хлором реакція йде досить спокійно при невеликому опроміненні світлом, з бромом та йодом реакції оборотні та йдуть тільки при нагріванні:

H 2 + F 2 → 2HF

H 2 + Cl 2 → hν 2HCl

H 2 + I 2 → t 2HI

З киснемта сірий водень реагує при невеликому нагріванні. Суміш кисню та водню у співвідношенні 1:2 називається гримучим газом:

Н 2 + О 2 → t Н 2 О

H 2 + S → t H 2 S

З азотом, фосфором та вуглецемреакція відбувається при нагріванні, підвищеному тиску та у присутності каталізатора. Реакції оборотні:

3H 2 + N 2 →кат., р, t2NH 3

2H 2 + 3P →кат., р, t3PH 3

H 2 + C →кат., p, t CH 4

2. Взаємодія зі складними речовинами.При високій температуріводень відновлює метали з їх оксидів:

CuO + H 2 → t Cu + H 2 O

3. При взаємодія з лужними та лужноземельними металами водень виявляє окисні властивості:

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

4. Взаємодія з органічними речовинами. Водень активно взаємодіє з багатьма органічними речовинами, такі реакції називаються реакціями гідрування. Подібні реакції докладніше будуть розглянуті у III частині збірки «Органічна хімія».