Tečnost

Vodonik (Lat. Hidrogenijum.; označava simbol H.) - Prvi element periodičnog sistema elemenata. Rasprostranjena u prirodi. Kation (i kernel) najčešćih hidrogena izotopa 1 h - Proton. Svojstva jezgre 1 h omogućavaju vam široko korištenje NMR spektroskopije u analizu organskih tvari.

Tri vodonik izotop imaju svoja imena: 1 h - dijeta (h), 2 h - deuterium (d) i 3 h - tritijum (radioaktivno) (t).

Jednostavna supstanca vodonik - H 2 - svijetli bezbojni plin. U smjesi sa zrakom ili kisikom, gorivom i eksplozivom. Netoksično. Rastvorljiv u etanolu i ruteetalu: žlijezda, nikal, paladij, platina.

istorija

Odvajanje zapaljivog plina u interakciji kiselina i metala primijećeno je u XVI i XVII vijekovima u zoru formiranja hemije kao nauke. Direktno je ukazao na raspodjelu njega i Mihaila Vasilijeviča Lomonosova, ali već definitivno svjestan da to nije bio phlogiston. Engleski fizičar i hemičar Henry Cavendish istražuju ovaj plin 1766. godine i nazvao ga "zapaljivim zrakom". Prilikom gori "zapaljivi zrak" dao je vodu, ali posvećenost kavendiškom flogiston-ovom teorijom spriječila je da donese prave zaključke. Francuski hemičar Antoine Lavoisier zajedno sa inženjerom J. Mesomyom, koristeći posebne gasometre, 1783. godine realiziralo sintezu vode, a zatim njenu analizu, raspadanje vodene pare vrućeg gvožđa. Stoga je utvrdilo da je "zapaljivi zrak" dio vode i može se dobiti iz nje.

Porijeklo imena

Lavoisier je dao naziv vodika Hydrogène - "Horning Water". Rusko ime "Vodonik" predložio je hemičaru MF Soloviev 1824. godine - analogijom sa Slomonosovskom "kisikom".

Prevalencija

Vodonik je najčešći element u svemiru. Računi oko 92% svih atoma (8% je atomi helij, udio svih ostalih elemenata kombiniranih je manji od 0,1%). Stoga je vodonik glavna komponenta zvijezda i Inter-Penette plina. U uvjetima zvijezde (na primjer, površinska temperatura sunca je ~ 6000 ° C) u obliku plazme, u unutrašnjem prostoru, ovaj element postoji u obliku pojedinih molekula, atoma i jona i mogu se formirati Molekularni oblaci koji se značajno razlikuju po veličini, gustoći i temperaturi.

Zemlja laja i živi organizmi

Masovna djela vodonika u zemljinoj kore je 1% - ovo je deseti element u prevalenciji. Međutim, njegova uloga u prirodi određuje se nesuda, a broj atoma, čiji je udio među preostalim elementima 17% (drugo mjesto nakon kisika, od kojih je udio atoma od čega je ~ 52%). Stoga je vrijednost vodonika u kemijskim procesima koja se dogodila na zemlji gotovo velika kao kiseonik. Za razliku od kisika koji postoji na zemlji i u pridruženim, i u slobodnim državama, gotovo svi vodik na Zemlji je u obliku spojeva; Samo u vrlo malom količini vodika u obliku jednostavne tvari nalazi se u atmosferi (0,00005% po volumenu).

Vodonik je dio gotovo svih organskih supstanci i prisutan je u svim živim ćelijama. Žive ćelije u pogledu atoma na vodikovim računima za gotovo 50%.

Dobivanje

Industrijske metode pribavljanja jednostavnih tvari ovise o tome koji oblik odgovarajućeg elementa je u prirodi, odnosno to mogu biti sirovine za njegovu pripremu. Stoga se kisik koji postoji u slobodnom stanju dobiven fizičkom metodom - odvajanjem od tečnog zraka. Vodonik je gotovo u potpunosti u obliku spojeva, stoga se koriste hemijske metode za njegovo dobivanje. Konkretno, mogu se koristiti reakcije raspadanja. Jedna od metoda dobijanja vodika je reakcija raspadanja vode električnim udarom.

Glavna industrijska metoda dobijanja vodonika je reakcija s vodom metana, koja je dio prirodnog plina. Izvodi se na visokim temperaturama (lako se pobrinuti da kada metan prođe, čak i kroz kipuću vodu, ne dolazi do reakcije):

CH 4 + 2N 2 O \u003d CO 2 + 4N 2 -165 KJ

U laboratoriji se ne moraju nužno i prirodne sirovine koristiti za dobivanje jednostavnih tvari, ali biraju izvorne tvari, od kojih je lakše odabrati potrebnu supstancu. Na primjer, u laboratorijskom kisiku se ne dobiva iz zraka. Isto se odnosi i na pripremu vodonika. Jedna od laboratorijskih metoda za proizvodnju vodonika, koja se ponekad koristi u industriji, je raspadanje vode električnim moždanim udarom.

Obično se vodonične laboratorije dobivaju interakcijom cinka sa hidroukloronom kiselinom.

U industriji

1.Elektrolizacija vodenih rješenja soli:

2Nacl + 2h 2 O → H 2 + 2NAOH + CL 2

2. Namjena vodene pare preko vruće koke na temperaturi od oko 1000 ° C:

H 2 O + C? H 2 + CO

3. Sa prirodnim gasom.

Konverzija sa vodenom parom:

CH 4 + H 2 o? CO + 3H 2 (1000 ° C)

Katalitička oksidacija sa kisikom:

2ch 4 + O 2? 2CO + 4H 2

4. Ispravljanje i reforma ugljikovodika u procesu rafiniranja ulja.

U laboratoriji

1.Učinak razrijeđenih kiselina do metala. Da bi se izvršila takva reakcija, cink i razblaženo hdrorična kiselina najčešće se koriste:

ZN + 2HCL → ZNCL 2 + H 2

2.Interakcija kalcijuma sa vodom:

Ca + 2h 2 O → CA (OH) 2 + H 2

3.Hidroliza hidridi:

Nah + h 2 O → Naoh + H 2

4.AKCIJA ALKALIS na cink ili aluminijumu:

2al + 2naoh + 6h 2 o → 2na + 3h 2

ZN + 2HOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Uz pomoć elektrolize. Uz elektrolizu vodenih rješenja alkalije ili kiselina na katodu, na primjer, vodik se pušta, na primjer:

2h 3 O + + 2E - → H 2 + 2H 2 O

Fizička svojstva

Vodonik može postojati u dva oblika (modifikacije) - kao orto i parazijum. U ortodorodnom molekulu o.-H 2 (m. Pl. -259.10 ° C, t. Kip. -252,56 ° C) Nuklearno leđa su režirane podjednako (paralelno) i faralodorod p.-H 2 (m. Pl. -259,32 ° C, t. Kip. -252.89 ° C) - nasuprot jedni drugima (anti-paralelno). Ravnotežna smjesa o.-H 2 I. p.-H 2 na određenoj temperaturi se zove ravnotežni vodonik e.-H 2.

Podijelite modifikacije vodonika kanamicida sa aktivnim kutom na tečnoj temperaturi dušika. Na vrlo niskim temperaturama ravnoteža između ortomomije i vodootporne je gotovo usmjerena na potonje. U 80 do omjera oblika otprilike 1: 1. Potopljeni paralodin pod grijanjem pretvara se u ortodoksid do stvaranja ravnoteže na sobnoj temperaturi smjese (orto-parom: 75:25). Bez katalizatora, transformacija se događa polako (u uvjetima međuzvjezdanog srednjeg - sa karakterističnim vremenima, do kosmološkog), što omogućava učenje svojstava pojedinačnih modifikacija.

Vodonik - najviše svjetla, to je 1,5,5 puta. Očito je da je manja težina molekula, veća njihova brzina na istoj temperaturi. Kao što je najlakši, molekuli vodika kreću se brže od molekula bilo kojeg drugog plina i na taj način brži može prenijeti toplinu iz jednog tijela u drugu. Iz toga slijedi da vodik ima najveću toplotnu provodljivost među gasovitim tvarima. Njegova toplotna provodljivost je otprilike sedam puta veća od toplotne provodljivosti zraka.

Vodonik molekula Dvotomen - H 2. U normalnim uvjetima gas je bez boje, mirisa i ukusa. Gustoća od 0.08987 g / l (n.u.), ključala -252,76 ° C, specifična toplinska izgaranje 120.9 × 10 6 j / kg, manjina u vodi - 18,8 ml / l. Vodonik je dobro rastvorljiv u mnogim metalima (NI, PT, PDI dr.), Posebno u paladijumu (850 svezaka na 1 volumu PD). Rastvorljivost vodonika u metala povezana je sa svojom sposobnostima difuzije kroz njih; Difuzija kroz karbonalnu leguru (na primer, čelik) ponekad je popraćen uništavanjem legure zbog interakcije vodonika sa ugljikom (takozvana dekarbonizacija). Praktično, ne topivljivo.

Tečni vodonikpostoji vrlo uska temperatura od -252,76 do -259,2 ° C. Ovo je bezbojna tečnost, vrlo svjetlost (gustoća na -253 ° C 0,0708 g / cm 3) i tekućina (viskoznost na -253 ° C 13.8 Schuaz). Kritični parametri vodika vrlo su niski: temperatura -240,2 ° C i pritisak od 12,8 bankomata. To objašnjava poteškoće u rezidenciji vodonika. U tečnom stanju, ravnotežni vodonik se sastoji od 99,79% para-h 2, 0,21% orto-h 2.

Čvrsti vodonik, talište -259.2 ° C, gustoća 0,0807 g / cm 3 (na -262 ° C) - masovni misa snijega, hempsonal sinsonia kristal, p6 / mmc prostorna grupa, parametri ćelije sVEDOK JOVANOVIĆ - ODGOVOR:=3,75 c.\u003d 6.12. Uz visoki pritisak, vodonik ide u metalno stanje.

Isotopes

Vodonik se nalazi u obliku tri izotopa, koji imaju pojedinačna imena: 1 h - dijeta (h), 2 h - deuterium (D), 3 h - Tritijum (radioaktivno) (T).

Dijeta i deuterijum su stabilni izotopi sa masovnim brojevima 1 i 2. Sadržaj njih u prirodi iznosi 99,9885 ± 0,0070% i 0,0115 ± 0,0070%. Ovaj omjer može se malo mijenjati ovisno o izvoru i načinu stvaranja vodonika.

Izotop vodika 3 h (tritijum) je nestabilan. Njegov poluživot je 12,32 godine. Trithium se nalazi u prirodi u vrlo malim količinama.

Književnost također pruža podatke o izotopima vodonika sa masovnim brojevima 4 - 7 i poluživota od 10 -22 - 10 -23 s.

Prirodni vodik sastoji se od molekula H 2 i HD (deteterizacija) u omjeru 3200: 1. Sadržaj čistog vodika D 2 je još manje. Odnos koncentracija HD i D 2, približno 6400: 1.

Od svih izotopa hemijskih elemenata, fizička i hemijska svojstva izotopa vodonika najviše se razlikuju. To je zbog najvećih relativnih promjena u masama atoma.

	Temperatura topljenje K.	Temperatura ključat K.	Trinoe tačka, K / KPA.	Kritičan tačka, K / KPA.	Gustina Tečnost / plin kg / m³.

Deuterium i Tritium imaju i pravo i parametriju: p.-D 2, o.-D 2, p.-T 2, o.-T 2. Heteroisotope vodik (HD, HT, DT) nema orto i parametre.

Hemijska svojstva

Udio disociranih molekula vodika

Molekuli vodonika H 2 su prilično izdržljivi i da bi se vodik ušao u reakciju, velika energija treba potrošiti:

H 2 \u003d 2N - 432 kJ

Stoga, na običnim temperaturama, vodik reagira s vrlo aktivnim metalima, na primjer, sa kalcijumom, formiranje kalcijuma hidrida:

Ca + n 2 \u003d san 2

i sa jedinim nemetalolom - fluorom, formiranje fluorida:

Uz većinu metala i nemetala, vodik reagira na povišenim temperaturama ili s različitim efektom, na primjer, prilikom rasvjete:

O 2 + 2N 2 \u003d 2N 2

Može "oduzeti" kiseonik iz nekih oksida, na primjer:

Cuo + H 2 \u003d Cu + H 2 o

Snimljena jednadžba odražava smanjujući svojstva vodonika.

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

Uz halogene formira halogene pasmine:

F 2 + H 2 → 2HF, reakcija se nastavlja eksplozijom u mraku i na bilo kojoj temperaturi,

CL 2 + H 2 → 2hcl, reakcija se nastavlja eksplozijom, samo u svjetlu.

Sa čađom Interakcija s jakim grijanjem:

C + 2h 2 → CH 4

Interakcija sa alkalnim i paušalnim metalima

Prilikom interakcije s aktivnim metalima, vodik oblikuje hidride:

2na + h 2 → 2nah

Ca + H 2 → CAH 2

MG + H 2 → MGH 2

Hidridi - fiziološka fiziološka, \u200b\u200bčvrste tvari, lako hidrolizirani:

Cah 2 + 2h 2 O → CA (OH) 2 + 2h 2

Interakcija s li metalima oksidi (obično D-elementi)

Oksidi se vraćaju na metale:

Cuo + H 2 → Cu + H 2 o

FE 2 O 3 + 3H 2 → 2FE + 3H 2 O

WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Hidrogenacija organskih spojeva

Molekularni vodonik se široko koristi u organskoj sintezi za vraćanje organskih spojeva. Ovi procesi se nazivaju reakcije hidrogenacija. Te se reakcije provode u prisustvu katalizatora po povišenom pritisku i temperaturi. Katalizator može biti homogeni (npr. Katalizator Wilkinson) i heterogena (npr. Renae nikal, paladij na uglu).

Dakle, posebno, s katalitičkim hidrogenacijom nezasićenih spojeva, poput alkina i alkina, zasićenih spojeva su alkane.

Geohemija vodonika

Slobodni vodinik H 2 relativno se rijetko nalazi u Zemljinoj gasovima, ali u obliku vode potrebno je izuzetno važno učešće u geohemijskim procesima.

Minerali vodika mogu se uključiti u oblik amonijum jona, hidroksil jona i kristalne vode.

U atmosferi se vodik kontinuirano formira kao rezultat razgradnje vode solarnim zračenjem. Imati malu masu, molekuli vodika imaju veliku brzinu difuzijskog pokreta (blizu je druge kosmičke brzine) i, pada u gornje slojeve atmosfere, može letjeti do svemira.

Značajke cirkulacije

Vodonik na mješavini sa zrakom formira eksplozivnu smjesu - takozvani pacov plin. Ovaj plin ima najveću eksplozivnost s volumenom vodonika i kisikom 2: 1 ili vodikom i zrakom otprilike 2: 5, jer u zraku kisika sadrži oko 21%. Takođe se prikazuje vodik. Tečni vodonik prilikom ulaska u kožu može uzrokovati ozbiljan frostbit.

Eksplozivne koncentracije vodika sa kisikom nastaju sa 4% na 96% volumetrijske. S mješavinom sa zrakom od 4% do 75 (74)% volumetrijskog.

Ekonomija

Trošak vodonika u velikim rasponima raspona raspona u rasponu od 2-5 $ po kg.

Primjena

Atomski vodonik se koristi za atomsko zavarivanje vodonika.

Hemijska industrija

• U proizvodnji amonijaka, metanola, sapuna i plastike
• U proizvodnji margarina iz tečnog biljnog ulja
• Registriran kao dodatak hrane E949. (Pakiranje plina)

Prehrambena industrija

Vazduhoplovna industrija

Vodonik je vrlo pluća i u zraku uvijek se podiže. Jednom su agencije i baloni bili ispunjeni vodikom. Ali u 30-ima. XX vek Bilo je neborca, tokom kojeg su zračni brodovi eksplodirali i spalili. Danas se zrakoplova ispunjavaju helijumom, uprkos znatno većim troškovima.

Gorivo

Vodonik se koristi kao raketna goriva.

Studije su u toku sa korištenjem vodonika kao goriva za putnike i kamione. Vodikov motori ne zagađuju okoliš i izdvajaju samo vodenu paru.

U gorivnim ćelijama hidrogen-kisika, vodonik koristi vodonik za izravno pretvaranje energije hemijske reakcije na električnu energiju.

"Tečni vodonik" ("FA") - tečni agregatni vrh vodonika, sa niskom specifičnom gustoćom od 0,07 g / cm³ i kriogena svojstva sa tačkom za smrzavanje od 14,01 k (-259,14 ° C) i tačaka ključanja 20,28 k (-252.87 ° C (-252.87 ° C ). To je bezbojna ne-miris tečnost koja se, kada se pomiješa sa zrakom, odnosi se na eksplozivne tvari s nizom koeficijenta paljenja od 4-75%. Omjer centrifuge izomera u tečnom vodiku je: 99,79% -patronage; 0,21% - pravoslavlja. Koeficijent proširenja hidrogena prilikom promjene agregatnog stanja na gasovitom je 848: 1 na 20 ° C.

Što se tiče bilo kojeg drugog plina, ukapljivanje vodika vodi do smanjenja glasnoće. Nakon ukapljenja, "LB" se čuva u termički izoliranim posudama pod pritiskom. Tečni vodonik (eng. Tečni vodonik., LH2., LH 2.) Aktivno se koristi u industriji, kao oblik skladištenja plina, a u kosmičkom studiju, kao raketno gorivo.

istorija

Prva dokumentovana upotreba umjetnog hlađenja 1756. godine izvela je Engleski naučnik William Cullen, 1784. godine, Michael Faraday, Michael Faraday dobio je ukapljeni amonijak, američki izumir Oliver Evans prvi put razvio kompresor za hlađenje 1805. godine , Jacob Perkins patentirao je rashladni stroj 1834. godine, a John Gori prvo u SAD-u patentiranom klima uređajem 1851. godine. Werner Siemens predložio je koncept regenerativnog hlađenja 1857. godine, Karl Linda patentirana oprema za dobivanje tečnog zraka pomoću kaskade "Joule - Thomson Ekspansion Effect" i regenerativno hlađenje 1876. godine. 1885. godine poljski ljekar i hemičar Zigmund Vro? Blavsky objavio je kritičnu temperaturu vodonika 33 k, kritični pritisak 13.3 bankomat. I tačka ključanja na 23 K. Prosleđivanje, James Dewar bio je ukapljen 1898. godine koristeći regenerativni hlađenje i njegov izum, Dewar Dewar. Prva sinteza stabilnog izomera tečnog vodonika - Paul HAREK i Karl Bonheffef izvršio je 1929. godine.

Spin Izomeri vodika

Vodonik na sobnoj temperaturi sastoji se uglavnom od Spin Isomer, pravodora. Nakon proizvodnje, tečni vodonik je u metastabilnoj stanju i mora se transformirati u parafrogen oblik kako bi se izbjegla eksplozivna egzotermna reakcija, koja se odvija kada se mijenja na niskim temperaturama. Transformacija u vodenu fazu obično se proizvodi pomoću takvih katalizatora kao što su željezni oksid, kromirani oksid, aktivni azbest od karbonskih obloženih platinama, rijetkim zemljanim metalima ili upotrebom aditiva uranijumu ili niklama.

Upotreba

Tečni vodonik se može koristiti kao oblik skladištenja goriva za motore sa unutrašnjim sagorijevanjem i gorivnim stanicama. Razne podmornice (projekti "212a" i "214", Njemačka) i koncepti vodonika transporta kreirani su pomoću ovog vodonika agregatnog obrasca (vidi na primjer "DeepC" ili "BMW H2R"). Zbog blizine struktura, kreatori opreme na "LB" mogu koristiti ili samo izmijeniti sisteme koristeći ukapljeni prirodni plin ("LNG"). Međutim, zbog donje volumetrijske gustoće energije za paljenje, potrebna je veća količina vodika od prirodnog plina. Ako se tečni vodonik koristi umjesto "LNG" u klipnim motorima, obično je potreban glomaznički sistem goriva. Uz direktno ubrizgavanje, povećani gubici u ulaznom putu smanjuju punjenje cilindara.

Tečni vodonik se koristi i za hlađenje neutrona u eksperimentima rasipanja neutrona. Neutronske mase i jezgra vodonika gotovo su jednake, tako da je razmjena energije s elastičnim sudarom najefikasnija.

Prednosti

Prednost korištenja vodika je "nulta emisija" njegove upotrebe. Proizvod njegove interakcije sa zrakom je voda.

Prepreke

Jedna litara "ZHV" teži samo 0,07 kg. To jest, njegova specifična gustina je 70,99 g / l na 20 K. tekućih vodika zahtijeva kriogenu tehnologiju skladištenja, poput posebnih termički izoliranih kontejnera i zahtijeva poseban tretman, koji je neobičan za sve kriogene materijale. U tom je pogledu blizu tečnog kisika, ali zahtijeva veće oprez zbog opasnosti od požara. Čak je i u slučaju kontejnera sa toplinskom izolacijom, teško je sadržavati na niskoj temperaturi koja je potrebna za spremanje u tekućinu (obično isparava brzinom od 1% dnevno). Prilikom rukovanja, potrebno je i slijediti uobičajene mjere sigurnosti prilikom rada s vodikom - prilično je hladno za ukapljivanje u zraku, što je eksplozivno.

Raketna goriva

Tečni vodonik je zajednička komponenta raketnih goriva, koja se koristi za reaktivno ubrzanje raketa i svemirske letjelice. U većini tečnih raketnih motora na vodiku se prvo koristi za regenerativno hlađenje mlaznice i drugih dijelova motora, prije nego što ga miješate s oksidansom i sagorijevanjem za proizvodnju vuče. Moderni motori koji se koriste na H 2 / O 2 komponente troše se mješavina goriva koji su preplavljeni vodonik, što dovodi do određenog broja neobrađenog vodika u ispušmu. Pored povećanja specifičnog ukopanja, zbog smanjenja molekularne težine, još uvijek smanjuje eroziju mlaznice i komore za izgaranje.

Takve prepreke za upotrebu "HB" u drugim oblastima kao kriogena priroda i niska gustina takođe su odvraćanje za upotrebu u ovom slučaju. Za 2009. postoji samo jedna raketa za prijevoz (RN "Delta-4"), što je u potpunosti vodonik raketa. U osnovi, "HB" se koristi ili na gornjim fazama raketa, ili na blokovima da se značajan dio rada na izlazu korisnog opterećenja u vakuu vrši u vakuu. Kao jedna od mjera za povećanje gustoće ove vrste goriva, postoje prijedlozi za korištenje lucidnog vodika, odnosno polu-pomognutog oblika "FAI".

Vodonik je hemijski element sa simbolom H i atomski broj 1. Imajući standardnu \u200b\u200batomsku težinu oko 1.008, vodik je najlakši element u periodičnoj tablici. Njegov monomonski oblik (h) je najčešća kemikalija u svemiru, činila je oko 75% cjelokupne mase barione. Zvijezde se uglavnom sastoje od vodika u stanju plazme. Najčešći izotop vodika, nazvan kapital (ovo ime se rijetko koristi, simbol 1h), ima jedan proton i jedan neutron. Rasprostranjena pojava atomskog vodika prvo se dogodila u ere rekombinacije. Sa standardnim temperaturama i pritiskom, vodik je bezbojni, ne-miris i ukus, netoksični, nemetalni, zapaljiv dioksidni plin s molekularne formule H2. Budući da se vodik lako formira kovalentne obveznice s većinom nemetalnih elemenata, većina vodika na Zemlji postoji u molekularnim oblicima, poput vode ili organskih spojeva. Vodonik igra posebno važnu ulogu u kiselinskim alkalnim reakcijama, jer su većina reakcija na kiselosti povezana s razmjenom protona između topivih molekula. U jonskim spojevima vodonik može uzeti oblik negativnog naboja (to jest, anion), dok je poznat kao hidrid, ili kao pozitivno naplaćen (I.E. kation), naznačen simbolom H +. Vodonik je opisano kao što se sastoji od jednostavnog protona, ali u stvari vodikogene katije u jonskim vezama su uvijek složenije. Kao jedini neutralni atom za koji se Schrödinger jednadžba može analitički riješiti, vodonik (naime, proučavanje energije i obvezujućeg atoma) igrao je ključnu ulogu u razvoju kvantne mehanike. Isprva je plin vodika bio umjetno dobiven na početku 16. stoljeća reakcija kiselina do metala. 1766-81. Henry Cavendish bio je prvi koji je priznao da je vodonik plin diskretna supstanca i da proizvodi vodu prilikom izgaranja, tako da je tako nazvana: u grčkom vodonik znači "proizvođač vode". Industrijska proizvodnja vodonika uglavnom je zbog transformacije pare prirodnog plina i, manje vjerovatno, s više energetskih metoda, poput vodene elektrolize. Većina vodonika koristi se u blizini svojih proizvodnih mjesta, s dvije najčešćim namjenama - prerada fosilnih goriva (na primjer, hidrokarking) i proizvodnju amonijaka, uglavnom za tržište gnojiva. Vodonik uzrokuje zabrinutost u metalurgiji, jer može učiniti krhkim mnogim metalima, što komplicira dizajn cjevovoda i spremnika.

Nekretnine

Sagorijevanje

Vodonik plin (dihidrogen ili molekularni vodonik) je zapaljiv plin koji će izgorjeti u zraku u vrlo širokom rasponu koncentracija sa 4% na 75%. Enthalpy Burning je 286 kj / mol:

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (L) + 572 kJ (286 kJ / MOL)

Vodonik plin formira eksplozivne smjese sa zrakom u koncentracijama od 4-74% i klorom u koncentracijama na 5,95%. Eksplozivne reakcije mogu biti uzrokovane iskre, toplim ili sunčevim svjetlošću. Temperatura samoelacije vodika, temperatura spontane upale u zraku je 500 ° C (932 ° F). Čisti hidrogen-kisik iz emitiraju ultraljubičasto zračenje i sa visokom smjesom kisika gotovo su nevidljive golim okom, o čemu svjedoči slabi kabl glavnog motora kosmičkog prijevoza, u usporedbi s dobro vidljivim kosmičkom kosmičkom kozmičkom kozmičkom ojačanju, koji koristi kompozit amonijum-perchlorat. Da biste otkrili curenje izgaranja vodonika, može biti potreban detektor plamena; Takva curenja mogu biti vrlo opasna. Plamen vodonika u drugim uvjetima je plav, a podseća na plavi plamen prirodnog plina. Smrt zračnog broda "Hindenburg" je zloglasni primjer izgaranja vodika, a slučaj se još raspravlja. Vidljivi narančasti plamen u ovom incidentu uzrokovan je utjecajem hidrogen smjese sa kisikom u kombinaciji sa ugljičnim spojevima zračnog broda. H2 reagira sa svakim oksidirajućim elementom. Vodonik može spontano reagirati na sobnoj temperaturi sa hlorom i fluorom kako bi se formirao odgovarajući halogenici vodika, hlorida vodonika i vodonik, koji su takođe potencijalno opasne kiseline.

Nivo elektrona energije

Energetski nivo glavnog stanja elektrona u atonu vodonik iznosi -13,6 eV, što je ekvivalent ultraljubičastom fotonu s talasnom dužinom od oko 91 Nm. Razina energije od vodonika može se izračunati prilično precizno pomoću Borovskog modela atoma, koji konceptualizira elektron kao "orbitalni" proton analogijom sa Zemljinom orbitom Zemlje. Međutim, atomski elektron i proton održavaju se zajedno elektromagnetskom silom, a planete i nebeske predmete drže gravitacija. Zbog diskrecije kutnog zamaha postulirano u ranom kvantnom mehaničaru, elektron u boronskom modelu može zauzimati određene dopuštene udaljenosti od protona i, prema tome, samo određene dozvoljene energije. Precizniji opis atoma vodika dolazi iz čisto kvantnoj mehaničkoj obradi, u kojoj se koristi Schrödinger jednadžba, dirački jednadžba ili čak i na Fanmanov integralni shemi za izračunavanje gustoće raspodjele vjerojatnosti elektrona oko protona. Najsloženije metode obrade omogućavaju dobijanje malih učinaka posebne teorije relativnosti i polarizacije vakuuma. U kvantnom obradu, elektron u atomu vodika glavne države uopće nema rotacijski obrtni moment, koji ilustrira kako "planetarna orbita" razlikuje od kretanja elektrona.

Osnovni molekularni oblici

Postoje dva različita iskrivljenja izomera dukturnih molekula vodonika, koji se odlikuju relativnim spinovima njihovih jezgara. U pravoslavnom obliku, leđa dva protona su paralelne i formiraju trostruku državu sa molekularnim kvantnim kvantnim brojem 1 (1/2 + 1/2); U obliku parazorada, leđa anti-paralelnog i formiraju singl s molekularnim kvantnim kvantnim brojem 0 (1/2 1/2). Sa standardnom temperaturom i pritiskom, vodonik plin sadrži oko 25% pare i 75% orto-obrasca, poznatog i kao "normalan oblik". Omjer ravnoteže pravodora do paramortora ovisi o temperaturi, ali budući da je orto oblik uzbuđeno stanje i ima veću energiju od pare, nestabilna je i ne može se očistiti. Na vrlo niskim temperaturama, ravnotežna država sastoji se gotovo isključivo iz obrasca pare. Termička svojstva tečnosti i plinske faze čistih paravodoroda značajno su različita od svojstava uobičajenog obrasca zbog razlika u rotacijskim toplinskim kapima, o kojima se detaljnije raspravlja u vrhovima vodonika. Orto / uparena razlika također se nalazi u drugim molekulama koji sadrže vodonik ili funkcionalne grupe, poput vode i metilena, ali ima malu vrijednost za njihovu termičku svojstva. Nefalizirana međusobna povezanost između pare i orto H2 povećava se s povećanjem temperature; Dakle, brzo kondenzirano H2 sadrži velike količine ortogonalnog oblika visokih energija, koji se vrlo polako pretvara u para-oblik. Orto / par para u kondenziranom H2 važan je faktor u pripremi i skladištenju tečnog vodonika: transformacija ilito u paru je egzotermična i daje dovoljno topline za isparavanje tekućine vodika, što dovodi do gubitka tečnog materijala . Katalizatori za orto-para-konverziju, kao što su željezni oksid, aktivirani ugljik, pozlaćeni azbest, rijetki zemaljski metali, uranijumski spojevi, kromirani oksid ili neki nikl spojevi koriste se hidrogenom.

Faza

Plinoviti vodonik

Tečni vodonik

Hranio je vodonik

Tvrdi vodonik

Metalni vodonik

Priključci

Kovalentni i organski spojevi

Iako H2 nije baš reaktivan u standardnim uvjetima, formira veze sa većinom elemenata. Vodonik može formirati spojeve sa elementima koji su više elektronegirajući, poput halogena (na primjer, f, CL, br, i) ili kisik; U tim spojevima vodik uzima djelomično pozitivno naboj. Kada se obvezuju u fluorin, kisik ili azogen može sudjelovati u obliku nesvjesne komunikacije prosječne moći s vodonik drugih sličnih molekula, pojavu nazvan vodikov veza, što je ključno za stabilnost mnogih bioloških molekula. Vodonik takođe formira spojeve sa manje elektronegativnih elemenata, poput metala i metaloida, gdje je potrebno djelomično negativno naboj. Ovi spojevi su često poznati kao hidridi. Vodonik oblikuje opsežan skup spojeva sa ugljikom, zvanim ugljikovodicima, pa čak i veća plouralnost spojeva - s heteroatomima, zbog njihove sveukupne veze sa živim bićima, nazivaju se organskim spojevima. Studija njihovih nekretnina bavi se organskom hemijom, a njihovo istraživanje u kontekstu živih organizama poznato je kao biohemija. Prema nekim definicijama, "organski" jedinjenja moraju sadržavati samo ugljik. Međutim, većina njih sadrži i vodik, a jer je to ugljenična veza, što daje ovu klasu spojeva većinu njihovih specifičnih hemijskih karakteristika, u nekim definicijama riječi "organski" u hemiji. Milioni ugljovodonika su poznati, a obično se formiraju složenim sintetičkim rutama koje rijetko uključuju elementarni vodonik.

Hidridi

Vodonik jedinjenja često se nazivaju hidridi. Izraz "hidrid" sugerira da je atom n kupio negativan ili anionski karakter, naznačen za H-, a koristi se kada vodik formira spoj sa više električnih elemenata. Postojanje hidridne anije koje je Gilbert N. Lewis iz 1916. godine za jedini koji sadrži hidride Grupe 1 i 2 pokazali su Moers 1920. Elektroliza rastaljenih litijum hidrija (LIH), stvarajući stoichiometrijsku količinu vodika po Anoda. Za hidride koji nisu metali grupe 1 i 2, ovaj je izraz zabludu, s obzirom na nisku elektronegivost vodonika. Izuzetak u hidridima grupe 2 je beh2, koji je polimer. U litijum-aluminijskom hidridu, ALH-4 Anion nosi hidridne centre, čvrsto pričvršćene na Al (III). Iako se hidridi mogu formirati u gotovo svim elementima glavne grupe, u velikoj mjeri razlikuju se broj i kombinacija mogućih spojeva; Na primjer, poznati su više od 100 binarnih borca \u200b\u200bhidrija i samo jedan binarni aluminijski hidrid. Indijanski binarni hidrid još nije identificiran, iako postoje veliki kompleksi. U neorganoj hemiji, hidridi mogu poslužiti i kao premošćivanje ligandi koji vežu dva metalna centra u koordinacijskom kompleksu. Ova je funkcija posebno karakteristična za elemente grupe 13, posebno u bozama (boron hidridi) i aluminijumskih kompleksa, kao i u klasteriranim ugljikovodima.

Protoni i kiseline

Vodonostk oksidacija uklanja svoj elektron i daje H +, što ne sadrži elektrone i kernel, koji se obično sastoji od jednog protona. Zbog toga se H + često naziva protonom. Ova vrsta je centralna od kiselinske rasprave. Prema teoriji oklopnog papira, kiseline su donatori protona, a baze su protonovi akumulatori. Goli proton, H +, ne može postojati u otopini ili u jonskim kristalima zbog neodoljive privlačnosti prema drugim atomima ili molekulama sa elektronima. S izuzetkom visokih temperatura povezanih sa plazmom, takvi se protoni ne mogu ukloniti iz elektronskih oblaka atoma i molekula i ostat će pričvršćeni za njih. Međutim, izraz "proton" se ponekad koristi metaforički za označavanje pozitivnog nabijenog ili kationalnog vodonika u prilogu na druge vrste na ovaj način, a kao takav, naznačen kao "H +" bez ikakvih pojedinih protoka. Da bi se izbjegao izgled golog "restalnog protona" u rješenju, ponekad se smatra da kisela vodena rješenja sadrže manje malo vjerojatne izmišljenih vrsta nazvanih "Hydronium ion" (H 3O +). Međutim, čak i u ovom slučaju takve restale vodonične katije realniju su realniji kao organizirani klasteri koji oblikovaju poglede blizu H 9o + 4. Ostali ioni oskohoniju otkrivaju se kada je voda u kiselom rješenju s drugim otapalima. Unatoč svom egzotičnošću na Zemlji, jedan od najčešćih jona u svemiru je H + 3, poznat kao protonizirani molekularni vodonik ili triihidrogena kation.

Isotopes

Vodonik ima tri prirodna izotopa označenih 1h, 2h i 3h. Drugi su snažno nestabilni jezgra (od 4 sata do 7h) sintetizirani u laboratoriji, ali nisu primijećeni u prirodi. 1h je najčešći hidrogen izotop sa prevalencijom više od 99,98%. Budući da je srž ovog izotopa sastoji se od samo jednog protona, on je opisan, ali rijetko koristi formalna načela. 2h, još jedan stabilan izotop vodika poznat je kao deuterium i sadrži jedan proton i jedan neutron u kernelu. Vjeruje se da je sve deuterijum u svemiru proizvedeno tokom velike eksplozije i postojao od tog vremena do sada. Deuterium nije radioaktivni element i ne predstavlja značajan rizik toksičnosti. Voda obogaćena molekulama, koja uključuje deuterijum umjesto normalnog vodika, naziva se teška voda. Deuterium i njen spojevi koriste se kao neradoaktivna naljepnica u hemijskim eksperimentima i otapalima za spektroskopiju 1h-NMR. Teška voda se koristi kao neutron retarder i rashladno sredstvo za nuklearne reaktore. Deuterium je takođe potencijalno gorivo za komercijalnu nuklearnu sintezu. 3h je poznat kao tritijum i sadrži jedan proton i dva neutrona u kernelu. Radioaktivan je, padne na helium-3 preko beta propadanja s poluživotom od 12,32 godine. To je tako radioaktivno da se može koristiti u svjetlučnoj boji, što ga čini korisnim u proizvodnji, na primjer, sate blistavim biranjem. Staklo sprečava malu količinu zračenja. Mala količina tritima naravno formira se prirodno u interakciji kosmičkih zraka sa atmosferskim plinovima; Trithium je takođe pušten tokom testiranja nuklearnog oružja. Koristi se u reakcijama nuklearne sinteze kao pokazatelja izotopske geohemije i u specijaliziranim rasvjetnim uređajima sa autonomnom snagom. Trithium se takođe koristio u eksperimentima na hemijskom i biološkom označavanju kao radioaktivnu etiketu. Vodonik je jedini element koji ima različita imena za svoje izotope koji se danas široko koriste. Tokom rane studije radioaktivnosti, razni teški radioaktivni izotopi dobili su svoja imena, ali takva se imena više ne koriste, s izuzetkom deuterijuma i tritijuma. Simboli D i T (umjesto 2h i 3h) ponekad se koriste za deuterijum i tritijum, ali odgovarajući simbol za odlomak P već se koristi za fosfor i, dakle, nije dostupan za prolaz. U svojim smjernicama NOMENCLATURE, međunarodna unija čiste i primijenjene hemije omogućava vam da koristite bilo koji znakovi iz D, T, 2h i 3h, iako su preferirani 2h i 3h. Egzotični Muong Atom (MU simbol) koji se sastoji od antimuona i elektrona također se smatra laganim hidrogenim radioizotopotopom zbog mase razlike između antimuniona i elektrona, koji je otkriven 1960. godine. Tokom života muona, 2,2 μs, Muong može biti uključen u spojeve poput mural hlorida (Mucl) ili natrijum muonida (NAMU), sličan hidrologenom hloridu i natrijum hidridu.

istorija

Otvaranje i upotreba

1671. godine, Robert Boyle otvorio je i opisao reakciju između željeznih piljevina i razrijeđenih kiselina, što dovodi do vodonarskog plinovitog. 1766. Henry Cavendish bio je prvi koji je prepoznao vodonik plin kao diskretnu supstancu, nazivajući ovaj plin zbog metalne kiseline reakcije "zapaljivog zraka". Predložio je da je "zapaljiv zrak" zapravo identičan hipotetičkoj tvari nazvan "Phlogiston", a još jednom je otkrio 1781. godine da plin proizvodi vodu prilikom izgaranja. Vjeruje se da je on otvorio vodik kao element. 1783. godine, antoine Lavoisier dao je ovaj element imenonik (iz grčkog ὑδρο-hidroelektrana "vode" i -γενής gena, što znači "Stvoritelj") kada su se reproducirali podaci o kaventisti da se voda formira tijekom izgaranja Vodonik. Lavoisier je proizveo vodik za svoje eksperimente kako bi sačuvali masu reakcijom protoka pare metalnim gvožđem kroz žarulju sa žarnom niti zagrijana u vatri. Anaerobno oksidacija gvožđa od strane protona vode na visokim temperaturama može biti šematski zastupljena nizom sljedećih reakcija:

Fe + H2O → Feo + H2

2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2

3 Fe + 4 H2O → FE3O4 + 4 H2

Mnogi metali, poput cirkonijuma, podvrgnuti su sličnoj reakciji s vodom koja vodi do vodonika. Vodonik je prvi put bio ukapljen James Dewar 1898. godine koristeći regenerativni hlađenje i njen izum, vakuumska tikvica. Sljedeće godine proizveo je čvrsti vodonik. Deuterium je otkriven u decembru 1931. godine Harold Jura, a Trithium je 1934. godine pripremio Ernest Rutherford, Marka Oliphant i Paul Harek. Teška voda, koja se sastoji od deuterijuma, umjesto običnog vodonika, jura je otkrila 1932. godine. Francois Isaac de Rivaz izgradio je prvi motor "Rivaz", motor sa unutrašnjim sagorijevanjem vođen hidrogen i kisikom 1806. godine. Edward Daniel Clark izmislio je vodonik plinsku cijev 1819. godine. Vatrogasac izbacivanja (prvi puni upaljač) izmišljen je 1823. godine. Prvi vodonik cilindar izmislili su Jacques Charles 1783. godine. Vodonik je pružio prvi pouzdan oblik pokreta zraka nakon izuma 1852. godine, Henri Giffard podigao je vodikom. Njemački grof Ferdinand von Tzpelinin promovirao je ideju o krutim zrakoplovima podignutim u zrak s vodikom, koji su kasnije zvani zeppelins; Prvi od njih je skinuo u zraku 1900. godine. Redovno zakazani letovi započeli su 1910. godine i početkom Drugog svjetskog rata u kolovozu 1914. godine prebacili su 35.000 putnika bez ozbiljnih incidenata. Tokom rata, hidrogen zrakoplovi korištene su kao promatračke platforme i bombarderi. Prvi ne-pobjednički transatlantski let producirao je Britansko zrakoplovstvo R34 1919. godine. Redovna putnička usluga nastavljena je 1920-ih, a otvaranje rezervi helija u Sjedinjenim Državama trebalo bi poboljšati sigurnost leta, ali američka vlada odbila je prodati plin u tu svrhu, pa je H2 korišteno u zračnom mjestu u zraku, koji je bio uništen kao Rezultat požara u Milanu u New-Versi 6. maja 1937. godine. Incident je emitovan uživo na radio i video snimanje video filmova. Štetno je pretpostavljeno da je uzrok paljenja bio curenje vodika, ali naredne studije ukazuju na paljenje aluminiziranog obloga tkiva sa statičkim elektricitetom. Ali do ovog trenutka, reputacija vodika kao podiznog plina već je bila oštećena. Iste godine, prvi turbogenerator hidrogenog hlađenja s plinovitim vodonik naručen je kao rashladno sredstvo u rotoru i statoru 1937. godine u Daytonu, Ohio, Dayton Power & Light Co; Zbog toplotne provodljivosti plina vodonik, najčešći je plin za upotrebu u ovom području danas. Vodonik baterija prvo se koristila 1977. godine na brodu Navigacijski tehnološki satelit-2 SAD (NTS-2). MKS, Mars Odiseja i Marsu Global Anketar opremljeni su nikl-vodikovim baterijama. U tamnom dijelu svoje orbite teleskop Hubble Space također pokreće nikl-vodikove baterije, koji su konačno zamijenjeni u maju 2009., više od 19 godina nakon lansiranja i 13 godina nakon njihovog dizajna.

Uloga u kvantnoj teoriji

Zbog svoje jednostavne atomske strukture koja se sastoji samo od protona i elektrona, hidrogen atoma, zajedno sa spektrom svjetla stvoren od njega ili apsorbira ga, bio je središnji u razvoju teorije atomske strukture. Pored toga, proučavanje odgovarajuće jednostavnosti molekule vodika i odgovarajuće H + 2 kation-a dovelo je do razumijevanja prirode hemijske veze, koja je slijedila fizičku obradu atoma vodonika u kvantnoj mehanici u sredini 2020. godine. Jedan od prvih kvantnih efekata, koji su se jasno primijetili (ali nisu u to vrijeme bili shvaćeni), da li je promatranje Maxwella sa sudjelovanjem vodonika u pola stoljeća prije nego što se pojavila puna kvantna mehanička teorija. Maxwell je napomenuo da specifični toplinski kapacitet H2 nepovratno odlazi iz dioksidnog plina ispod sobne temperature i započinje sve više i više liči na specifičnu toplinsku kapacitet na kriogenim temperaturama. Prema kvantnoj teoriji, takvo ponašanje se događa zbog udaljenosti (kvantiziranog) nivoa rotacijske energije, koji su posebno široko postavljeni u H2 zbog male mase. Ovi široko razmaknuti nivou sprečavaju jednako odvajanje toplotne energije u rotacijski pokret u vodiku na niskim temperaturama. Diatomi koji se sastoje od težih atoma nemaju tako široko postavljene razine i ne pokazuju isti efekt. Anti-vodonik je antimatiralni analog vodonika. Sastoji se od antiprotona sa pozitronom. Anti-Farm je jedini tip ATimatter ATOM-a koji je dobiven od 2015.

Pronalaženje prirode

Vodonik je najčešći hemijski element u svemiru, čini 75% normalne tvari po težini i više od 90% po broju atoma. (Većina mase svemira, međutim, nije u obliku ovog hemijskog elementa, ali vjeruje se da još uvijek postoje neotkrivene mase, poput tamne materije i tamne energije.) Ovaj element je u velikoj izobilju zvijezda i plinski divovi. H2 molekularni oblaci povezani su sa formacijom zvijezda. Vodonik reprodukuje vitalnu ulogu prilikom uključivanja zvijezda kroz reakciju protona i nuklearnim sintezom CNO ciklusom. U cijelom svijetu vodonik se nalazi uglavnom u atomskim i plazmatskim državama s nekretninama, savršeno različitom od svojstava molekularnog vodonika. Kao plazma, elektron i proton vodika nisu povezani jedni s drugima, što dovodi do vrlo visoke električne provodljivosti i visoku zračno sposobnost (stvarajući svjetlost iz sunca i drugih zvijezda). Magnetna i električna polja snažno utječu na napunjene čestice. Na primjer, u sunčanom vjetru, oni komuniciraju s magnetosferom zemlje, stvarajući tokove Birkeland i Polar Laiance. Vodonik je u neutralnom atomskom stanju u međuzvjezdanom medijumu. Vjeruje se da je velika količina neutralnog hidrogena u priključnim sistemima Liman-Alpha dominira kosmološkom gustoćom barijanskog univerzuma na crveno pomak Z \u003d 4. Pod normalnim uvjetima na zemlji, postoji elementarni vodonik poput diatomičkog plina, H2. Međutim, vodonik plin je vrlo rijedak u Zemljinoj atmosferi (1 CNM u volumenu) zbog svoje svjetlosne težine, što omogućava lakše prevladati težinu zemlje od težeg plina. Međutim, vodik je treći najčešći element na površini zemlje, uglavnom postoji u obliku hemijskih spojeva poput ugljovodonika i vode. Vodonik gas formiraju neke bakterije i alge i prirodna je komponenta fluutina, kao i metan, što je sve značajniji izvor vodika. Molekularni oblik, nazvan protonirani molekularni vodonik (H + 3) nalazi se u međuzvjezdanom mediju, gdje se generira ionizacijom molekularnog vodonika iz kosmičkih zraka. Ovaj nabijeni ion primijećen je i u gornjoj atmosferi planete Jupitera. Ion je relativno otporan na okoliš zbog niske temperature i gustoće. H + 3 jedan je od najčešćih jona u svemiru i igra istaknutu ulogu u hemiji interstollarnog medija. Neutralni triatomični vodonik H3 može postojati samo u uzbuđenom obliku i nestabilnom. Suprotno tome, pozitivna molekularna ion vodika (H + 2) je rijetka molekul u svemiru.

Proizvodnja vodonika

H2 se proizvodi u hemijskim i biološkim laboratorijama, često kao nusproizvod drugih reakcija; u industriji za hidrogeniranje nezasićenih supstrata; i u prirodi kao sredstvo za ekstruziju ekvivalenta oporavka u biohemijskim reakcijama.

Reforma pare

Vodonik se može dobiti na više načina, ali ekonomski najvažniji procesi uključuju uklanjanje vodonika iz ugljikovodika, jer je oko 95% proizvodnje vodonika u 2000. godini stiglo iz reforme pare. Komercijalna, velika količina vodonika obično se dobivaju reformom pare prirodnog plina. Na visokim temperaturama (1000-1400 K, 700-1100 ° C ili 1300-2000 ° F), parom (vodena para) reagira sa metanom za dobivanje ugljičnog monoksida i H2.

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Ova je reakcija bolja u niskim pritiscima, ali, ipak, može se izvesti na visokim pritiscima (2,0 MPa, 20 bankomata ili 600 inča žive stuba). To je zbog činjenice da je H2 visokog pritiska najpopularniji proizvod, a sustavi za čišćenje od pregrijavanja pritiska bolje rade na većim pritiscima. Mješavina proizvoda poznata je kao "sinteza gas", jer se često koristi direktno za proizvodnju metanola i srodnih spojeva. Hidrokokokonski koji nisu metane mogu se koristiti za dobivanje sinteze plina s različitim omjerima proizvoda. Jedna od brojnih komplikacija ove visoko optimizirane tehnologije je formiranje koke ili ugljika:

CH4 → C + 2 H2

Shodno tome, reforma pare obično koristi višak H2O. Dodatni vodik se može ukloniti iz pare pomoću ugljičnog monoksida kroz reakciju raseljavanja vodenog plina, posebno korištenjem katalizatora željeznog oksida. Ova reakcija je i zajednički industrijski ugljični dioksid izvor:

CO + H2O → CO2 + H2

Ostale važne metode za H2 uključuju djelomičnu oksidaciju ugljovodonika:

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

I reakcija uglja, koja može poslužiti kao uvod u reakciju premještanja opisanog gore:

C + H2O → CO + H2

Ponekad se vodik proizvodi i konzumira u istom industrijskom procesu, bez odvajanja. U procesu habeera za proizvodnju amonijaka, vodik se generira iz prirodnog plina. Elektroliza otopine soli za dobivanje hlora također dovodi do formiranja vodonika kao nusproizvoda.

Metalna kiselina

U laboratoriji je H2 obično dobiven reakcijom razrijeđenih ne-oksidacijskih kiselina u neke reaktivne metale, poput cinka sa CYPA uređajima.

ZN + 2 H + → ZN2 + + H2

Aluminij može proizvesti i H2 pri obradi baza:

2 al + 6 H2O + 2 OH- → 2 al (OH) -4 + 3 H2

Vodena elektroliza jednostavan je način za proizvodnju vodonika. Isključuje se struja niskog napona kroz vodu, a na anodi se formira plinski kisik, dok se na katodu formira vodonik. Obično je katoda izrađena od platine ili drugog inertnog metala u proizvodnji vodika za skladištenje. Ako, međutim, plin treba spaliti na mjestu, kako bi se olakšalo izgaranje, poželjno je prisustvo kisika, pa će obje elektrode biti izrađene od inertnih metala. (Na primjer, željezo je oksidirano i, dakle, smanjuje količinu puštenog kisika). Teorijska maksimalna efikasnost (električna energija koja se koristi u odnosu na energetsku vrijednost proizvedene vodika) u rasponu je od 80-94%.

2 H2O (L) → 2 H2 (g) + O2 (G)

Aluminij i galium legura u obliku granula dodanih u vodu mogu se koristiti za proizvodnju vodonika. Ovaj proces proizvodi i aluminijum oksid, ali skup Gallium, koji sprečava formiranje kože oksida na granulama, može se ponovo upotrijebiti. Ima važne potencijalne posljedice za ekonomičnost vodonika, jer se vodik može dobiti na mjestu i ne treba ga prevoziti.

Termohemijska svojstva

Postoji više od 200 termohemijskih ciklusa koje se mogu koristiti za odvajanje vode, otprilike desetak tih ciklusa, kao što su ciklus željeznog oksida, ciklus cerijum oksida (iv) cerijum oksid (III), cink cinka, bakar, bakar Hibridni ciklus ciklusa i hlora i sumpor-a nalaze se u studijskoj fazi i u testnoj fazi za pripremu vodonika i kisika od vode i toplote bez upotrebe električne energije. Broj laboratorija (uključujući u Francuskoj, Njemačkoj, Grčkoj, Japanu i SAD-u razvijaju termohemijske metode za proizvodnju vodonika iz solarne energije i vode.

Anaerobna korozija

U anaerobnim uvjetima, željezo i čelične legure polako se oksidiraju protoni vode, istovremeno vraćajući u molekularnim vodonik (H2). Korozija anaerobne željeza dovodi do formiranja željezne hidroksid (zelena hrđa) i može se opisati sljedećom reakcijom: Fe + 2 H2O → FE (OH) 2 + H2. Zauzvrat, u anaerobnim uvjetima, željezni hidroksid (FE (OH) 2) može se oksidirati vodnim protonima sa stvaranjem magnetita i molekularnog vodonika. Ovaj proces opisan je reakcijom Shopicor: 3 FE (OH) 2 → FE3O4 + 2 H2O + H2 Iron hidroksid → Magnezijum + vodeni vodik. Dobro kristalizirani magnetit (FE3O4) je termodinamički stabilniji od željezne hidroksid (FE (oh) 2). Ovaj se postupak pojavljuje tokom anaerobne korozije željeza i čelika u tlo bez kisika i kada se tlo smanji ispod nivoa podzemnih voda.

Geološko porijeklo: Serpentinska reakcija

U nedostatku kisika (O2) u dubokim geološkim uvjetima, koji prevladavaju daleko od atmosfere Zemlje, vodonik (H2) formira se u procesu serpentinizacije anaerobnom oksidacijom vodenih protona (H +) željezo silikata (FE2 +) Prisutna u kristalnoj rešetki FARYOLITIS (FE2SIO4, minal Olivine -Gland). Odgovarajuća reakcija, koja vodi do stvaranja magnetita (FE3O4), kvarc (SIO2) i vodonik (H2): 3FE2SIO4 + 2 H2O → 2 FE3O4 + 3 SIO2 + 3 H2 Fayalit + voda → magnetit + kvarc. + Vodonik. Ova reakcija je vrlo slična reakciji Shopicor-a, primijećena u anaerobnoj oksidaciji željeznog hidroksida u kontaktu s vodom.

Formiranje u transformatorima

Od svih opasnih plinova koji se formiraju u transformatorima napajanja, vodik je najčešći i generiran u većini slučajeva grešaka; Stoga je formiranje vodonika ranog znaka ozbiljnih problema u životnom ciklusu transformatora.

Aplikacije

Potrošnja u različitim procesima

U naftnoj i hemijskoj industriji potrebne su velike količine H2. Najviši, H2, H2 koristi se za obradu ("modernizacija") fosilnih goriva i za proizvodnju amonijaka. Na petrohemijskim biljkama, H2 se koristi u hidrodealitilu, hidrodesulfiziranju i hidrokrikiranju. H2 ima nekoliko drugih važnih aplikacija. H2 se posebno koristi kao hidrogenacijsko sredstvo za povećanje razine zasićene masti i ulja (pronađena u takvim predmetima kao margarine), te u proizvodnji metanola. To je ujedno i izvor vodika u proizvodnji hidroklorične kiseline. H2 se koristi i kao smanjujući agent metalnih ruda. Vodonik je visoko riješena supstanca u mnogim rijetkim zemljama i tranzicijskim metalima i topljivim i u nanokristalnom i u amorfnim metalima. Rastvorljivost vodonika u metala ovisi o lokalnim distorzijama ili nečistoćima u kristalnoj rešetki. To može biti korisno kada se vodik očisti prolazeći kroz vruće paladijske diskove, ali visoka rastvorljivost plina je metalurški problem koji doprinosi emplikatu mnogih metala, komplicirajući dizajn cjevovoda i spremnika. Pored upotrebe reagensa, H2 se široko koristi u fizici i tehnici. Koristi se kao zaštitni plin u metoda zavarivanja, poput atomskog zavarivanja vodika. H2 se koristi kao rashladna tečnost rotora u električnim generatorima na elektranama, jer ima najveću toplotnu provodljivost među svim plinovima. Tečna H2 koristi se u kriogenim studijama, uključujući superprovodktivne studije. Budući da je H2 lakši od zraka, koji ima nešto više od 1/14 iz gustoće zraka, nekada se široko koristio kao podizanje plina u balonima i zračnim brodovima. U novijim aplikacijama vodonik se koristi u čistom obliku ili pomiješano sa azotom (ponekad se nazivamo oblikovanjem plina) kao indikator plina za trenutnu otkrivanje curenja. Vodonik se koristi u automobilskoj, hemijskoj, energetici, zrakoplovnoj industriji i telekomunikacijskoj industriji. Vodonik je dozvoljen prehrambeni dodatak (E 949), koji omogućava testiranje čvrstoće prehrambenih proizvoda, pored ostalih antioksidativnih svojstava. Rijetki i izotopi vodonika imaju i određene aplikacije. Deuterium (vodonik-2) koristi se u aplikacijama za nuklearnu fisiju kao sporiji neutronski retarder i u reakcijama nuklearne sinteze. Dijenjači deuterijuma koriste se u polju hemije i biologije u studijama izotopskih reakcijskih efekata. Trithium (vodonik-3), proizveden u nuklearnim reaktorima, koristi se u proizvodnji vodikovih bombi, kao izotopsko oznaku u biološkim naukama, a kao izvor zračenja u svjetlosnim bojama. Temperatura trostruke tačke ravnoteže vodika je odlučna fiksna točka u svojoj temperaturi 90 temperature u 13.8033 Kelvin.

Rashladni medij

Vodonik se obično koristi na elektranama kao rashladno sredstvo u generatorima zbog više povoljnih svojstava koji su izravni rezultat njegovih lakih molekula dioksida. Oni uključuju nisku gustoću, nisku viskoznost i maksimalnu specifičnu toplinu i toplotnu provodljivost među svim gasovima.

Nosač energije

Vodonik nije energetski resurs, osim hipotetičkog konteksta komercijalnih termonuklearnih elektrana pomoću deuterijuma ili tritijuma, a ova tehnologija trenutno je daleko od razvoja. Energija sunca dolazi iz nuklearne sinteze vodonika, ali ovaj je proces teško postići na zemlji. Elementarni vodonik iz solarni, biološki ili električni izvori zahtijeva veću energiju za svoju proizvodnju, koja se konzumira tokom izgaranja, stoga u tim slučajevima, vodonik funkcionira kao nosač energije, analogijom s baterijom. Vodonik se može dobiti iz fosilnih izvora (poput metan), ali ti su izvori iscrpljeni. Gustina energije po jedinici zapremine i tečnog vodonika i komprimiranog vodonika s bilo kojim praktički dostupnim pritiskom značajno je manji od tradicionalnih izvora energije, iako je gustoća energije po jedinici goriva za gorivo veća. Međutim, elementarni vodonik je široko raspravljao u kontekstu energije kao mogući budući energetski prijevoznik u cijeloj ekonomiji. Na primjer, sekvestracija CO2 nakon čega slijedi hvatanje i skladištenje ugljika može se izvesti na mjestu proizvodnje H2 iz fosilnih goriva. Vodonik koji se koristi tijekom transporta sagorijevat će relativno čisto, sa nekim emisijama NOx, ali bez emisije ugljika. Međutim, troškovi infrastrukture povezane s potpunom pretvorbom u vodonik ekonomičnost bit će značajni. Gorivne ćelije mogu pretvoriti vodik i kisik direktno u električnu energiju efikasnije od motora sa unutrašnjim sagorijevanjem.

Poluvodička industrija

Vodonik se koristi za zasićenje rastrganih obveznica amorfnog silikona i amorfnog ugljenika, što pomaže u stabilizaciji svojstava materijala. To je takođe potencijalni donator elektrona u raznim oksidnim materijalima, uključujući ZNO, SNO2, CDO2, MGO2, LA2O3, Y2O3, TIO2, SIO2, Al2O3, Laalo3, SIO2, AL2O3, ZRSIO4, HFSIO4 i SRZRO3 .

Biološke reakcije

H2 je proizvod određenih vrsta anaerobnog metabolizma i proizvodi ih nekoliko mikroorganizama, obično reakcijama katalizirano gvožđem ili niklovima koji sadrže enzime nazive hidrogene. Ovi enzimi kataliziraju reverzibilnu redox reakciju između H2 i njegovih komponenti - dva protona i dva elektrona. Stvaranje gasovitog vodonika javlja se prilikom prijenosa restorativnih ekvivalenata formiranih tijekom fermentacije pijuvata u vodu. Prirodni ciklus proizvodnje i potrošnje vodika organizmima naziva se hidrogen ciklus. Razdvajanje vode, proces u kojem voda razdvaja u komponente svojih protona, elektrona i kisika, javlja se u svjetlosnim reakcijama u svim fotosintetskim organizmima. Neki takvi organizmi, uključujući Clamydomonas Reinhardtiiiii i cijanobakterija, razvio je drugu fazu u tamnim reakcijama u kojima se protoni i elektroni vraćaju na formiranje H2-plina sa specijaliziranim hidrogenima u kloroplastu. Pokušaji su napravljeni kako bi genetski modificirao cijanobakterijske hidratese za efikasnu sintezu gasovitih H2 čak i u prisustvu kisika. Uloženi su i napori korištenjem genetski modificiranih algi u bioreaktoru.

Razmislite koji vodik predstavlja. Hemijska svojstva i primitak ove nemetale studiraju u toku neorganske hemije u školi. To je ovaj element koji glava periodični mendeleev sistem, a samim tim zaslužuje detaljan opis.

Kratke informacije o otvaranju predmeta

Prije razmatranja fizičkih i hemijskih svojstava vodonika saznajte kako je pronađen ovaj važan element.

Hemičari koji su radili u šesnaestom i sedamnaestom stoljeću više puta su spomenuli u svojim radovima o zapaljivom plinu koji se dodjeljuje kada je izložen kiselini s aktivnim metalima. U drugoj polovini osamnaestog stoljeća, Kavendshu je uspio prikupiti i analizirati ovaj plin, dajući mu ime "zapaljivi plin".

Fizička i hemijska svojstva vodika u to vrijeme nisu proučavali. Tek na kraju osamnaestog stoljeća A. Lavoisier je uspio utvrditi da je moguće dobiti ovaj plin analizom vode. Nešto kasnije počeo je da zove novi hidrogenski element, što znači "upućivanje vode". M. F. Solovyov duguje svoje moderno rusko ime.

Pronalaženje prirode

Hemijska svojstva vodonika mogu se analizirati samo na osnovu njene prevalencije u prirodi. Ovaj je element prisutan u hidrauličnoj i litosferi, a također je uključen u sastav minerala: prirodni i pridruženi plin, treset, ulje, ugljen, zapaljivi škriljac. Teško je zamisliti odrasla osoba koja ne bi znala da je vodonik sastavni dio vode.

Pored toga, ovaj nemetalan je u životinjskim organizmima u obliku nukleinskih kiselina, proteina, ugljikohidrata, masti. Na našoj planeti ovaj se element nalazi u slobodnom obliku prilično rijetko, možda, samo u prirodnom i vulkanskom plinu.

U obliku plazme vodonik je oko polovine mase zvijezda i sunca, pored toga, dio je međusobne gasove. Na primjer, u slobodnom obliku, kao i u obliku metana, amonijaka, ovaj nemetalan prisutan je u sastavu kometa, pa čak i nekih planeta.

Fizička svojstva

Prije razmatranja hemijskih svojstava vodonika, primjećujemo da je u normalnim uvjetima, to gasoviti supstanca lakši od zraka koji ima nekoliko izotopanih oblika. Skoro je netopljivo u vodi, ima visoku toplotnu provodljivost. Detalji koji imaju masu broj 1 smatra se najlakšim njegovom oblikom. Tritijum, koji ima radioaktivna svojstva, formirana je u prirodi iz atmosferskog dušika prilikom utjecaja na neurone UV zraka.

Značajke strukture molekule

Da bi se razmotrila hemijska svojstva vodonika, reakcijska karakteristika za to će se zaustaviti i na karakteristikama njegove strukture. U ovom dijatomičnom molekulu, kovalentna ne-polarna hemijska veza. Formiranje atomskog vodonika moguće je u interakciji aktivnih metala na kiselim rješenjima. Ali u ovom obliku, ovaj ne-metalan može postojati samo mali vremenski jaz, gotovo odmah, prekrasno je u molekularnom izgledu.

Hemijska svojstva

Razmotrite hemijska svojstva vodonika. U većini spojeva koji čine ovaj hemijski element, pokazuje stupanj oksidacije +1, što ga čini sličnim (alkalnim) metalima. Glavna hemijska svojstva vodonika, karakterizacija kao metal:

• interakcija sa kisikom sa formiranjem vode;
• reakcija s halogenima u pratnji formiranjem halogene proizvodnje;
• dobivanje vodonika sulfida prilikom povezivanja na sivu.

Ispod je jednadžba reakcija koje karakterizira hemijska svojstva vodonika. Snižemo pažnju na činjenicu da kao nemetal (s stepenom oksidacije -1), djeluje samo u reakcijama s aktivnim metalima, formirajući odgovarajuće hidride s njima.

Vodonik na normalnim temperaturama neaktivno se pridružuje interakciju s drugim tvarima, stoga se većina reakcija vrši samo nakon predgrijavanja.

Dopustite da ostanemo detaljnije na nekim hemijskim interakcijama elementa, koji glava periodični sistem hemijskih elemenata Mendeleev.

Reakcija formiranja vode u pratnji je izdanju 285.937 KJ energije. Na povišenoj temperaturi (više od 550 stepeni Celzijusa), ovaj proces je popraćen snažnom eksplozijom.

Među tim hemijskim svojstvima vodonivo plinovitim, koji su pronašli značajnu upotrebu u industriji, zanimljivo je za njegovu interakciju s metalnim oksidima. To je katalitičkim hidrogenacijom u modernoj industriji koja provodi obradu metalnih oksida, na primjer, čisti metal je izoliran iz željezne ljestvice (mješoviti željezo). Ova metoda omogućava izvršavanje efikasne obrade otpadnog metala.

Sinteza amonijaka, koja uključuje interakciju vodonika sa zračnim azotom, takođe je u potražnji u modernoj hemijskoj industriji. Među uvjetima toka ove hemijske interakcije, primjećujemo pritisak i temperaturu.

Zaključak

To je vodonik koji je nisko efikasan hemikalija u normalnim uvjetima. S povećanjem temperature njegova se aktivnost značajno povećava. Ova supstanca je potražnja u organskoj sintezi. Na primjer, hidrogenacijom možete vratiti ketone u sekundarne alkohole, a aldehidi se pretvaraju u primarne alkohole. Pored toga, hidrogenacijom, nepošteni ugljikovodici etilen i acetilen mogu se pretvoriti u ograničenje spojeva serije metan. Vodonik se smatra jednostavnom supstancom u potražnji u modernim hemijskim proizvodnjom.

Vodonik (Lat. Hydrogenium), h, hemijski element, prvi po jedan u periodičnom mendeleev-ovom periodičnom sistemu; Atomska težina 1.0079. U normalnim uvjetima, vodonik - plin; Nema boje, mirisa i ukusa.

Distribucija vodonika u prirodi. Vodonik je rasprostranjen u prirodi, njegov sadržaj u zemljinoj kore (litosfera i hidrosfera) je težina od 1%, a po broju atoma 16%. Vodonik je dio najčešćih supstanci na zemlji - voda (11,19% vodika masom), u sastav spojeva, poravnavajući ugljen, ulje, prirodne gasove, gline, kao i organizme životinja i biljaka (tj. U proteinima) , nukleinske kiseline, masti, ugljikohidrati i drugi). U slobodnoj državi vodik je izuzetno rijedak, u malim količinama nalazi se u vulkanskim i drugim prirodnim gasovima. Neznatno iznosi slobodnog vodika (0.0001% u broju atoma) prisutni su u atmosferi. U blizinom prostora, vodonik u obliku protoka protona formira interni ("proton") zračenjem zračene zemlje. Svemirski vodonik je najčešći element. U obliku plazme, nalazi se oko polovine mase sunca i većine zvijezda, najvećim sabilama gasova međuzvjezdane srednje i plinske magline. Vodonik je prisutan u atmosferi serije planeta i u komete u obliku besplatnog H 2, Metan CH 4, amonijak NH 3, voda H 2 o, radikalni tip CH, NH, OH, SIH, PH itd. In Oblik protoka protona unosi u sastav korpuskularnog zračenja sunca i kozmičkih zraka.

Izotopi, atom i molekula vodika. Obični vodonik sastoji se od mješavine 2 stabilne izotope: lagani vodonik ili udaljenost (1 h), teški vodonik ili deuterijum (2 h ili d). U prirodnim spojevi vodika za 1 atom 2 h, postoji prosjek od 6.800 atoma 1 N. radioaktivni izotop sa masom broj 3 naziva se superheavy vodonik ili tritijum (3 h ili t), s mekom β-zračenjem i poluživot t ½ \u003d 12,262. U prirodi se formira, tritijum, na primjer, iz atmosferskog azota pod djelovanjem neutrona kosmičkih zraka; U atmosferi je zanemariva (4 · 10 -15% od ukupnog broja atoma vodika). Izuzetno nestabilan izotop 4 N. Masovni brojevi izotopa 1 h, 2 h, 3 č i 4 h, odnosno 1, 2, 3 i 4, ukazuju na raznolikost atoma različitosti, a ne postoji samo jedan proton, deuterijum - jedan Proton i jedan neutron, Tritijum - jedan proton i 2 neutrona, 4n - jedan proton i 3 neutrona. Velika razlika u izotopima vodonika uzrokuje istaknutost razliku u njihovim fizičkim i hemijskim svojstvima nego u slučaju izotopa drugih elemenata.

Vodonik ATOM ima najjednostavniju strukturu među atomima svih ostalih elemenata: sastoji se od jezgre i jednog elektrona. Elektronska vezana energija sa kernelom (jonizacijski potencijal) je 13.595 ev. Neutralni atom vodonika može pričvrstiti drugi elektron, formirajući negativan jon H - s energijom veze drugog elektrona s neutralnim atomom (električni afinitet) iznosi 0,78 ev. Kvantna mehanika omogućava vam izračunavanje svih mogućih energetskih nivoa atoma vodika, a samim tim, dajte kompletno tumačenje svog atomskog spektra. Atometar vodika koristi se kao model u kvantnom mehaničkom proračunu energetskih nivoa drugih, složenijih atoma.

Vodonik molekula H 2 sastoji se od dva atoma povezana kovalentnom hemijskom vezom. Disocijacija Energija (I.E. propadanje na atomima) je 4,776 eV. Interatomska udaljenost na ravnotežnom položaju jezgra je 0,7414Å. Na visokim temperaturama, molekularni vodonik disocira na atome (stepen disocijacije na 2000 ° C 0.0013, na 5000 ° C 0,95). Atomski vodonik se formira i u raznim hemijskim reakcijama (na primjer, efekt ZN-a na hidroloričnu kiselinu). Međutim, postojanje vodika u atomskoj državi traje samo kratko vrijeme, atomi su rekombinirani u h 2 molekula.

Fizička svojstva vodonika. Vodonik je najlakši od svih poznatih tvari (14,4 puta lakši od zraka), gustoća od 0,0899 g / l na 0 ° C i 1 bankomata. Vodonik ključa (ukapljenu) i topi (očvrsne), respektivno, na -252.8 ° C i -259,1 ° C (samo helijum ima niže topljenje i ključ). Kritična temperatura vodonika je vrlo niska (-240 ° C), tako da je njegova ukapnjana povezana s velikim poteškoćama; Kritični tlak od 12,8 kgf / cm 2 (12,8 bankomat), kritična gustina 0,0312 g / cm 3. Od svih plinova, vodonik ima najveću toplinsku provodljivost, jednaka 0 ° C i 1 atm 0,174 W / (M · K), odnosno, 4,16 · 10 -4 kal / (C · cm · ° C). Specifična toplinska sposobnost vodonika na 0 ° C i 1 atm sa P 14.208 kJ / (kg · k), odnosno 3,394 CAL / (R · ° C). Vodonik nije rastvorljiv u vodi (0,0182 ml / g i 1 atm), ali dobro - u mnogim metalima (ni, pt, pa i drugi), posebno u paladiju (850 svezaka po 1 volumen PD). Rastvorljivost vodonika u metala povezana je sa svojom sposobnostima difuzije kroz njih; Difuzija kroz karbonalnu leguru (na primer, čelik) ponekad je popraćen uništavanjem legure zbog interakcije vodonika sa ugljikom (takozvana dekarbonizacija). Tečni vodonik je vrlo jednostavan (gustoća na -253 ° C 0.0708 g / cm 3) i nastava (viskoznost na -253 ° C 13.8 stenas).

Hemijska svojstva vodonika. U većini spojeva vodonik pokazuje valenciju (tačnije stupnjeva oksidacije) je +1, poput natrijuma i drugih alkalnih metala; Obično se smatra analognim ovim metalima, koji glava I grupa Mendeleev sistema. Međutim, u hidzima metala, vodikov jon se ne naplaćuje negativno (stepen oksidacije -1), odnosno hidride na + h izgrađen je kao na + Cl hlorid -. To i neke druge činjenice (blizina fizičkih svojstava vodonika i halogena, sposobnost halogena za zamjenu vodika u organskim spojevima) daju razlog za uključivanje vodika kao i na VII periodičnu grupu. U normalnim uvjetima molekularni vodonik relativno je aktivan, direktno povezuje samo s najaktivnijim nemetalima (sa fluorom i svjetlošću i sa hlorom). Međutim, kada se zagrijava, ulazi u reakciju s mnogim elementima. Atomski vodonik ima povišenu hemijsku aktivnost u odnosu na molekularnu. Sa kisikom, vodonik oblici vode:

H 2 + 1/2 O 2 \u003d H 2 o

s puštanjem 285.937 kJ / MOL, odnosno 68.3174 kcal / mol topline (na 25 ° C i 1 atm). Na normalnim temperaturama, reakcija se nastavlja izuzetno polako, iznad 550 ° C - sa eksplozijom. Ograničenja eksplozije hidrogen-kisika su (zapremine) od 4 do 94% H 2 i hidrogena-zračna mješavina - od 4 do 74% H 2 (mješavina 2 volumena H 2 i 1 zapremina 2 nazvan pacovskim plinom). Vodonik se koristi za obnovu mnogih metala, jer kisik odvodi od svojih oksida:

Cuo + H 2 \u003d CU + H 2 O,

FE 3 O 4 + 4H 2 \u003d 3FE + 4N 2 O itd.

Uz halogene, vodonik formira halogene pasmine, na primjer:

H 2 + CL 2 \u003d 2nsl.

Istovremeno sa fluorom, vodonik eksplodira (čak i u mraku i na 252 ° C), sa hlorom i bromom reagiraju samo prilikom osvjetljenja ili grijanja, a sa jodom samo kad se zagreva. Uz azotu, vodonik djeluje sa formiranjem amonijaka:

ZN 2 + N 2 \u003d 2NN 3

samo na katalizatoru i na povišenim temperaturama i pritiscima. Kada se zagrijava, vodik snažno reagira sa sivom:

H 2 + S \u003d h 2 s (vodonik sulfid),

mnogo je teže sa selenjom i telukom. Sa čistom ugljičnom vodikom može reagirati bez katalizatora samo na visokim temperaturama:

2h 2 + C (amorfna) \u003d CH 4 (metane).

Vodonik direktno reagira s nekim metalima (alkalna, alkalna zemlja i drugi), formirajući hidride:

H 2 + 2LI \u003d 2LIH.

Važan praktičan značaj su hidrogen reakcije s ugljikom (II) oksidom u kojima se formiraju razni organski spojevi ovisno o temperaturi, pritisku i katalizatorima, na primjer, NNo, CH 3 i drugima. Nezasićeni ugljovodonici reagiraju s vodikom, prelazeći u zasićene, na primjer:

Sa n 2n + h 2 \u003d c n 2n + 2.

Uloga vodonika i njegovih spojeva u hemiji su izuzetno veliki. Vodonik uzrokuje kisele svojstva takozvanih protonskih kiselina. Vodonik je sklon formiranju s nekim elementima takozvana vodikona veza, koja ima odlučujući učinak na svojstva mnogih organskih i neorganskih spojeva.

Dobijanje vodika. Glavne vrste sirovina za industrijsku proizvodnju vodonika - prirodni zapaljivi plinovi, koks plinovi i plinovi za rafiniranje ulja. Vodonik se takođe dobiva iz vode za elektrolizu (na mjestima s jeftinim električnom energijom). Najvažnije metode za proizvodnju vodonika iz prirodnog plina su katalitička interakcija ugljovodonika, uglavnom metana, vodene pare (konverzija):

CH 4 + H 2 O \u003d CO + ZN 2,

i nepotpuna oksidacija ugljovodonika sa kisikom:

CH 4 + 1/2 O 2 \u003d CO + 2N 2

Rezultirajući ugljen oksid (ii) također izložen konverziji:

CO + H 2 O \u003d CO 2 + H 2.

Vodonik izvučen iz prirodnog plina je najjeftiniji.

Iz koksa pećnica plin i plinski uljni vodonik, vodik je izoliran uklanjanjem preostalih komponenti mješavine plina, lakše je ukapljenim od vodonika, sa dubokim hlađenjem. Elektroliza vode dovodi do stalne struje, prolazeći ga kroz rješenje Con ili NaOH (kiseline se ne koriste za izbjegavanje korozije čelične opreme). U laboratorijama vodonik se dobiva elektrolizom vode, kao i reakcijama između cinka i klorovodične kiseline. Međutim, češće se koristi gotovinski hidrogen u cilindrima.

Upotreba vodonika. Na industrijskom rasponu, hidrogen je počeo primati na kraju 18. vijeka kako bi ispunio balone. Trenutno se vodik široko koristi u hemijskoj industriji, uglavnom za proizvodnju amonijaka. Veliki potrošač vodika je i proizvodnja metila i drugih alkohola, sintetičkog benzina i drugih proizvoda dobivenih sintezom vodonika i ugljičnog oksida (II). Vodonik se koristi za hidrogeniranje čvrstih i teških tekućih goriva, masti i drugih, za HCL sintezu, za hidrotretiranje naftnih derivata, u zavarivanju i rezanju metala sa plamenom kisika-vodik (temperatura do 2800 ° C) i u atomskom vodiku Zavarivanje (do 4000 ° C). Vrlo važna upotreba u atomskoj energiji pronašli su i izotope vodika - Deuterium i Tritium.

Fenoli

Struktura
Hidroksilna grupa u organskim složenim molekulama može se direktno povezati s aromatičnim jezgrama i može se odvojiti od nje s jednim ili više atoma ugljika. Može se očekivati \u200b\u200bda će se ovisno o ovom vlasništvu materijalno razlikovati jedna od druge zbog međusobnog utjecaja grupa atoma (sjetite se jedne od odredaba Theoryibutlerova). Zaista, organska jedinjenja koja sadrže aromatični radikalni fenil sa 6 h 5 - direktno povezanim s hidroksil grupom, pokazuju posebna svojstva koja nisu svojstva alkohola. Takvi spojevi se nazivaju fenoli.

Phenols - Organske tvari čiji molekuli sadrže fenil radikal povezan s jednom ili više hidroksi grupa.
Kao i alkoholi, fenoli klasificiraju atomski, i.e., u smislu broja hidroksilnih grupa. Modaturirani fenoli sadrže jednu hidroksilnu grupu u molekuli:

Postoje i drugi poliatomični fenolisadrže tri i više hidroksilnih grupa u benzenskom prstenu.
Upoznat ćemo se sa strukturom i svojstvima najjednostavnijeg predstavnika ove klase - fenol C6N50N. Naziv ove supstance i formirao je osnovu naziva cijele klase - fenola.

Fizička svojstva
Čvrsta bezbojna kristalna supstanca, Tº PL \u003d 43 ° C, Tº Kir \u003d ° C, s oštrim karakterističnim mirisom. Otrovno. Fenol na sobnoj temperaturi blago otopljen u vodi. Vodena otopina fenola naziva se karbolična kiselina. Ako uđete u kožu, uzrokuje opekotine, tako da je fenol potrebno pažljivo nositi.
Struktura molekula fenola
U molekuli fenola, hidroksil je direktno povezan sa ugljičnim atomom benzenske aromatične jezgre.
Podsjetimo strukturu grupa atoma koji čine molekulu fenola.
Aromatični prsten sastoji se od šest atoma ugljika koji čine pravi šesterokut, zbog SP 2-hibridizacije elektronskih orbitala šest ugljičnih atoma. Ovi atomi su povezani þ-obveznicama. P-elektroni svakog ugljičnog atoma koji se preklapaju na različite smjerove ravnine aviona u formiranju stubitacije P-elektrona svake strane aviona zavojnice formiraju dva dijela jednog šesto-elektrona p- Poljska prekriva sve benzenske prsten (aromatično kernel). U benzenu molekulu C6H6 aromatična jezgra je apsolutno simetrično, jedan elektronički pYustochko ravnomjerno pokriva prsten ugljičnih atoma ispod i preko ravnine molekule (Sl. 24). Kovalentna veza između atoma kisika i vodika hidroksil radikala je snažno, opći elektronski oblak O-H obveznica premješten je na atomu kisika koji se događa djelomičnom negativnom naboju i na vodonik - djelomično pozitivno naboj. Pored toga, kiseonik Atom u hidroksil grupi ima dva različita, elektronička parova koja pripada samo njoj.

U molekuli fenola, hidroksilalni radikal komunicira s aromatičnim jezgrom, sa bitnim elektroničkim parovima kiseoničkog atoma komuniciraju s jednim tc-oblakom benzenskih prstena, formirajući jedan elektronički sistem. Takva interakcija ranjivih elektroničkih parova i oblaka TG-Link-a nazivaju se konjugacijom. Kao rezultat interkonekcije neobičnog elektronskog para atoma kisika, gustina elektrona na atomu kisika smanjuje se elektronskim sistemom benzenskih prstena. Ovo smanjenje nadoknađuje se zbog veće polarizacije O-H veze, koji zauzvrat dovodi do povećanja pozitivnog naboja na atomu vodika. Shodno tome, vodik hidroksilne grupe u molekulu fenola ima znak "kiseline".
Logično je pretpostaviti da se konjugacija elektrona benzenskog prstena i hidroksil grupe utječu ne samo njegova svojstva, već i na reaktivnost benzenskog prstena.
Zapravo, kao što se sećate, sučelje bitnih parova atoma kisika sa L-oblakom benzenskog prstena dovodi do preraspodjele gustoće elektrona u njemu. Smanjuje se u ugljičnom atomu povezanom sa grupom UN-a (utjecaj elektroničkih parova kisika) i povećava se u atomima ugljika pored njega (i.e., pozicije 2 i 6 ili orto-pozicije). Očito je da se povećavanje gustoće elektrona u ovim ugljičnim atomima benzenskog prstena dovodi do lokalizacije (koncentracije) negativnog naboja na njima. Pod utjecajem ovog naboja postoji daljnje preraspodjele gustoće elektrona u aromatičnom jezgrama - premještanjem od 3. i 5. atoma (.mjete) do četvrtog (orto-pozicija). Ovi procesi se mogu izraziti shemom:

Dakle, prisustvo hidroksil radikale u fenol molekuli vodi do promjene l-oblaka benzenskog prstena, povećanja gustoće elektrona u 2, 4 i 6 atoma ugljika (orto, dara-pozicija) i pad Gustina elektrona u 3. i 5- ugljičnim atomima (meta-pozicija).
Lokalizacija gustoće elektrona u ortona i stavovima čini najvjerojatnije za napade elektrofil čestica prilikom interakcije s drugim tvarima.
Slijedom toga, učinak radikala koji čine molekulu fenola, međusobno, i određuje njegove karakteristične svojstva.
Hemijska svojstva fenola
Svojstva kiseline
Kao što je već spomenuto, atom hidroksilne grupe hidroksilne grupe ima kiseo karakter. Svojstva kiseline u fenolu su jače od vode i alkohola. Za razliku od alkohola i vode, fenol reagira ne samo sa alkalnim metalima, već i sa alkalisom da formiraju fenolatu.
Međutim, kisela svojstva u fenolima su manje izražena nego u anorganskim i karboksilnim kiselinama. Na primjer, kisela svojstva fenola iznosi oko 3.000 puta manja nego u koaličnoj kiselini. Stoga teče vodenim otopinom natrijum-fenolata ugljičnog dioksida, možete istaknuti besplatan fenol:

Dodavanje natrijum-natrijuma ili sumporne kiseline fenolata do vodenog rješenja također dovodi do formiranja fenola.
Kvalitetna reakcija na fenol
Phenol reagira sa željeznim hloridom (Iíi) sa formiranjem integriranog složenog spoja u ljubičastoj boji.
Ova reakcija omogućava vam da ga otkrijete čak i u vrlo manjim količinama. Ostali fenoli koji sadrže jednu ili više hidroksilnih grupa u benzenskom prstenu, također daju svijetlo bojenje plavo-ljubičastih nijansi u reakciji sa željezom hloridom (III).
Reakcije benzenskog prstena
Prisutnost hidroksilskog supstitucije značajno olakšava protok elektrofilnih reakcija u benzenskom prstenu.
1. Brominacija fenola. Za razliku od benzena za fenolnu brominaciju, katalizator (Iron Bromid (III)) nije potreban.
Pored toga, interakcija sa fnolnim tokovima selektivno (selektivno): atomi bromica šalju se u pravo i paragraf, zamjenjujući atome vodika tamo. Odabir zamjene objašnjeno je karakteristikama elektronske strukture fenola molekula koji se obraćaju gore. Dakle, interakcija fenola sa brominom oblikova se bijeli talog od 2,4,6-tribromofenola.
Ova reakcija, kao i reakcija sa željeznim hloridom (III), služi za kvalitetnu deteciju fenola.

2. Lijep fenol se takođe pojavljuje lakše od benzenske nitra. Reakcija s razrjeđivanjem dušične kiseline dolazi na sobnoj temperaturi. Kao rezultat toga, formira se mješavina ortona i para-izomera nitrofenola:

3. Hidrogenacija fenola aromatičnog kernela u prisustvu katalizatora se lako javlja.
4. Polikondenzacija fenola sa aldehidi, posebno, sa formaldehidom, javlja se sa formiranjem reakcijskih proizvoda - fenol-formaldehide smole i čvrste polimere.
Interakcija fenola sa formaldehidom može se opisati shemom:

Vjerovatno ste primijetili da "pokretni" atomi vodika i dalje postoje u dimer molekuli, a samim tim i dalje nastavak reakcije s dovoljnim brojem reagenata.
Reakcija polikondenzacije, I.E., reakcija pribavljanja polimera koja teče odvajanjem bočne male molekularne težine proizvoda (voda) može se nastaviti (do potpune potrošnje jednog od reagensa) sa formiranjem ogromnih makromolekula. Proces se može opisati ukupnom jednadžbom:

Formiranje linearnih molekula događa se na normalnoj temperaturi. Provođenje ove reakcije prilikom zagrijavanja dovodi do činjenice da rezultirajući proizvod ima razgranatu strukturu, čvrst je i netopljiv u vodi. Kao rezultat zagrijavanja francuske smole linearne strukture sa višom aldehide, dobivene su čvrste plastične mase s jedinstvenim svojstvima. Polimeri zasnovani na fenol-formaldehid smolama koriste se za proizvodnju lakova i boja, plastičnih proizvoda otpornih na grijanje, hlađenje, vodu, alkaliju i kiseline, imaju visoka dielektrična svojstva. Polimeri zasnovani na Formaldehide Formaldehide-a čine najodgovornije i važnije detalje električnih uređaja, slučaja elektroenergetskih jedinica i dijelova strojeva, polimernu bazu tiskanih pločica za radio primatelje.

Ljepila na bazi fenol-formaldehide smole mogu se sigurno priključiti detalje o najčešće prirode, zadržavajući najveću snagu spoja u vrlo širokom rasponu temperatura. Takvo ljepilo koristi se za pričvršćivanje metalne baze rasvjetnih svjetiljki u staklenu tikvicu. Sada je postalo jasno zašto se fenol i proizvodi zasnovani na njemu široko koriste (shema 8).

Industrijske metode pribavljanja jednostavnih tvari ovise o tome koji oblik odgovarajućeg elementa je u prirodi, odnosno to mogu biti sirovine za njegovu pripremu. Stoga se kisik koji postoji u slobodnom stanju dobiven fizičkom metodom - odvajanjem od tečnog zraka. Vodonik je gotovo u potpunosti u obliku spojeva, stoga se koriste hemijske metode za njegovo dobivanje. Konkretno, mogu se koristiti reakcije raspadanja. Jedna od metoda dobijanja vodika je reakcija raspadanja vode električnim udarom.

Glavna industrijska metoda dobijanja vodonika je reakcija s vodom metana, koja je dio prirodnog plina. Izvodi se na visokim temperaturama (lako se pobrinuti da kada metan prođe, čak i kroz kipuću vodu, ne dolazi do reakcije):

CH 4 + 2N 2 0 \u003d CO 2 + 4N 2 - 165 kJ

U laboratoriji se ne moraju nužno i prirodne sirovine koristiti za dobivanje jednostavnih tvari, ali biraju izvorne tvari, od kojih je lakše odabrati potrebnu supstancu. Na primjer, u laboratorijskom kisiku se ne dobiva iz zraka. Isto se odnosi i na pripremu vodonika. Jedna od laboratorijskih metoda za proizvodnju vodonika, koja se ponekad koristi u industriji - širenje vode električnim moždanim udarom.

Obično se vodonične laboratorije dobivaju interakcijom cinka sa hidroukloronom kiselinom.

U industriji

1.Elektroliza vodenih soli:

2Nacl + 2h 2 O → H 2 + 2NAOH + CL 2

2.Prijenos vodene pare preko vruće koke na temperaturi od oko 1000 ° C:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.Od prirodnog plina.

Konverzija vodenom parom: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3h 2 (1000 ° C) katalitička oksidacija sa kisikom: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. Crequen i reforma ugljovodonika u procesu rafiniranja ulja.

U laboratoriji

1.Učinak razrijeđenih kiselina do metala. Da biste izvršili takvu reakciju, cink i hlorovodoničnu kiselinu najčešće se koriste:

ZN + 2HCL → ZNCL 2 + H 2

2.Interakcija kalcijuma sa vodom:

Ca + 2h 2 O → CA (OH) 2 + H 2

3.Hidroliza hidridi:

Nah + h 2 O → Naoh + H 2

4.AKCIJA ALKALIS na cink ili aluminijumu:

2al + 2naoh + 6h 2 O → 2na + 3h 2 ZN + 2HOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Uz pomoć elektrolize. Uz elektrolizu vodenih rješenja alkalije ili kiselina na katodu, na primjer, vodik se pušta, na primjer:

2h 3 O + + 2E - → H 2 + 2H 2 O

• Bioreaktor za proizvodnju vodonika

Fizička svojstva

Gasovit vodonik može postojati u dva oblika (modifikacije) - u obliku orto i para-vodika.

U ortodorodu molekuli (pa pl. -259.10 ° C, t. -252.56 ° C) Nuklearne spinove su režirane podjednako (paralelno), a u Paravodorodu (m. Pl. -259,32 ° C, t. Kip. -252,89 ° C) - nasuprot jedni drugima (anti-paralelno).

Moguće je podijeliti alto-altropy altropy forme na aktivnom uglu na tečnom temperaturu dušika. Na vrlo niskim temperaturama ravnoteža između ortomomije i vodootporne je gotovo usmjerena na potonje. U 80 do omjera oblika otprilike 1: 1. Potopljeni paralodin pod grijanjem pretvara se u ortodoksid do stvaranja ravnoteže na sobnoj temperaturi smjese (orto-parom: 75:25). Bez katalizatora, transformacija se javlja polako, što omogućava proučavanje svojstava pojedinačnih alotropskih oblika. Molekula vodonika DVKhatomna - h₂. U normalnim uvjetima, gas je bez boje, mirisa i ukusa. Vodonik je najlakši plin, njegova gustina je mnogo puta manja od gustoće zraka. Očito je da je manja težina molekula, veća njihova brzina na istoj temperaturi. Kao što je najlakši, molekuli vodika kreću se brže od molekula bilo kojeg drugog plina i na taj način brži može prenijeti toplinu iz jednog tijela u drugu. Iz toga slijedi da vodik ima najveću toplotnu provodljivost među gasovitim tvarima. Njegova toplotna provodljivost je otprilike sedam puta veća od toplotne provodljivosti zraka.

Hemijska svojstva

Molekuli vodonika H₂ su prilično izdržljivi, a da bi se vodik ušao u reakciju, velika energija treba potrošiti: H 2 \u003d 2N - 432 KJ, na primjer, hidrogen reagira s vrlo aktivnim metalima, na primjer sa kalcijumom, Forming kalcijum hidride: CA + H 2 \u003d San 2 i sa jednim nemetalom - fluorom, formiranje fluora vodonik: F 2 + H 2 \u003d 2HF s većinom metala i nemetala reagira na povišenim temperaturama ili s različitim efektom, Na primjer prilikom rasvjete. Može "oduzeti" kiseonik iz nekih oksida, na primjer: Cuo + H 2 \u003d CU + H 2 0 Snimljena jednadžba odražava reakciju oporavka. Reakcije za oporavak nazivaju se procesima, kao rezultat toga koji se kisik uzima iz spoja; Konzivne tvari za kisik nazivaju se smanjuje sredstva za smanjenje (istovremeno su i sami oksidiraju). Dalje će se dati još jedna definicija koncepata "oksidacije" i "oporavka". I ova definicija, povijesno prvo, zadržava značenje i sada, posebno u organskoj hemiji. Odgovor oporavka suprotan je reakciji oksidacije. Obje ove reakcije uvijek nastaju u isto vrijeme kao jedan proces: kada se oksidirajuće (oporavak) jedne supstance definira istovremeno oporavak (oksidacija) drugog.

N 2 + 3h 2 → 2 nh 3

S halogenskim oblicima uzgoj halogena:

F 2 + H 2 → 2 HF, reakcija se nastavlja eksplozijom u mraku i na bilo kojoj temperaturi, CL 2 + H 2 → 2 HCl, reakcija se nastavlja sa eksplozijom, samo u svjetlu.

Sa čađom Interakcija s jakim grijanjem:

C + 2h 2 → CH 4

Interakcija sa alkalnim i paušalnim metalima

Vodonik oblici s aktivnim metalima hidridi:

Na + H 2 → 2 ne 1 z-ca + H 2 → CAH 2 mg + H 2 → MGH 2

Hidridi - fiziološka fiziološka, \u200b\u200bčvrste tvari, lako hidrolizirani:

Cah 2 + 2h 2 O → CA (OH) 2 + 2h 2

Interakcija s li metalima oksidi (obično D-elementi)

Oksidi se vraćaju na metale:

Cuo + H 2 → CU + H 2 O FE 2 O 3 + 3H 2 → 2 FE + 3H 2 o WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Hidrogenacija organskih spojeva

Pod djelovanjem vodonika na nezasićenim ugljovodonikom u prisustvu nikla katalizatora i povišene temperature, dolazi do reakcije hidrogenacija:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

Vodonik vraća aldehide alkoholima:

Ch 3 Cho + H 2 → C 2 H 5 Oh.

Geohemija vodonika

Vodonik je glavni građevinski materijal svemira. Ovo je najčešći element, a svi su elementi formirani od nje kao rezultat termonuklearnih i nuklearnih reakcija.

Slobodni vodinik H 2 relativno se rijetko nalazi u Zemljinoj gasovima, ali u obliku vode potrebno je izuzetno važno učešće u geohemijskim procesima.

Minerali vodika mogu se uključiti u oblik amonijum jona, hidroksil jona i kristalne vode.

U atmosferi se vodik kontinuirano formira kao rezultat razgradnje vode solarnim zračenjem. Migrira na gornje slojeve atmosfere i nestaje u svemiru.

Primjena

• Vodonik energija

Atomski vodonik se koristi za atomsko zavarivanje vodonika.

U prehrambenoj industriji vodonik se registruje kao dodatak hrane E949.poput pakiranja plina.

Značajke cirkulacije

Vodonik na mješavini sa zrakom formira eksplozivnu smjesu - takozvani pacov plin. Ovaj plin ima najveću eksplozivnost s volumenom vodonika i kisikom 2: 1 ili vodikom i zrakom otprilike 2: 5, jer u zraku kisika sadrži oko 21%. Takođe vodonik je opasan požar. Tečni vodonik kada iskačite na kožu, može izazvati ozbiljnu frostbitu.

Eksplozivne koncentracije vodika sa kisikom nastaju sa 4% na 96% volumetrijske. S mješavinom sa zrakom od 4% do 75 (74)% volumetrijskog.

Koristeći vodonik

U hemijskoj industriji vodonik se koristi u proizvodnji amonijaka, sapuna i plastike. U prehrambenoj industriji s vodikom iz tečnog biljnog ulja čine margarin. Vodonik je vrlo pluća i u zraku uvijek se podiže. Jednom su agencije i baloni bili ispunjeni vodikom. Ali u 30-ima. XX vek Bilo je nekoliko strašnih katastrofa kada su zračni brodovi eksplodirali i spalili. U današnje vrijeme, zrakoplovi su ispunjeni plinskim helijumom. Vodonik se koristi i kao raketno gorivo. Jednog dana vodonik se može široko koristiti kao gorivo za putnike i kamione. Vodikov motori ne zagađuju okoliš i izdvajaju samo vodenu paru (međutim, vrlo dobijajući vodonik dovodi do nekog zagađenja okoliša). Naše sunce uglavnom se sastoji od vodonika. Solarna toplina i svjetlost rezultat je oslobađanja nuklearnog energije tokom spajanja hidrogen jezgra.

Korištenje vodonika kao goriva (ekonomska efikasnost)

Najvažnija karakteristika tvari koja se koriste kao gorivo je njihova toplina izgaranja. Od toka opće hemije, poznato je da reakcija interakcije vodika sa kisikom dolazi do izdanju topline. Ako uzmete 1 MOL H 2 (2 g) i 0,5 MOL O 2 (16 g) u standardnim uvjetima i pobuditi reakciju, zatim prema jednadžbi

H 2 + 0,5 o 2 \u003d h 2 o

nakon završetka reakcije, 1 mol H 2 o (18 g) formira se sa izleteljem energije od 285,8 kj / mol (za poređenje: toplina izgaranja acetilena je 1300 kJ / mol, propan - 2200 kJ / mol) . 1 m³ vodika teži 89,8 g (44,9 mol). Stoga će 12832.4 KJ energije biti potrošeno za dobivanje 1 m³ vodika. Uzimajući u obzir činjenicu da 1 kW · h \u003d 3600 kJ, dobivamo 3,56 kWh električne energije. Znajući tarifu za 1 kW električne energije i troškove od 1 m³ plina, moguće je zaključiti o izvodljivosti prijelaza na vodonivo gorivo.

Na primjer, eksperimentalni model Honda FCX 3 generacije sa vodovodikom 156 l (sadrži 3,12 kg vodika pod pritiskom od 25 MPa) 355 km pogona. U skladu s tim, 123,8 kWh dobiva se od 3,12 kg H2. Na 100 km potrošnja energije bit će 36,97 kWh. Znajući troškove električne energije, troškove plina ili benzina, njihova potrošnja za automobil na 100 km lako je izračunati negativan ekonomski učinak prijelaza automobila na vodovodičko gorivo. Recimo (Rusija 2008), 10 centi po KWh električne energije dovodi do činjenice da 1 m³ vodonika dovodi do cijene od 35,6 centi i uzimajući u obzir efikasnost razgradnje vode od 40-45 centi, isti broj kWh · H od gorinja benzina / 42000kg / 0,7kg / l * 80tesunts / l \u003d 34 centa u maloprodajnim cijenama, dok smo za vodik izračunali savršenu opciju, bez uzimanja u obzir prijevoz, amortizaciju opreme itd. Za Metan sa energijom izgaranja od oko 39 MJ na M³ rezultat će biti ispod dva do četiri puta zbog razlike u cijeni (1m³ za Ukrajinu košta 179 dolara, a za Europu 350 USD). To jest, ekvivalentna količina metana koštat će 10-20 centi.

Međutim, ne bismo trebali zaboraviti da prilikom izgaranja vodonika dobijamo čistu vodu iz koje je minirana. To jest, obnovit ćemo se pplash Energija bez štete okolišu, za razliku od plina ili benzina, koja su primarni izvori energije.

PHP na liniji 377 Upozorenje: Zahtijeva (http: //www..php): Nije uspjelo otvoriti struje: nijedan pogodan omot se može naći u /HSphere/local/home/winexins/sight/tab/vodorod.php na liniji 377 Fatal GREŠKA: zahtijevaju (): Neuspjeli otvaranje "HTTP: //www..php" (uključuje_path \u003d ".. PHP na liniji 377