Tekoča

Vodik (Lat. Hidrogenium.; označuje simbol H.) - prvi element periodičnega sistema elementov. Razširjena v naravi. Kation (in jedro) najpogostejšega izotopa vodika 1 H - Proton. Lastnosti jedra 1 h omogočajo široko uporabo NMR spektroskopije pri analizi organskih snovi.

Trije vodik Isotop imajo svoja imena: 1 H - prehrana (H), 2 H - deuterium (D) in 3 H - Tritij (radioaktivna) (T).

Enostavna snov vodik - H 2 - svetlo brezbarvni plin. V mešanici z zrakom ali kisikom, gorivom in eksplozivom. Netoksična. Topen v etanolu in rosetalu: žleza, niklja, paladij, platina.

Zgodovina

Ločitev vnetljivega plina v interakciji kislin in kovin je bila opažena v XVI in XVII stoletja na zori oblikovanja kemije kot znanosti. Neposredno opozoril na dodeljevanje njega in Mikhaila Vasilyevich Lomonosova, vendar se že zagotovo zaveda, da ni bil Phlogiston. Angleški fizik in kemik Henry Cavendish Raziskal ta plin leta 1766 in ga poklical "vnetljiv zrak". Pri sežiganju "vnetljivega zraka" je dala vodo, vendar mu je bila zavezanost teorije Cavendish Flogistona preprečila, da sprejme prave zaključke. Francoski Kemist Antoine Lavoisier skupaj z inženirjem J. Mesemy, z uporabo posebnih gasometrov, leta 1783 realiziral sintezo vode, nato pa njegovo analizo, razgradnjo vodne pare vroče železo. Tako je bilo ugotovljeno, da je "gorljiv zrak" del vode in se lahko pridobi iz njega.

Izvor imena

Lavoisier je dal vodik ime Hydrogène - "Horning Water". Rusko ime "vodik" je predlagal kemik MF Soloviev leta 1824 - po analogiji s Slomonosovski "kisik".

Prevalence.

Vodik je najpogostejši element v vesolju. To predstavlja približno 92% vseh atomov (8% helijev atomi, delež vseh drugih kombiniranih elementov je manj kot 0,1%). Tako je vodik glavna sestavina zvezde in medsebojnega plina. V pogojih Star temperature (na primer, temperatura površine sonca je ~ 6000 ° C) vodik obstaja v obliki plazme, v notranjem prostoru, ta element obstaja v obliki posameznih molekul, atomov in ionov in se lahko oblikujejo Molekularni oblaki, ki se bistveno razlikujejo po velikosti, gostoti in temperaturi.

Zemeljski lubje in živi organizmi

Masni delež vodika v zemeljski skorji je 1% - to je deseti element v razširjenosti. Vendar pa je njegova vloga v naravi določena z ne-maso, število atomov, katerih delež med preostalimi elementi je 17% (drugo mesto po kisiku, delež atomov, katerih je ~ 52%). Zato je vrednost vodika v kemijskih postopkih, ki se pojavljajo na Zemlji, je skoraj tako velika kot kisik. Za razliko od kisika, ki obstaja na zemlji in v povezanih, in v prostih državah, je skoraj ves vodik na zemlji v obliki spojin; Samo v zelo majhni količini vodika v obliki preproste snovi je v ozračju (0,00005%%).

Vodik je del skoraj vseh organskih snovi in \u200b\u200bje prisoten v vseh živih celicah. Živelične celice v smislu atomov na vodik predstavlja skoraj 50%.

Pridobivanje

Industrijske metode pridobivanja enostavnih snovi so odvisne od tega, kakšna je ustrezen element, je v naravi, to je, da so lahko surovine za njegovo pripravo. Tako se kisik, ki obstaja v prostem stanju, dobimo s fizično metodo - ločevanje od tekočega zraka. Vodik je skoraj v celoti v obliki spojin, zato se uporabljajo kemijske metode, ki jih dobimo. Zlasti se lahko uporabijo reakcije razkroja. Ena od metod pridobivanja vodika je reakcija razgradnje vode z električnim udarom.

Glavna industrijska metoda pridobivanja vodika je reakcija z vodo metana, ki je del zemeljskega plina. Izvaja se pri visokih temperaturah (enostavno je zagotoviti, da ko metan prehaja, tudi skozi vrelo vodo, ne pride do reakcije):

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

V laboratoriju se ne uporabljajo nujno naravne surovine, ki se uporabljajo za pridobivanje preprostih snovi, vendar izberejo izvorne snovi, od katerih je lažje izbrati potrebno snov. Na primer, v laboratorijskem kisiku ni pridobljen iz zraka. Enako velja za pripravo vodika. Ena od laboratorijskih metod za proizvodnjo vodika, ki se včasih uporablja v industriji, je razgradnja vode z električnim kapjo.

Običajno se vodikove laboratorije pridobijo z interakcijo cinka s klorovodikovo kislino.

V industriji

1.ELetrolize vodne raztopine soli:

2NACL + 2H 2 O → H 2 + 2NAOH + CL 2

2. Namen vodne pare nad vročo kokso pri temperaturi okoli 1000 ° C:

H 2 O + C? H 2 + CO

3. Z zemeljskim plinom.

Pretvorba z vodno paro:

CH 4 + H 2 O? CO + 3H2 (1000 ° C)

Katalitska oksidacija s kisikom:

2CH 4 + O 2? 2CO + 4H 2

4. Popravek in reforma ogljikovodikov v procesu rafiniranja nafte.

V laboratoriju

1.Učinek razredčenih kislin na kovine. Za izvedbo takšne reakcije se najpogosteje uporabljajo cinka in razredčena klorovodikova kislina:

Zn + 2HCl → Zncl 2 + H 2

2.Interakcija kalcija z vodo:

CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2

3.Hidride hidrolize:

Nah + H 2 O → NaOH + H 2

4.Akcija Alkalis na cinku ali alumijuju:

2A + 2NAOH + 6H 2 O → 2NA + 3H 2

Zn + 2Koh + 2h 2 O → K 2 + H 2

5.S pomočjo elektrolize. Z elektrolizo vodnih raztopin alkalijev ali kislin na katodni, se vodik sprosti, na primer:

2H 3 O + + 2E - → H 2 + 2H 2 O

Fizične lastnosti

Vodik lahko obstaja v dveh oblikah (modifikacije) - kot orto in parazodium. V ortodorobni molekuli o.-H2 (m. Pl. -259,10 ° C, t. Kip. -252,56 ° C) jedrske hrbtenice so usmerjene enako (vzporedne) in faralodorod str.-H2 (m. Pl. -259,32 ° C, t. Kip. -252.89 ° C) - nasproti drug drugemu (proti vzporednemu). Equilibrium mešanica o.-H2 I. str.-H2 pri dani temperaturi se imenuje ravnotežni vodik e.-H2.

Razdelite spremembe vodikovega kanademida z aktivnim kotom pri temperaturi tekoče dušika. Po zelo nizkih temperaturah je ravnovesje med ortopomijo in vodotesno skoraj namenjeno slednjim. Pri 80 do razmerju obrazca približno 1: 1. Paralodin desorbiranega segrevanja se obrne v ortodoksid do tvorbe ravnotežja pri sobni temperaturi mešanice (orto-pare: 75:25). Brez katalizatorja se preobrazba počasi pojavi (v pogojih medzvezdnega medija - z značilnimi časi, do kozmološkega), zaradi česar je mogoče naučiti lastnosti posameznih sprememb.

Vodik - najbolj Lightgas, je 1,5,5-krat. Očitno je, da je manjša masa molekul, višja njihova hitrost pri isti temperaturi. Ker se najlažje, vodikove molekule gibljejo hitreje kot molekule katerega koli drugega plina in tako hitreje lahko prenašajo toploto iz enega telesa v drugega. Iz tega sledi, da ima vodik najvišjo toplotno prevodnost med plinastimi snovmi. Njegova toplotna prevodnost je približno sedemkrat višja od toplotne prevodnosti zraka.

Vodikov molekula Dvotomen - H 2. V normalnih pogojih je plin brez barve, vonja in okusa. Gostota 0,08987 g / L (N.U.), vrelišče -252,76 ° C, specifična toplotno izgorevanje 120,9 × 10 6 J / kg, manjšina v vodi - 18,8 ml / l. Vodik je dobro topen v mnogih kovinah (NI, PT, PDI dr.), Zlasti v paladiju (850 volumnih na 1 PD volumnu). Topnost vodika v kovine je povezana s svojo sposobnostjo, da se razpršijo; Difuzija skozi ogljikoozno zlitino (na primer jekla) včasih spremlja uničenje zlitine zaradi interakcije vodika z ogljikom (tako imenovana dekarbonizacija). Praktično, ne topno.

Tekoči vodikobstaja zelo ozek temperaturni razpon od -252,76 do -259,2 ° C. To je brezbarvna tekočina, zelo lahka (gostota pri -253 ° C 0,0708 g / cm 3) in tekočina (viskoznost pri -253 ° C 13.8 Schuaz). Kritični parametri vodika so zelo nizki: temperatura -240,2 ° C in tlak 12,8 atm. To pojasnjuje težave pri prebivanju vodika. V tekočem stanju, ravnotežni vodik je sestavljen iz 99,79% para-H2, 0,21% Ortho-H2.

Trdni vodik, tališče -259,2 ° C, gostota 0,0807 g / cm 3 (pri -262 ° C) - Snow-podobna masa, Kristali za snega, P6 / MMC Prostorska skupina, celični parametri a.=3,75 c.\u003d 6.12. Z visokim pritiskom vodik gre v kovinsko stanje.

Izotopi

Vodik najdemo v obliki treh izotopov, ki imajo posamezna imena: 1 H - prehrana (H), 2 H - deuterium (D), 3 H - Tritij (radioaktivna) (T).

Prehrana in devterij sta stabilni izotopi z množičnimi številkami 1 in 2. Vsebina njih v naravi, je 99.9885 ± 0,0070% in 0,0115 ± 0,0070%. To razmerje se lahko nekoliko spremeni glede na vir in način proizvodnje vodika.

Vodikov izotop 3 h (tritij) je nestabilen. Njegovo razpolovno življenje je 12,32 leta. Trithium je v naravi v zelo majhnih količinah.

Literatura zagotavlja tudi podatke o vodikovih izotopih z množičnimi številkami 4 - 7 in razpolovna doba 10 -22 - 10 -23 s.

Naravni vodik je sestavljen iz molekul H 2 in HD (deuterinery) v razmerju 3200: 1. Vsebnost čistega deuterijevega vodika D 2 je še manj. Razmerje med koncentracijami HD in D 2, približno 6400: 1.

Od vseh izotopov kemijskih elementov se fizikalne in kemijske lastnosti vodikovih izotopov najbolj razlikujejo. To je posledica največje relativne spremembe v množicah atomov.

	Temperatura taljenje K.	Temperatura Vreti K.	Tripoe. točka, K / kPa.	Kritično točka, K / kPa.	Gostota tekočina / plin kg / m³.

Deuterij in tritij imata tudi orto- in parametre: str.-D 2, o.-D 2, str.-T 2, o.-T 2. Heteroisotope vodik (HD, HT, DT) nimajo orto in parametri.

Kemijske lastnosti

Delež disociatnih vodikovih molekul

Vodikovi molekule H 2 so precej trajni, in da je vodik, da vstopi v reakcijo, je treba porabiti veliko energije:

H 2 \u003d 2N - 432 kJ

Zato na navadnih temperaturah se vodik reagira z zelo aktivnimi kovinami, na primer s kalcijem, ki tvori kalcijev hidrid:

CA + N 2 \u003d SAN 2

in z enim ne-metalolom - fluor, ki tvori fluorid:

Z večino kovin in nekovin se vodik reagira pri povišanih temperaturah ali z drugačnim učinkom, na primer, ko osvetlitev:

O 2 + 2N 2 \u003d 2N 2

Lahko "vzame" kisik iz nekaterih oksidov, na primer:

CUO + H 2 \u003d CU + H 2 O

Zabeležena enačba odraža redukcijske lastnosti vodika.

N 2 + 3h 2 → 2NH 3

S halogeni oblike halogenske pasme:

F 2 + H 2 → 2HF, reakcija nadaljuje z eksplozijo v temi in pri vsaki temperaturi,

CL 2 + H 2 → 2HCL, reakcija nadaljuje z eksplozijo, samo v luči.

Z SOOT Interact z močnim ogrevanjem:

C + 2H2 → CH4

Interakcija z alkalnimi in grudinskimi zemeljskimi kovinami

Pri interakciji z aktivnimi kovinami je vodik vodik:

2NA + H 2 → 2NAH

CA + H 2 → CAH 2

Mg + H 2 → MGH 2

Hidridi - slanica, trdne snovi, enostavno hidrolizirana:

CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H2

Interakcija s kovinimi oksidi (običajno D-elementi)

Oksidi so obnovljeni v kovine:

CUO + H 2 → CU + H 2 O

FE 2 O 3 + 3H2 → 2FE + 3H 2 O

Wo 3 + 3h 2 → w + 3h 2 o

Hidrogeniranje organskih spojin

Molekularni vodik se pogosto uporablja v organski sintezi za obnovitev organskih spojin. Ti procesi se imenujejo reakcije hidrogeniranje. Te reakcije se izvajajo v prisotnosti katalizatorja pri povišanem tlaku in temperaturi. Katalizator je lahko homogeni (npr. Katalizator Wilkinson) in heterogeno (npr. Renae Nickel, Palladium na vogalu).

Zato so zlasti s katalitsko hidrogeniranjem nenasičenih spojin, kot so alkenes in alkinsi, nasičene spojine alkani.

Geokemija vodika

Prosti vodik H2 je relativno redko najden v zemeljskih plinah, vendar v obliki vode, je izjemno pomembno sodelovanje v geokemičnih procesih.

Vodikovi minerali se lahko vključijo v obliki amonijevega iona, hidroksil iona in kristalne vode.

V ozračju se vodik nenehno tvori kot posledica razgradnje vode s sončnim sevanjem. Imajo majhno maso, vodikove molekule imajo visoko hitrost difuzijskega gibanja (blizu druge kozmične hitrosti) in padajo v zgornje plasti atmosfere, lahko letijo do vesolja.

Značilnosti cirkulacije

Vodik pri mešanici z zrakom tvori eksplozivno zmes - tako imenovani plin podgane. Ta plin ima največjo eksplozivnost z volumnom vodika in kisika 2: 1 ali vodika in zraka približno 2: 5, saj v zraku kisika vsebuje približno 21%. Prikazan je tudi vodik. Tekoči vodik Pri vnosu kože lahko povzroči hudo ozemenje.

Eksplozivne koncentracije vodika s kisikom nastanejo od 4% do 96% volumetrične. Z mešanico z zrakom od 4% do 75 (74)% volumetričnega.

Gospodarstvo

Stroški vodika v obsežnem obsegu oskrbe v območju 2-5 $ na kg.

Uporaba

Za atomsko vodik se uporablja atomski vodik.

Kemična industrija

• Pri proizvodnji amoniaka, metanola, mila in plastike
• V proizvodnji margarine iz tekočih rastlinskih olj
• Registriran kot aditiv za živila E949. (Plin za pakiranje)

Prehrambena industrija

Letalska industrija

Vodik je zelo pljuča in v zraku se vedno dvigne. Enkrat na agencije in baloni so bili napolnjeni z vodikom. Toda v 30-ih. XX Century. Prišlo je do nebojnega, med katerimi je eksplodirala in zažgala zračne ladje. Danes se zračne ladje napolnijo s helijem, kljub bistveno višjim stroškom.

Gorivo

Vodik se uporablja kot raketna goriva.

Študije potekajo na uporabi vodika kot goriva za potnike in tovornjake. Vodikovi motorji ne onesnažujejo okolja in dodelijo samo vodne pare.

V vodikov-kisikovih gorivnih celicah vodik uporablja vodik, da neposredno pretvori kemijsko reakcijsko energijo na električno.

"Tekoči vodik" ("Fa") - tekoče agregatno stanje vodika, z nizko specifično gostoto 0,07 g / cm3 in kriogenih lastnosti z zamrzovalno točko 14.01 K (-259.14 ° C) in vrelišče 20,28 K (-252.87 ° C ). To je brezbarvna tekočina brez vonja, ki se, ko se meša z zrakom, nanaša na eksplozivne snovi z vrsto koeficienta vžiga 4-75%. Razmerje spin izomerov v tekočem vodiku je: 99,79% -Patronage; 0,21% - ortodoksično. Koeficient širitve vodika pri menjavi skupnega stanja na plinastem je 848: 1 pri 20 ° C.

Kar se tiče druge pline, utekočinjevanje vodika vodi do zmanjšanja njegovega volumna. Po utekočinjenju se "LB" shranjuje v toplotno izoliranih posodah pod tlakom. Tekoči vodik (ENG. Tekoči vodik., LH2., Lh 2.) Aktivno se uporablja v industriji, kot obliko skladiščenja plina, in v kozmičnem studiu, kot raketno gorivo.

Zgodovina

Prva dokumentirana uporaba umetnega hlajenja leta 1756 je izvedla angleški znanstvenik William Cullen, Gasparski Monge je leta 1784 prejel tekoče stanje žveplovega oksida, Michael Faraday je prejel utekočinjeni amoniak, ameriški izumitelj Oliver Evans je prvič razvil hladilni kompresor leta 1805 , Jacob Perkins patentiran hladilni stroj leta 1834 in John Gori najprej v ZDA patentirana klimatska naprava leta 1851. Werner Siemens je predlagal koncept regenerativnega hlajenja leta 1857, Karl Linda Patentirana oprema za pridobitev tekočega zraka z uporabo kaskade "Joule - Thomson Expansion Effect" in regenerativno hlajenje leta 1876. Leta 1885, poljski zdravnik in kemik Zigmund Vro? Blavsky objavil kritično temperaturo vodika 33 K, kritični tlak 13.3 ATM. In vrelišče ob 23 K. ROWARY, James Dewar je bil utekočinjen leta 1898 z uporabo regenerativnega hlajenja in njegovega izuma, Dewar Dewar Dewar dewar. Prva sinteza stabilnega izomera tekočega vodika - paravodorod - je izvedel Paul Harek in Karl Bonheffep leta 1929.

Spin izomera vodika

Vodik pri sobni temperaturi je sestavljen predvsem iz spin izomera, ortodorod. Po izdelavi je tekoči vodik v metastabitnem stanju in ga je treba preoblikovati v parafrogen obliki, da se prepreči eksplozivna eksotermna reakcija, ki poteka, ko se spremeni pri nizkih temperaturah. Pretvorba v vodno fazo se običajno proizvaja z uporabo takih katalizatorjev, kot so železovi oksid, kromoksid, aktivirani ogljik prevlečeni platinasti azbest, redka zemeljska kovine ali z uporabo aditivov urana ali niklja.

Z uporabo

Tekoči vodik se lahko uporablja kot obliko skladiščenja goriva za motorje z notranjim zgorevanjem in gorivnimi celicami. Različne podmornice (projekte "212a" in "214", Nemčija) in konceptov vodikovega prevoza smo ustvarili z uporabo tega agregatne oblike vodika (glejte na primer »Deepc« ali »BMW H2R«). Zaradi bližine objektov lahko ustvarjalci opreme na "LB" uporabljajo ali samo spreminjajo sisteme z uporabo utekočinjenega zemeljskega plina ("LNG"). Vendar pa zaradi nižje volumetrične energetske gostote za sežiganje, je potrebna večja količina vodika kot zemeljski plin. Če se namesto "LNG" v batnih motorjih uporablja tekoči vodik, se običajno zahteva bolj zapleten sistem goriva. Z neposrednim injiciranjem povečane izgube v vstopni poti zmanjšajo polnjenje valjev.

Tekoči vodik se uporablja tudi za hlajenje nevtronov v eksperimentih nevtronov. Nevtronske mase in jedro vodika so skoraj enake, zato je izmenjava energije z elastičnim trkom najučinkovitejša.

Koristi

Prednost uporabe vodika je "brez emisij" njegove uporabe. Izdelek njegove interakcije z zrakom je voda.

Ovir

En liter "ZHV" tehta le 0,07 kg. To pomeni, da je njegova specifična gostota 70,99 g / l pri 20 K. Tekoči vodik zahteva tehnologijo kriogenega skladiščenja, kot so posebne toplotno izolirane posode in zahteva posebno zdravljenje, ki je značilno za vse kriogene materiale. V zvezi s tem je blizu tekočega kisika, vendar zahteva večjo previdnost zaradi nevarnosti požara. Tudi v primeru zabojnikov s toplotno izolacijo, je težko vsebovati pri nizki temperaturi, ki je potrebno, da ga shranite v tekočem stanju (običajno izhlapi pri hitrosti 1% na dan). Pri ravnanju z njim je treba upoštevati tudi običajne varnostne ukrepe pri delu z vodikom - to je precej hladno za zračno utekočinjanje, kar je eksplozivno.

Raketna goriva

Tekoči vodik je skupna sestavina raketnih goriv, \u200b\u200bki se uporablja za reaktivno pospeševanje nosilcev raket in vesoljsko plovilo. V večini tekočih raketnih motorjev na vodik se najprej uporablja za regenerativno hlajenje šobe in drugih delov motorja, preden ga mešamo z oksidacijskim sredstvom in izgorevanjem za izdelavo vleke. Sodobni motorji, ki se uporabljajo na komponentah H 2 / O 2, porabijo zmes goriva, preobremenjeno z vodikom, kar vodi do določenega števila nezgorelih vodika v izpuhu. Poleg povečanja posebnih impulzij zaradi zmanjšanja molekulske mase še vedno zmanjšuje erozijo šobe in zgorevalne komore.

Takšne ovire za uporabo "HB" na drugih področjih, kot so kriogenska narava in nizka gostota, so tudi odvračilniki za uporabo v tem primeru. Za leto 2009 obstaja samo ena nosilna raketa (RN "Delta-4"), ki je v celoti vodik raketa. V bistvu se "HB" uporablja bodisi na zgornjih fazah raket ali na blokih, da se v vakuumu izvede pomemben del dela na izhodu uporabne obremenitve v prostor. Kot eden od ukrepov za povečanje gostote te vrste goriv obstajajo predlogi za uporabo lucinega vodika, to je polamorska oblika "FAI".

Vodik je kemični element s simbolom H in atomsko številko 1. Ima standardno atomsko težo okoli 1,008, vodik je najlažji element v periodnem tabeli. Njena monotomična oblika (H) je najpogostejša kemikalija v vesolju, ki je predstavljala približno 75% celotne mase barione. Zvezde, ki je večinoma sestavljena iz vodika v plazmi. Najpogostejši izotop vodika, imenovan kapital (to ime se redko uporablja, simbol 1H), ima en proton in en sam nevtron. Razširjeni videz atomskega vodika se je prvič zgodil v eri rekombinacije. Z standardnimi temperaturami in tlakom je vodik brezbarven, ne-vonj in okus, netoksičen, nekovinski, vnetljiv dioksidni plin z molekularno formulo H2. Ker vodik zlahka tvori kovalentne vezi z večino nekovinskih elementov, večina vodika na Zemlji obstaja v molekularnih oblikah, kot so voda ali organske spojine. Vodik igra posebej pomembno vlogo pri kislinskih alkalnih reakcijah, saj je večina kislinskih reakcij povezana z izmenjavo protonov med topnimi molekulami. V ionskih spojinah lahko vodik vzame obliko negativnega naboja (to je, anion), medtem ko je znan kot hidrid, ali kot pozitivno napolnjen (i.e. kation), pogled, ki ga označuje simbol H +. Vodikovska kation je opisana kot sestavljena iz preprostega protona, vendar so v dejstvih vodikovih kationih v ionskih priključkih vedno bolj zapletena. Kot edini nevtralni atom, za katerega se lahko rešijo Schrödinger enačba analitično, vodik (namreč, študija energetike in zavezujočega atoma) igral ključno vlogo pri razvoju kvantne mehanike. Sprva je bil vodikov plin umetno pridobljen na začetku 16. stoletja reakcijo kislin na kovine. Leta 1766-81. Henry Cavendish je bil prvi, ki je priznal, da je vodikov plin diskretna snov, in da proizvaja vodo pri sežiganju, tako da je bila tako imenovana: v grških vodikovih pomeni "proizvajalec vode". Industrijska proizvodnja vodika je predvsem posledica pretvorbe pare zemeljskega plina in manj verjetno, z energetsko intenzivnimi metodami, kot je vodna elektroliza. Večina vodika se uporablja v bližini proizvodnih mest, z dvema najpogostejšima uporabnoma - predelavo fosilnih goriv (na primer hidrokrekiranje) in proizvodnja amoniaka, predvsem za trg gnojil. Vodik povzroča zaskrbljenost v metalurgiji, saj lahko naredi krhke številne kovine, ki otežujejo oblikovanje cevovodov in skladiščnih rezervoarjev.

Nepremičnine

Zgorevanje

Vodikov plin (dihidrogen ali molekularni vodik) je vnetljiv plin, ki bo goril v zraku v zelo širokem razponu koncentracij od 4% do 75% volumna. Enthalpy Burning je 286 KJ / MOL:

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

Vodikov plin tvori eksplozivne mešanice z zrakom v koncentracijah od 4 do 74%, s klorom pa v koncentracijah na 5,95%. Eksplozivne reakcije lahko povzročijo iskre, toplo ali sončno svetlobo. Temperatura samo-vžiga vodika, temperatura spontanega vnetja v zraku je 500 ° C (932 ° F). Pure vodik-kisik Flames oddajajo ultravijolično sevanje in z visoko mešanico kisika je skoraj nevidna na golo oko, kar dokazuje šibki kabel glavnega motorja kozmičnega prevoza, v primerjavi z dobro vidno kozmično kozmično trdno raketno ojačitev, ki uporablja kompozit amonijevega perklorata. Za zaznavanje uhajanja gorečega vodika se lahko zahteva detektor plamena; Takšna puščanja je lahko zelo nevarna. Vodikov plamen v drugih pogojih je modra, in spominja na modri plamen zemeljskega plina. Smrt zračne ladje "Hindenburg" je zloglasni primer gorenja vodika, zato je še vedno obravnavana. Vidni oranžni plamen v tem incidentu je povzročil vpliv mešanice vodika s kisikom v kombinaciji z ogljikovimi spojinami zračne ladje. H2 reagira z vsakim oksidacijskim elementom. Vodik se lahko spontano reagira pri sobni temperaturi s klorom in fluorom, da tvori ustrezne vodikove halide, vodikov klorid in vodikovega fluorida, ki so tudi potencialno nevarni kisline.

Elektronska energija

Energetska raven glavnega stanja elektrona v atomu vodika je -13,6 EV, ki je enaka ultravijolični fotoni z valovno dolžino okoli 91 nm. Energetske ravni vodika se lahko izračunajo dokaj natančno uporabo modela borov atoma, ki konceptualizira elektron kot "orbitalni" proton po analogiji z zemeljsko zemeljsko orbito. Vendar pa se atomski elektron in proton držita z elektromagnetno silo, planeti in nebesnimi predmeti pa se držijo gravitacije. Zaradi diskretizacije kotnega zagona, ki je bila v zgodnji kvantni mehanik, je elektron v modelu bora lahko zasedel le nekatere dovoljene razdalje od protona in posledično le nekatere dovoljene energije. Bolj natančen opis atoma vodika prihaja iz zgolj kvantne mehanske obdelave, v kateri se uporablja Schrödingerjeva enačba, enačba Dirac ali celo integralno shemo Fanmana za izračun gostote porazdelitve verjetnosti elektrona okoli protona. Najbolj zapletene metode obdelave omogočajo, da pridobijo majhne učinke posebne teorije relativnosti in polarizacije vakuuma. V kvantni obdelavi je elektron v atomu vodika glavnega stanja sploh nima rotacijskega navora, ki ponazarja, kako se "planetna orbita" razlikuje od gibanja elektrona.

Osnovne molekularne oblike

Obstajata dva različna izomer ductomičnih vodikovih molekul, ki jih odlikuje relativna vrtenje njihovega jedra. V ortodoksni obliki sta hrbet dveh protonov vzporedna in tvorita tripletno stanje z molekularno spin Quantum številka 1 (1/2 + 1/2); V obliki parazodorod, hrbet proti vzporednemu in tvoritvi singleta z molekularno spin kvantno številko 0 (1/2 1/2). S standardno temperaturo in tlakom, vodikov plin vsebuje približno 25% hlapov in 75% orto-oblike, znan tudi kot "normalna oblika". Razmerje ravnotežja Ortodoroda na paradimente je odvisno od temperature, vendar ker je Ortho oblika navdušena država in ima višjo energijo kot paro, je nestabilna in ni mogoče očistiti. Pri zelo nizkih temperaturah je stanje ravnotežja, ki je skoraj izključno iz hlapov. Toplotne lastnosti tekoče in plinske faze čistega paravodorod se bistveno razlikujejo od lastnosti normalne oblike zaradi razlik v rotacijskih toplotnih kape, ki so podrobneje obravnavane v izomerih spin vodika. Orto / seznanjena razlika najdemo tudi v drugih molekulah, ki vsebujejo vodik, ali funkcionalne skupine, kot so voda in metilen, vendar ima majhno vrednost za njihove termalne lastnosti. Nekatalizirana medsebojna povezava med paro in ORTO H2 se poveča s povečanjem temperature; Tako hitro kondenzirano H2 vsebuje velike količine ortogonalne oblike visokih energij, ki se zelo počasi pretvori v para-obrazec. Ortho / par koeficient v kondenziranem H2 je pomemben dejavnik pri pripravi in \u200b\u200bshranjevanju tekočega vodika: transformacija ORTO v paro je eksotermna in daje dovolj toplote, da izhlapi del vodikovega tekočine, ki vodi do izgube utekočinjenega materiala . Katalizatorji za orto-para-pretvorbo, kot so železovi oksid, aktivirani ogljik, prevlečeni azbest, redko zemeljske kovine, uranske spojine, kromoksid ali nekatere nikljeve spojine, se uporabljajo pri hlajenju z vodikom.

Faza

Plinasto vodik

Tekoči vodik

Hranimo vodik

Trdega vodika

Kovinski vodik

Povezave

Kovalentne in organske spojine

Čeprav H2 ni zelo reaktiven pod standardnimi pogoji, oblikuje priključke z večino elementov. Vodik lahko tvori spojine z elementi, ki so bolj elektronabilni, kot so halogeni (na primer F, Cl, BR, I) ali kisik; V teh spojinah vodik vzame delno pozitivno naboj. Pri vezavi na fluor, kisik ali dušik lahko vodik sodeluje v obliki nezavednega sporočanja povprečne moči z vodikom drugih podobnih molekul, pojav, imenovan vodikove vezi, ki je ključnega pomena za stabilnost številnih bioloških molekul. Vodik oblikuje tudi spojine z manj elektronestičnimi elementi, kot so kovine in metaloidi, kjer je potrebno delno negativno naboje. Te spojine so pogosto znane kot hidridi. Vodik je obsežen nabor spojin z ogljikom, imenovanim ogljikovodiki, in še večjo množico spojin - s heteroatomi, ki se zaradi splošne povezave z živimi bitji imenujejo organske spojine. Študija njihovih lastnosti se ukvarja z organsko kemijo, njihova raziskava v okviru živih organizmov pa je znana kot biokemija. Po nekaterih definicijah morajo "organske" spojine vsebovati le ogljik. Vendar pa večina od njih vsebuje tudi vodik, in ker je vez ogljik-vodik, ki daje ta razred spojin, večino svojih specifičnih kemijskih lastnosti, ogljikove-vodikove vezi so potrebne v nekaterih definicijah besede "organsko" v kemiji. Znani so milijoni ogljikovodikov, običajno pa jih tvorijo kompleksne sintetične poti, ki redko vključujejo osnovni vodik.

Hidridi

Vodikove spojine se pogosto imenujejo hidridi. Izraz "hidrid" kaže, da je atom N pridobljen negativni ali anionski značaj, ki je označen s H-, in se uporablja, kadar vodik tvori spojino z več električnim elementom. Obstoj hidridnega aniona, ki ga je predlagal Gilbert N. Lewis leta 1916 za hidrid, ki vsebuje hidride skupine 1 in 2, so v letu 1920 pokazali morje. Elektroliza staljenega litijevega hidrida (LIH), ki je izdelala stehiometrično količino vodika na Anoda. Za hidride, ki niso kovine skupine 1 in 2, ta izraz zavajajoče, glede na nizko elektrodabilnost vodika. Izjema v hidridih skupine 2 je Beh2, ki je polimer. V litijevem aluminijastem hidridu anion alH-4 nosi hidridne centre, trdno pritrjene na AL (III). Čeprav se lahko hidridi tvorijo v skoraj vseh elementih glavne skupine, se število in kombinacija možnih spojin zelo razlikujeta; Na primer, več kot 100 binarnih bogatih hidridov je znano in samo en binarni aluminijev hidrid. Indijski binarni hidrid še ni identificiran, čeprav obstajajo veliki kompleksi. V anorganski kemiji lahko hidridi služijo tudi kot premostitveni ligandi, ki vežejo dva kovinska središča v koordinacijskem kompleksu. Ta funkcija je še posebej značilna za elemente skupine 13, zlasti v borih (borovih hidridih) in aluminijastih kompleksov, kot tudi v kartoriranih okolicah.

Protonov in kisline

Vodikovi oksidacija odstrani svoj elektron in daje H +, ki ne vsebuje elektronov in jedra, ki je običajno sestavljen iz enega protona. Zato se H + pogosto imenuje proton. Ta vrsta je osrednjega pomena za kislino. Po teoriji oklepnega papirja so kisline donatorje protonov, baze pa so protone. Nag Proton, H +, ne more obstajati v raztopini ali v ionskih kristalih zaradi svoje nepremagljivega atrakcije za druge atome ali molekule z elektroni. Z izjemo visokih temperatur, povezanih s plazmi, takih protonov ni mogoče odstraniti iz elektronskih oblakov atomov in molekul in bodo ostali pritrjeni nanje. Vendar pa se izraz "proton" včasih uporablja metaforično, da se določi pozitivno napolnjen ali kationski vodik, pritrjen na druge vrste na ta način, in kot taka, ki je naveden kot "H +" brez kakršnega koli pomena, da kateri koli posamezni protoni prostočisto kot pogled. Da bi se izognili videzu gola "solvated Proton" v raztopini, se včasih šteje, da kisle vodne raztopine vsebujejo manj malo verjetno fiktivne vrste, imenovane "hidronium ion" (H 3O +). Toda tudi v tem primeru so takšni solodski vodikov kationi bolj realno zaznani kot organizirani grozdi, ki tvorijo poglede v bližini H 9o + 4. Drugi oktonijevi ioni so zaznani, ko je voda v kislini raztopini z drugimi topilami. Kljub eksotični na zemlji je eden najpogostejših ionov v vesolju, je H + 3, znan kot protoniziran molekularni vodik ali trihidrogen.

Izotopi

Vodik ima tri naravne izotope, ki so označeni 1H, 2h in 3h. Drugi, močno nestabilna jedra (od 4h do 7h) so bile sintetizirane v laboratoriju, vendar niso bile opažene v naravi. 1h je najpogostejši izotop vodik z razširjenostjo več kot 99,98%. Ker jedro tega izotopa je sestavljeno iz samo enega protona, je opisno, vendar redko uporabljajo formalna načela. 2h, še en stabilen vodik izotopov je znan kot deuterij in vsebuje en proton in en nevtron v jedru. Menijo, da je bil ves deuterij v vesolju izdelan med veliko eksplozijo in da obstajajo od takrat doslej. Deuterij ni radioaktivni element in ne predstavlja znatne nevarnosti toksičnosti. Voda, obogatena z molekulami, ki vključujejo deuterij namesto običajnega vodika, se imenuje huda voda. Deuterij in njene spojine se uporabljajo kot neradoaktivna nalepka v kemijskih poskusih in topilih za 1H-NMR spektroskopijo. Težka voda se uporablja kot nevtronski retarder in hladilno sredstvo za jedrske reaktorje. Deuterium je tudi potencialno gorivo za komercialno jedrsko sintezo. 3h je znan kot tritij in vsebuje en proton in dva nevtrona v jedru. To je radioaktivna, pade na helij-3 skozi beta propadanje s razpolovnim časom 12,32 let. To je tako radioaktivno, da se lahko uporablja v svetleči barvi, zaradi česar je koristno v proizvodnji, na primer, ure s svetlobnim gumbom. Steklo preprečuje majhno količino sevanja. Majhna količina tritija se oblikuje naravno v interakciji kozmičnih žarkov z atmosferskimi plini; Trithium je bil sproščen tudi med testiranjem jedrskega orožja. Uporablja se v reakcijah sinteze jedrske kot indikatorja izotopske geokemije in v specializiranih razsvetljavih napravah z avtonomno močjo. Trithium je bil uporabljen tudi v poskusih na kemijsko in biološko označevanje kot radioaktivno nalepko. Vodik je edini element, ki ima različne imena za svoje izotope, ki se danes uporabljajo. Med zgodnjim študijem radioaktivnosti so imeli različni težki radioaktivni izotopi svoja imena, ta imena pa se ne uporabljajo več, razen devterija in tritija. Simboli D in T (namesto 2h in 3h) se včasih uporabljajo za devterij in tritij, vendar ustrezen simbol za prehod P se že uporablja za fosfor in zato ni na voljo za prehod. V smernicah Nomenklature Mednarodna zveza čiste in uporabne kemije vam omogoča uporabo vseh znakov D, T, 2H in 3H, čeprav sta prednostna 2H in 3H. Eksotični muong atom (MU simbol), sestavljen iz antimuna in elektrona, se včasih šteje za lahek vodik radioizotop zaradi množične razlike med antimuniji in elektronom, ki je bil odkrit leta 1960. V času življenja MUON, 2,2 μS, se lahko Muong vključi v spojine, kot so freski klorid (MUCL) ali natrijev muionid (Nami), podobno vodikov klorid in natrijev hidrid.

Zgodovina

Odpiranje in uporaba

Leta 1671 je Robert Boyle odprt in opisal reakcijo med železno žagovino in razredčili kisline, kar vodi v vodikovo plinasto. Leta 1766 je bil Henry Cavendish prvi, ki je prepoznal vodikov plin kot diskretno snov, ki je klical ta plin zaradi reakcije kovinske kisline "Vnetljiv zrak". Predlagal je, da je "vnetljiv zrak" dejansko enak hipotetični snovi, imenovani "Phlogiston", in ponovno odkrit leta 1781, da plin proizvaja vodo pri sežiganju. Menijo, da je bil tisti, ki je odprl vodik kot element. Leta 1783 je Antoine Lavoisier ta element dal ta element ime vodika (iz grškega ὑδρο-Hydro pomeni »Voda« in -γενής genov, kar pomeni »Creator«), ko je on in Laplace reproduciral podatke Cavendina, da je voda oblikovana med sežiganjem vodik. Lavoisier je pridelal vodik za svoje poskuse, da bi ohranil maso z reakcijo pretoka pare s kovinskim železom skozi žarko z žarilno nitko, ogrevano v ognju. Anaerobna oksidacija železa s protonami vode pri visokih temperaturah je lahko shematsko predstavljena z nizom naslednjih reakcij:

FE + H2O → FEO + H2

2 FE + 3 H2O → FE2O3 + 3 H2

3 FE + 4 H2O → FE3O4 + 4 H2

Mnoge kovine, kot je cirkonij, so podvržene podobni reakciji z vodo, ki vodi v vodik. Vodik je bil utekočinjen prvič James Dewar leta 1898 z uporabo regenerativnega hlajenja in njegovega izuma, vakuumske bučke. Naslednje leto je izdelal trden vodik. Deuterij je bil odkrit decembra 1931, ki ga Harold Jura, in Trithium je leta 1934 pripravila Ernest Rutherford, Marka Oliphant in Paul Harek. Skupina JURA je leta 1932 odkrila težka voda, ki jo sestavljajo devterij namesto navadnega vodika. Francois Isaac de Rivaz je zgradil prvi motor "Rivaz", motor z notranjim izgorevanjem, ki ga vodi vodik in kisik leta 1806. Edward Daniel Clark je leta 1819 izumil cevi za vodik. Debener Fireman (prvi polni vžigalnik) je izumil leta 1823. Prvi vodikov valj je izumil Jacques Charles leta 1783. Vodik je zagotovil prvo zanesljivo obliko gibanja zraka po izumu leta 1852, Henri Giffard, ki ga je dvignil vodik. Nemški grof Ferdinand von Tzpelin je spodbujal idejo o togih zračnih ladjih, ki so se dvignile v zrak z vodikom, ki so bile kasneje imenovane Zeppeline; Prvi od njih je leta 1900 umaknil v zraku. Redno načrtovani leti so se začeli leta 1910 in do začetka druge svetovne vojne v avgustu 1914, so prenesli 35.000 potnikov brez resnih incidentov. Med vojno so bile hidrogenske zračne ladje uporabljene kot opazovalne platforme in bombnike. Prvi ne-zmagovalni čezatlantski let je pridelal britanski zračni ladji R34 leta 1919. Redni potniški potniški servis se je nadaljeval v dvajsetih letih, odprtje Halium Rezerve v Združenih državah pa bi moralo izboljšati varnost letenja, vendar je ameriška vlada zavrnila prodati plin v ta namen, tako da je bil H2 uporabljen v zračni ladji Hindenburg, ki je bil uničen kot Rezultat požara v Milanu v New -Jersu 6. maja 1937. Incident je bil predvajan v živo na radijskem in video snemanju. Šporočeno je bilo domnevno, da je vzrok za vžig uhajanja vodika, vendar nadaljnje študije kažejo na vžig aluminiziranega tkivnega premaza s statično elektriko. Toda do tega časa je bil ugled vodika kot dvižni plin že poškodovan. Istega leta je bil prvi vodik-hlajen turbogenerator z plinastim vodikom naročil kot hladivo v rotorju in stator leta 1937 v Dayton, Ohio, Dayton Power & Light CO; Zaradi toplotne prevodnosti vodikovega plina je danes najpogostejši plin za uporabo na tem področju. Hidrogen akumulator je bil prvič uporabljen leta 1977 na navigacijskem tehnološkem satelitu-2 USA (NTS-2). MKS, Mars Odiseja in Mars Global Geodeze so opremljena z nikelj-vodikovi bateriji. V temnem delu svoje orbite, Hubble Space Telescope poganja tudi nikelj-vodikove baterije, ki so bile končno zamenjane maja 2009, več kot 19 let po začetku in 13 let po njihovem oblikovanju.

Vloga v kvantni teoriji

Zaradi svoje preproste atomske strukture, ki je sestavljena samo iz protona in elektrona, vodikov atom, skupaj s spektrom svetlobe, ustvarjenega iz njega ali ga absorbira, je bil osrednji v razvoju teorije atomske strukture. Poleg tega je študija ustrezne enostavnosti vodika molekule in ustrezne H + 2 kation privedla do razumevanja narave kemijske vezi, ki je sledila fizični predelavi vodikovega atoma v kvantni mehaniki v sredini leta 2020. Eden od prvih kvantnih učinkov, ki so bili jasno opaženi (vendar niso bili razumljeni v tem času), je bilo opazovanje Maxwell s sodelovanjem vodika za pol stoletja, preden se je pojavila polna kvantna mehanska teorija. MAXWELL je ugotovil, da specifična toplotna zmogljivost H2 nepotrebno odhaja iz dioksidnega plina pod sobno temperaturo in se začne vedno bolj podobna specifični toplotni zmogljivosti ene-Osomičnega plina pri kriogenih temperaturah. Po kvantni teoriji se takšno obnašanje pojavi zaradi razdalje (kvantizirane) ravni vrtenja energije, ki so zaradi nizke mase še posebej široko nameščene v H2. Te široko razmaknjene ravni preprečujejo enako ločevanje toplotne energije do rotacijskega gibanja v vodik pri nizkih temperaturah. Diatomi, ki so sestavljeni iz težjih atomov, nimajo tako široko nameščenih ravni in ne kažejo enakega učinka. Anti-vodik je antimaterialni analog vodika. Sestavljen je iz antiprotona s pozitronom. Anti-kmetija je edina vrsta antimatnega atoma, ki je bila pridobljena od leta 2015.

Iskanje v naravi

Vodik je najpogostejši kemični element v vesolju, ki je predstavljal 75% normalne snovi po teži in več kot 90% s številom atomov. (Večina mase vesolja pa ni v obliki tega kemičnega elementa, vendar je verjel, da je še vedno neopažene mase, kot so temne snovi in \u200b\u200btemna energija.) Ta element je v velikem številu zvezd in plinske velikane. H2 Molekularni oblaki so povezani z tvorbo zvezde. Vodik igra ključno vlogo pri obračanju zvezd skozi reakcijo protonske protonske in jedrske sinteze CNO cikla. Po vsem svetu, vodik najdemo predvsem v atomskih in plazemskih državah z lastnostmi, ki se odlično razlikujejo od lastnosti molekularnega vodika. Kot plazma, elektron in proton vodika ni povezana drug z drugim, kar vodi do zelo visoke električne prevodnosti in visoke sevalne sposobnosti (proizvodnja svetlobe iz sonca in drugih zvezd). Magnetna in električna polja močno vplivajo na napolnjene delce. Na primer, v sončnem vetru, delujejo z magnetosfero zemlje, ki ustvarjajo tokove Birkelanda in polarnega sijaja. Vodik je v nevtralnem atomskem stanju v medzvezdnem mediju. Verjetno je, da je velika količina nevtralnega vodika, ki je bila odkrita v sistemih za vtičnico Limana-alfa, dominira kozmološko baryon gostoto vesolja do rdečega premika Z \u003d 4. pod normalnimi pogoji na zemlji, elementarni vodik obstaja kot diatominski plin, H2. Vendar pa je vodikov plin v zemeljski atmosferi zelo redka (1 CNM v glasnosti) zaradi njene lahke teže, ki omogoča lažje premagovanje teže zemlje kot težji plini. Vendar pa je vodik tretji najpogostejši element na površini zemlje, v glavnem je v obliki kemičnih spojin, kot so ogljikovodiki in voda. Vodikov plin tvori nekatere bakterije in alge in je naravna sestavina fluutina, kot tudi metana, ki je vse pomembnejši vir vodika. Molekularna oblika, imenovana protonated molekularni vodik (H + 3), je v medzvezdnem mediju, kjer se generira z ionizacijo molekularnega vodika iz kozmičnih žarkov. Ta napolnjen ion je bil opažen tudi v zgornjem atmosferi planeta Jupitra. Ion je relativno odporen na okolje zaradi nizke temperature in gostote. H + 3 je eden najpogostejših ionov v vesolju in ima pomembno vlogo v kemiji medzvezdnega medija. Nevtralni triatominski vodik H3 lahko obstaja le v vzbujeni obliki in nestabilni. Nasprotno, pozitivni molekularni ion vodika (H + 2) je redka molekula v vesolju.

Proizvodnja vodika

H2 se proizvaja v kemičnih in bioloških laboratorijih, pogosto kot stranski proizvod drugih reakcij; v industriji za hidrogeniranje nenasičenih substratov; in v naravi kot sredstvo za iztiskanje ekvivalentov okrevanja v biokemičnih reakcijah.

Reformiranje pare

Vodik lahko dobimo na več načinov, vendar ekonomsko najpomembnejši procesi vključujejo odstranitev vodika iz ogljikovodikov, saj je približno 95% proizvodnje vodika v letu 2000 prišlo iz reformiranja pare. Komercialna, velika količina vodika se običajno prinaša s paro reformiranja zemeljskega plina. Pri visokih temperaturah (1000-1400 k, 700-1100 ° C ali 1300-2000 ° F), paro (vodna para) reagira z metanom, da dobi ogljikov monoksid in H2.

CH4 + H2O → CO + 3 H2

Ta reakcija je boljša pri nizkih tlakih, vendar pa se lahko izvede na visokih tlakih (2,0 MPa, 20 ATM ali 600 palcev živega srebra). To je posledica dejstva, da je H2 z visokim pritiskom najbolj priljubljen izdelek, čistilni sistemi iz pregrevanja tlaka pa bolj delujejo pri višjih pritiskov. Mešanica izdelkov je znana kot "sintezni plin", saj se pogosto uporablja neposredno za proizvodnjo metanola in sorodnih spojin. Otrokovnje ogljikovodike, razen metana, se lahko uporabijo za pridobivanje sinteze plina z različnimi razmerji izdelkov. Eden od številnih zapletov te visoko optimizirane tehnologije je nastanek koksa ali ogljika:

CH4 → C + 2 H2

Posledično reformiranje pare običajno uporablja presežek H2O. Dodatni vodik se lahko odstrani iz pare z uporabo ogljikovega monoksida skozi reakcijo premikanja vode, zlasti z uporabo katalizatorja železa oksida. Ta reakcija je tudi skupni industrijski vir ogljikovega dioksida:

CO + H2O → CO2 + H2

Druge pomembne metode za H2 vključujejo delno oksidacijo ogljikovodikov:

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

In reakcijo premoga, ki lahko služi kot uvod na zgoraj opisano reakcijo premika:

C + H2O → CO + H2

Včasih se vodik proizvaja in porabi v istem industrijskem procesu, brez ločevanja. V procesu Hakeer za proizvodnjo amoniaka se vodik ustvari iz zemeljskega plina. Elektroliza raztopine soli za doseganje klora prav tako vodi do nastanka vodika kot stranskega proizvoda.

Kovinska kislina

V laboratoriju se H2 običajno dobi z reakcijo razredčenih ne-oksidacijskih kislin v nekatere reaktivne kovine, kot je cink s CYPA aparatom.

Zn + 2 H + → Zn2 + + H2

Aluminij lahko proizvaja H2 pri obdelavi baze:

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

Elektroliza vode je preprost način za proizvodnjo vodika. Nizkonapetostni tok teče skozi vodo, in plinski kisik se oblikuje na anodi, medtem ko je vodikov plin nastal na katodi. Običajno je katoda izdelana iz platine ali druge inertne kovine v proizvodnji vodika za shranjevanje. Če pa je treba plin zažgati, da se olajša zgorevanje, je prisotnost kisika zaželena, zato bosta oba elektrodama izdelana iz inertnih kovin. (Na primer, je likalnik oksidiran in zato zmanjšuje količino, ki se sprošča kisik). Teoretična največja učinkovitost (električna energija, ki se uporablja v zvezi z energijo proizvedenega vodika), je v območju od 80-94%.

2 H2O (L) → 2 H2 (G) + O2 (G)

Aluminij in galij zlitine v obliki granul, dodanih v vodo, se lahko uporablja za proizvodnjo vodika. Ta proces proizvaja tudi aluminijev oksid, vendar drago galijo, ki preprečuje nastanek oksidne kože na granulah, se lahko ponovno uporabi. Ima pomembne potencialne posledice za vodikovo gospodarstvo, saj je lahko vodik pridobljen na mestu in ni treba prevažati.

Termokemične lastnosti

Obstaja več kot 200 termokemičnih ciklov, ki se lahko uporabljajo za ločevanje vode, približno ducat teh ciklov, kot je cikel železa oksida, cikel cerijevega oksida (IV) cerijev oksid (III), cinkovit oksid cink, žveplov cikel, baker Cikel in klor in žveplov hibridni cikel sta v fazi študije in na testni fazi za pripravo vodika in kisika iz vode in toplote brez uporabe električne energije. Številni laboratoriji (tudi v Franciji, Nemčiji, Grčiji, na Japonskem in ZDA) razvijajo termokemične metode za proizvodnjo vodika pred sončno energijo in vodo.

Anaerobična korozija.

V anaerobnih pogojih se železove in jeklene zlitine počasi oksidirajo s protoni vode, hkrati pa obnavljamo v molekularnem vodiku (H2). Anaerobična železna korozija vodi do tvorbe železa hidroksida (zelena rje) in jo lahko opišemo z naslednjo reakcijo: FE + 2 H2O → FE (OH) 2 + H2. Po drugi strani pa se v anaerobnih pogojih lahko železov hidroksid (FE (OH) 2) oksidiramo z vodjo protona z tvorbo magnetita in molekularnega vodika. Ta postopek je opisan z reakcijo Showor: 3 Fe (OH) 2 → FE3O4 + 2 H2O + H2 železovega hidroksida → magnezij + voda + vodik. Dobro kristaliziran magnetit (FE3O4) je termodinamično bolj stabilen kot železni hidroksid (FE (OH) 2). Ta proces se pojavi med anaerobno korozijo železa in jekla v tleh brez kisika, in ko se tla zmanjša pod raven podzemne vode.

Geološki izvor: serpentinska reakcija

V odsotnosti kisika (O2) v globokih geoloških razmerah, ki prevladuje daleč od ozračja Zemlje, vodik (H2) oblikovana v procesu serpentinizacije z anaerobno oksidacijo vodnih protonov (H +) železovega silikata (FE2 +) v kristalni rešetki faryolitis (Fe2sio4, Minal Olivine -GLAND). Ustrezna reakcija, ki vodi do tvorbe magnetita (FE3O4), kvarca (SIO2) in vodika (H2): 3FE2SIO4 + 2 H2O → 2 FE3O4 + 3 SIO2 + 3 H2 Fayalit + Water → Magnetite + Quartz + vodik. Ta reakcija je zelo podobna reakciji Showorja, opažene v anaerobični oksidaciji železa hidroksida v stiku z vodo.

Tvorba v transformatorjih

Od vseh nevarnih plinov, ki so nastali v energetskih transformatorjih, je vodik najpogostejši in ustvarjen v večini napak; Tako je tvorba vodika zgodnji znak resnih težav v življenjskem ciklu transformatorja.

Aplikacije

Poraba v različnih procesih

V naftni in kemični industriji so potrebni velike količine H2. Najvišja najmanj, H2 se uporablja za predelavo ("modernizacija") fosilnih goriv in za proizvodnjo amoniaka. V petrokemičnih rastlinah se H2 uporablja v hidrodejkalki, hydrodesulfting in hidrokrecking. H2 ima več drugih pomembnih aplikacij. H2 se uporablja kot hidrogeniracijsko sredstvo, zlasti povečanje stopnje nasičenosti nenasičenih maščob in olj (v takih predmetov, ki jih je mogoče kot margane) in pri proizvodnji metanola. Prav tako je vir vodika pri proizvodnji klorovodikove kisline. H2 se uporablja tudi kot redukcijsko sredstvo kovinske rude. Vodik je zelo koristna snov v številnih redkih zemeljskih in prehodnih kovinah in topna v nanokristalnih in amorfnih kovinah. Topnost vodika v kovinah je odvisna od lokalnih izkrivljanj ali nečistoč v kristalni mreži. To je lahko koristno, če je vodik očiščen s prehodom skozi vroče paladijevih diskov, vendar je visoka topnost plina metalurški problem, ki prispeva k zavezanju mnogih kovin, zapletejo oblikovanje cevovodov in skladiščnih rezervoarjev. Poleg uporabe kot reagenta se H2 uporablja v fiziki in tehniki. Uporablja se kot zaščitni plin pri varjenju, kot je atomsko varjenje vodika. H2 se uporablja kot hladilno sredstvo za rotorje v električnih generatorjih na elektrarnah, saj ima največjo toplotno prevodnost med vsemi plini. Tekoča H2 se uporablja v kriogenih študijah, vključno s študijami superprevodnosti. Ker je H2 lažji od zraka, ki ima malo več kot 1/14 od gostote zraka, se je nekoč uporabljal kot dvižni plin v balonih in zračnih ladjah. V novejših aplikacijah se vodik uporablja v čisti obliki ali zmešamo z dušikom (včasih imenovanim plesilnim plinom) kot indikator plina za takojšnje odkrivanje puščanja. Vodik se uporablja v avtomobilski, kemični, energetski, vesoljski in telekomunikacijski industriji. Vodik je dovoljeno prehransko dopolnilo (E 949), ki omogoča testiranje za tesnost živilskih proizvodov, poleg drugih antioksidativnih lastnosti. Redki vodikovi izotopi imajo tudi posebne aplikacije. Deuterij (vodik-2) se uporablja v aplikacijah za jedrske fisije kot počasnejši nevtronski retarder in v reakcijah sinteznih jedrskih sinteznih. Spojine z devterijem se uporabljajo na področju kemije in biologije v študijah učinkov izotopskih reakcij. Trithium (vodik-3), proizveden v jedrskih reaktorjih, se uporablja pri proizvodnji vodikovih bomb, kot izotopska oznaka v bioloških znanostih, in kot vir sevanja v svetlečih barvah. Temperatura trojne točke ravnotežnega vodika je odločilna fiksna točka v The-90 Temperaturni lestvici pri 13.8033 kelvinu.

Hlajenje

Vodik se običajno uporablja na elektrarnah kot hladilno sredstvo v generatorjih zaradi številnih ugodnih lastnosti, ki so neposredni rezultat njegovih svetlobnih dioksidov molekul. Ti vključujejo nizko gostoto, nizko viskoznost in največjo specifično toplotno in toplotno prevodnost med vsemi plini.

Energetski prevoznik

Vodik ni energetski vir, razen hipotetičnega konteksta komercialnih termonuklearnih elektrarn z uporabo devterija ali tritija, ta tehnologija pa je trenutno daleč od razvoja. Energija sonca prihaja iz jedrske sinteze vodika, vendar je ta proces težko doseči na Zemlji. Osnovni vodik iz sončnih, bioloških ali električnih virov zahteva večjo energijo za njegovo proizvodnjo, ki se med svojim izgorevanjem porabi, zato v teh primerih deluje vodik kot nosilec energije po analogiji z baterijo. Vodik lahko dobite iz fosilnih virov (kot je metan), vendar so ti viri izčrpani. Energetska gostota na volumen enote tako tekočega vodika in stisnjenega vodikovega plinastega vodika z vsemi praktično dosegljivim tlakom je bistveno manjša od tradicionalnih virov energije, čeprav je gostota energije na enoto mase goriva višja. Vendar pa je bil elementarni vodik zelo razpravljal v okviru energije kot možen prihodnji energetski prevoznik v celotnem gospodarstvu. Na primer, sekvestracija CO2, ki mu sledi zajemanje in shranjevanje ogljika, se lahko izvede na točki proizvodnje H2 iz fosilnih goriv. Vodik, ki se uporablja med prevozom, bo spali relativno zgolj z nekaterimi emisijami NOx, vendar brez emisij ogljika. Vendar pa bodo stroški infrastrukture, povezane s popolno preusmeritvijo v gospodarstvo vodika, pomembni. Gue celice lahko vodik in kisik neposredno v električno energijo učinkoviteje kot motorje z notranjim zgorevanjem.

Polprevodniška industrija

Vodik se uporablja za nasičenje raztrganih vezi amorfnih silicija in amorfnega ogljika, ki pomaga stabilizirati lastnosti materiala. Je tudi potencialni elektronski donator v različnih oksidnih materialih, vključno z ZNO, SNO2, CDO, MGO, ZRO2, HFO2, LA2O3, Y2O3, TIO2, SRTIO3, LAALO3, SiO2, AL2O3, LAALO3, SiO2, AL2O3, ZRSIO4, HFSIO4 in SRZRO3 .

Biološke reakcije

H2 je produkt nekaterih vrst anaerobne presnove in ga proizvaja več mikroorganizmov, običajno z reakcijami, ki jih katalizirajo z železom ali nikljevim, ki vsebujejo encime, imenovane hidrogeneze. Ti encimi katalizirajo reverzibilno redoks reakcijo med H2 in njegovimi komponentami - dva protona in dva elektrona. Ustvarjanje plinastega vodika se pojavi pri prenosu obnovitvenih ekvivalentov, ki se oblikujejo med fermentacijo piruvata v vodo. Naravni cikel proizvodnje in porabe vodika z organizmi se imenuje cikel vodika. Cepitev vode, proces, v katerem voda razgradi v komponente svojih protonov, elektronov in kisika, se pojavi v svetlobnih reakcijah v vseh fotosintetičnih organizmih. Nekateri taki organizmi, vključno s Chamyomonas Reinhardtiii in cianobakterijskimi algami, razvili drugo fazo v temnih reakcijah, v katerih so protoni in elektroni obnovljeni na tvorbo H2-plina s specializiranimi hidrogenazami v kloroplastu. Poskusi so bili narejeni za genetsko spreminjanje cianobakterijskih hidrazatov za učinkovito sintezo plinastih H2 tudi v prisotnosti kisika. Prizadevanja so bila izdelana tudi z uporabo gensko spremenjenih alg v bioreaktorju.

Razmislite, kaj vodik predstavlja. Kemični lastnosti in prejem te nonmetlala študirajo v času anorganske kemije v šoli. To je ta element, ki vodi periodični sistem MendelEV, zato si zasluži podroben opis.

Kratke informacije o odprtju elementa

Preden upoštevate fizikalne in kemijske lastnosti vodika, ugotovite, kako je bil ugotovljen ta pomemben element.

Kemiki, ki so delali v šestnajstem in sedemnajstem stoletju, so se večkrat omenili v svojih delih o gorljivem plinu, ki je dodeljeno, ko je izpostavljeno kislinam z aktivnimi kovinami. Kavendshu je v drugi polovici osemnajstega stoletja uspel zbrati in analizirati ta plin, ki mu je dal ime "gorljiv plin".

Fizikalne in kemijske lastnosti vodika v tem času niso preučevali. Šele ob koncu osemnajstega stoletja je A. Lavoisier uspel ugotoviti, da je to mogoče pridobiti ta plin z analizo vode. Malo kasneje je začel poklicati nov hidrogeni element, kar pomeni "sklicevanje vode". M. F. SolovNoov dolguje svoje sodobno rusko ime.

Iskanje v naravi

Kemijske lastnosti vodika se lahko analizirajo le na podlagi njegove razširjenosti v naravi. Ta element je prisoten v hidravlični in litosferi, ki je vključen tudi v sestavo mineralov: naravni in s tem povezani plin, šota, nafta, premog, gorljivega skrilavca. Težko si je predstavljati odraslo osebo, ki ne bi vedela, da je vodik sestavni del vode.

Poleg tega je ta nemetnjak v živalskih organizmih v obliki nukleinskih kislin, beljakovin, ogljikovih hidratov, maščob. Na našem planetu je ta element v prosti obliki precej redko, morda le v naravnem in vulkanskem plinu.

V obliki plazme je vodik približno polovica mase zvezd in sonca, poleg tega pa je del vmesnega plina. Na primer, v prosti obliki, kot tudi v obliki metana, amoniaka, je ta nemetnjak prisoten v sestavi kometov in celo nekaj planetov.

Fizične lastnosti

Pred razmišljanjem o kemijskih lastnostih vodika ugotavljamo, da je v normalnih pogojih plinasta snov lažja od zraka, ki ima več izotopov. Skoraj netopen v vodi, ima visoko toplotno prevodnost. Podrobnosti, ki imajo množično številko 1, se šteje za najlažjo obliko. Tritij, ki ima radioaktivne lastnosti, se oblikuje v naravi iz atmosferskega dušika, ko vpliva na nevrone UV žarkov.

Značilnosti strukture molekule

Razmisliti o kemijskih lastnostih vodika, reakcijsko značilno, da se bo ustavilo tudi na značilnosti njegove strukture. V tej diatomični molekuli je kovalentna ne polarna kemična vez. Nastajanje atomskega vodika je možno v interakciji aktivnih kovin na kislih raztopinah. Toda v tem obrazcu lahko ta ne-metall obstaja le rahlo časovno vrzel, skoraj takoj je rekombinirana v molekularni videz.

Kemijske lastnosti

Razmislite o kemijskih lastnostih vodika. V večini spojin, ki tvorijo ta kemični element, kaže stopnjo oksidacije +1, zaradi česar je podobna z aktivnimi (alkalnimi) kovinami. Glavne kemijske lastnosti vodika, označuje kot kovino:

• interakcija s kisikom z tvorbo vode;
• reakcijo s halogeni, ki jih spremlja tvorba proizvodnje halogena;
• pridobivanje vodikovega sulfida pri priključitvi na sivo.

Spodaj je enačba reakcij, ki označujejo kemijske lastnosti vodika. Opozarjamo na dejstvo, da kot nemotalno (s stopnjo oksidacije -1) deluje samo v reakcijah z aktivnimi kovinami, ki tvorijo ustrezne hidride z njimi.

Vodik pri normalnih temperaturah se neektivno priključi v interakcijo z drugimi snovmi, zato se večina reakcij izvede šele po predgrevanju.

Podrobneje se zavedamo na nekaterih kemijskih interakcijah elementa, ki vodi periodični sistem kemijskih elementov MendelEV.

Reakcijo oblikovanja vode spremlja sproščanje 285.937 kJ energije. Pri povišani temperaturi (več kot 550 stopinj Celzija), ta proces spremlja močna eksplozija.

Med tistimi kemijskimi lastnostmi vodikovih plinastih, ki so našli pomembno uporabo v industriji, je zanimiva za njegovo interakcijo s kovinami oksidi. To je s katalitsko hidrogeniranje v sodobni industriji, ki izvaja obdelavo kovinskih oksidov, na primer, je čista kovina izolirana iz železne lestvice (mešan železov oksid). Ta metoda omogoča izvajanje učinkovite obdelave odpadnega kovine.

Sinteza amoniaka, ki vključuje interakcijo vodika z zračnim dušikom, je tudi v povpraševanju v sodobni kemični industriji. Med pogoji te kemične interakcije smo opazili pritisk in temperaturo.

Zaključek

Gre za vodik, ki je pod normalnimi pogoji nizko učinkovita. Z naraščajočo temperaturo se njena dejavnost bistveno poveča. Ta snov je na voljo v organski sintezi. Na primer, z hidrogeniranjem, lahko obnovite ketone na sekundarne alkohole, aldehide pa se spremenijo v primarni alkoholi. Poleg tega, z hidrogeniranjem, se lahko nenasičeni ogljikovodiki etilena in acetilenskega razreda pretvorimo, da omejite spojine serije metana. Vodik se šteje za preprosto snov v povpraševanju v sodobni kemični proizvodnji.

Vodik (Lat. Hidrogenium), H, kemični element, prvi po eni v periodičnem periodičnem sistemu Mendeleev; Atomska teža 1.0079. Pri normalnih pogojih, vodik - plin; Ni barve, vonja in okusa.

Porazdelitev vodika v naravi. Vodik je široko razširjen v naravi, njegova vsebina v zemeljski skorji (litosfera in hidrosfera) je po teži 1%, in s številom atomov 16%. Vodik je del najpogostejše snovi na tleh - voda (11,19% vodika za maso), v sestavo spojin, poravnava premoga, nafte, zemeljskih plinov, gline, kot tudi organizmi živali in rastlin (tj. V beljakovinah , nukleinske kisline, maščobe, ogljikove hidrate in druge). V prostem stanju je vodik izjemno redka, v majhnih količinah pa je vsebovana v vulkanskih in drugih zemeljskih plinah. Zanimive količine prostega vodika (0,0001% v številu atomov) so prisotne v ozračju. V prostoru blizu zemlje, vodik v obliki toka protonov tvori notranji ("proton") sevalni pas zemlje. Prostor vodik je najpogostejši element. V obliki plazme je približno polovica mase sonca in večine zvezd, večina plinov medstellarnega srednje in plinske meglice. Vodik je prisoten v ozračju serije planetov in komet v obliki prostega H 2, metana CH 4, amoniaka NH 3, vode H 2 O, radikal tip CH, NH, OH, SIH, PH, itd. Oblika pretoka protonov vodik vstopa v sestavo korporativnega sevanja sonca in kozmičnih žarkov.

Izotopi, atomska in vodikov molekula. Navadni vodik je sestavljen iz mešanice 2 stabilnih izotopov: svetlobni vodik ali razdaljo (1H) ter težka vodik ali devterij (2H ali d). V naravnih spojinah vodika za 1 Atom 2 H, je povprečno 6.800 atomov 1 N. radioaktivni izotop z masovno številko 3 se imenuje superheavy vodik ali tritij (3 h ali t), z mehko β-sevanjem in Half-Life t ½ \u003d 12.262. V naravi se tritij oblikuje, na primer iz atmosferskega dušika pod delovanjem nevtronov kozmičnih žarkov; V ozračju je zanemarljivo (4 · 10 -15% skupnega števila atomov vodika). Izjemno nestabilen izotop 4 N. masovno število izotopov 1 H, 2 h, 3 h in 4 h, 1, 2, 3 in 4, kažejo, da raznolikost atoma raznolikosti vsebuje samo en proton, devterium - ena Proton in en nevtron, tritij - en proton in 2 nevtrona, 4n - en proton in 3 nevtrona. Velika razlika v vodikovih izotopih povzroča bolj pomembno razliko v njihovih fizikalnih in kemijskih lastnostih kot v primeru izotopov drugih elementov.

Atom vodika ima najpreprostejšo strukturo med atomi vseh drugih elementov: je sestavljen iz jedra in enega elektrona. Elektronska vezava energija z jedrom (ionizacijski potencial) je 13.595 EV. Nevtralni atom vodika lahko pritrdi drugi elektron, ki tvori negativni ion H-z energijo priključitve drugega elektrona z nevtralnim atomom (električna afiniteta) je 0,78 EV. Kvantna mehanika vam omogoča izračun vseh možnih energetskih stopenj atoma vodika, zato dajte popolno razlago njenega atomskega spektra. Atom vodika se uporablja kot model v kvantnih mehanskih izračunih energetskih ravneh drugih, bolj zapletenih atomov.

Vodikov molekula H 2 je sestavljena iz dveh atomov, povezanih s kovalentnimi kemijskimi vez. Energija disociacije (tj. Razpad na atomih) je 4.776 EV. Interatomska razdalja na ravnotežnem položaju jeder je 0,7414Å. Pri visokih temperaturah se molekularni vodik loči na atome (stopnja disociacije pri 2000 ° C 0,0013, pri 5000 ° C 0,95). Atomski vodik se oblikuje tudi v različnih kemijskih reakcijah (na primer učinek ZN na klorovodikovo kislino). Vendar pa obstoj vodika v atomskem stanju traja le kratek čas, atomi so rekombinirani v molekule H 2.

Fizikalne lastnosti vodika. Vodik je najlažji od vseh znanih snovi (14,4-krat lažja od zraka), gostota 0,0899 g / l pri 0 ° C in 1 atm. Vodik vre (utekočinjeni) in topi (trdi), oziroma, pri -252,8 ° C in -259,1 ° C (samo helij ima nižje taljenje in vrelišče). Kritična temperatura vodika je zelo nizka (-240 ° C), zato je njegovo utekočinjenje povezano z velikimi težavami; Kritični tlak 12,8 kgf / cm 2 (12,8 atm), kritična gostota 0,0312 g / cm 3. Od vseh plinov, vodik ima največjo toplotno prevodnost, enako 0 ° C in 1 atm 0,174 w / (m · k), to je, 4,16 · 10 -4 kal / (c · cm · ° C). Posebna toplotna zmogljivost vodika pri 0 ° C in 1 ATM z P 14,208 kJ / (kg · K), to je 3,394 CAL / (R · ° C). Vodik ni topen v vodi (0,0182 ml / g pri 20 ° C in 1 ATM), vendar dobro - v mnogih kovinah (NI, PT, PA in drugi), zlasti v paladiju (850 volums na 1 prostornino PD). Topnost vodika v kovine je povezana s svojo sposobnostjo, da se razpršijo; Difuzija skozi ogljikoozno zlitino (na primer jekla) včasih spremlja uničenje zlitine zaradi interakcije vodika z ogljikom (tako imenovana dekarbonizacija). Tekoči vodik je zelo preprost (gostota pri -253 ° C 0,0708 g / cm 3) in poučevanje (viskoznost pri -253 ° C 13,8 stenas).

Kemijske lastnosti vodika. V večini spojin, vodik kaže valenco (natančneje, stopnja oksidacije) je +1, kot natrija in druge alkalne kovine; Običajno se šteje za analog teh kovin, ki vodi skupino I. Group MendelEEV sistema. Vendar pa se v hidridih kovin, vodikov ion zaračuna negativno (stopnja oksidacije -1), to je, je hidrid na + h je zgrajen kot na + Cl klorid -. To in nekatera druga dejstva (bližina fizikalnih lastnosti vodika in halogena, sposobnost halogena, da zamenjajo vodik v organskih spojinah), daje razlog za vključitev vodika in v VII periodično sistemsko skupino. V normalnih pogojih je molekularni vodik relativno aktiven, ki se neposredno povezuje samo z najbolj aktivnimi ne-kovinami (s fluorom in svetlobo in s klorom). Vendar pa, ko se segreje, vstopi v reakcijo z mnogimi elementi. Atomski vodik je zvišal kemično aktivnost v primerjavi z molekularno. Z kisikom, vodik oblikuje vodo:

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

z izdajo 285.937 kJ / MOL, to je 68.3174 kcal / mol toplote (pri 25 ° C in 1 ATM). Pri normalnih temperaturah reakcija poteka zelo počasi, nad 550 ° C - z eksplozijo. Meje eksplozije mešanice vodikovega kisikovega (po volumnu) od 4 do 94% H 2, mešanica vodikovega zraka - od 4 do 74% H 2 (mešanica 2 volumnov H 2 in 1) je imenovan plin podgane. Vodik se uporablja za obnovitev številnih kovin, saj kisik vzame od svojih oksidov:

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

FE 3 O 4 + 4H2 \u003d 3FE + 4N 2 O, itd.

S halogeni, halogenigenih halogenskih pasem, na primer:

H 2 + CL 2 \u003d 2NSL.

Hkrati s fluorom, vodik eksplodira (tudi v temi in pri 252 ° C), s klorom in brominom se odziva le, ko osvetlitev ali ogrevanje, in z jodom le pri segrevanju. Z dušikom, vodik sodeluje z tvorbo amoniaka:

Zn 2 + N 2 \u003d 2NN 3

samo na katalizatorju in pri povišanih temperaturah in tlakih. Pri segrevanju, vodik reagira močno s sivo:

H 2 + S \u003d H 2 S (vodikov sulfid), \\ t

to je veliko težje pri Selenu in Tellurju. Pri čistem ogljikovem vodiku se lahko reagira brez katalizatorja samo pri visokih temperaturah:

2h 2 + C (amorfno) \u003d CH4 (metan).

Vodik neposredno reagira z nekaterimi kovinami (alkalna, alkalna zemlja in drugi), ki tvorijo hidride:

H 2 + 2LI \u003d 2LiH.

Pomemben praktičen pomen je vodikov reakcije z ogljikom (II) oksidom, v katerem se oblikujejo različne organske spojine, odvisno od temperature, tlaka in katalizatorja, na primer NNO, CH3 in drugi. Nenasičeni ogljikovodiki se reagirajo z vodikom, ki se gibljejo na nasičene, na primer:

Z N 2N + H2 \u003d C N 2N + 2.

Vloga vodika in njegovih spojin v kemiji je izjemno velika. Vodik povzroča kisle lastnosti tako imenovanih protonskih kislin. Vodik je nagnjen, da se oblikuje z nekaterimi elementi tako imenovani vodikove vezi, ki ima odločilen učinek na lastnosti številnih organskih in anorganskih spojin.

Pridobivanje vodika. Glavne vrste surovin za proizvodnjo industrijskih vodika - naravni gorljivi plini, koks plin in pline za rafiniranje nafte. Vodik se pridobi tudi iz vode elektrolize (na mestih s poceni elektriko). Najpomembnejše metode za proizvodnjo vodika iz zemeljskega plina so katalitsko interakcijo ogljikovodikov, večinoma metana, vodne pare (pretvorba):

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

in nepopolna oksidacija ogljikovodikov s kisikom:

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

Nastali ogljikov oksid (II), ki je izpostavljen tudi pretvorbi:

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

Vodik, ekstrahiran iz zemeljskega plina, je najcenejši.

Iz koksa pečice in plinskega olja vodik, vodik izoliramo z odstranitvijo preostalih komponent mešanice plina, utekočinjeni lažje kot vodik, z globokim hlajenjem. Elektroliza vode vodi do konstantnega toka, ki ga prenaša skozi raztopino CON ali NaOH (kisline se ne uporabljajo za izogibanje koroziji jeklene opreme). V laboratorijih se vodik dobimo z elektrolizo vode, kot tudi z reakcijo med cinkovo \u200b\u200bin klorovodikovo kislino. Vendar pogosteje uporabljajo pripravljen tovarniški vodik v jeklenkah.

Uporabo vodika. V industrijskem merilu je vodik začel prejemati ob koncu 18. stoletja, da bi izpolnil balone. Trenutno se vodik pogosto uporablja v kemični industriji, predvsem za proizvodnjo amoniaka. Velik potrošnik vodika je tudi proizvodnja metil in drugih alkoholov, sintetičnega bencina in drugih proizvodov, pridobljenih s sintezo vodika in ogljikovega oksida (II). Vodik se uporablja za hidrogeniranje trdnih in težkih tekočih goriv, \u200b\u200bmaščob in drugih, za sintezo HCL, za hidriranje naftnih derivatov, pri varjenju in rezanju kovin s plamenjo kisikovega vodika (temperatura do 2800 ° C) in v atomskem vodiku varjenje (do 4000 ° C). Zelo pomembna uporaba pri atomski energiji je našla hidrogen izotope - deuterij in tritij.

Fenols.

Struktura
Hidroksilna skupina v organskih spojinah molekule je lahko neposredno povezana z aromatskim jedrom in se lahko loči od njega z enim ali več atomi ogljika. Pričakuje se, da se bo glede na to lastnost snovi bistveno razlikovala zaradi medsebojnega vpliva skupin atomov (zapomnite si ene od določb teoveyibutlerova). Organske spojine, ki vsebujejo aromatski radikalni fenil s 6 H 5 - neposredno povezano s hidroksilno skupino, kažejo posebne lastnosti, ki niso lastnosti alkoholov. Takšne spojine se imenujejo fenoli.

Fenoli - Organske snovi, katerih molekule vsebujejo fenilni radikal, povezan z enim ali več hidroksi skupin.
Kot tudi alkoholi, se fenoli razvrstijo z atomsko, t.e. v smislu števila hidroksilnih skupin. Modaturirani fenoli vsebujejo eno hidroksilno skupino v molekuli:

Obstajajo tudi drugi poliatomski fenols.ki vsebujejo tri in več hidroksilne skupine v benzenskem obroču.
Spoznali bomo strukturo in lastnosti najpreprostejšega predstavnika tega razreda - fenol C6N50N. Ime te snovi in \u200b\u200bje nastalo podlago za ime celotnega razreda - fenolov.

Fizične lastnosti
Trdna brezbarvna kristalinična snov, Tº pl \u003d 43 ° C, Tº KIR \u003d ° C, z ostrim karakterističnim vonjem. Strupena. Fenol pri sobni temperaturi rahlo raztopljen v vodi. Vodna raztopina fenola se imenuje karbolna kislina. Če pridete v kožo, povzroča opekline, tako da je s fenolom potrebno skrbno ravnati.
Struktura fenolne molekule
V molekuli fenolne je hidroksil neposredno povezan z atomom ogljika benzenskega aromatskega jedra.
Spomnimo strukturo skupin atomov, ki tvorijo fenolno molekulo.
Aromatski obroč je sestavljen iz šestih atomov ogljika, ki tvorijo desni šesterokotnik, zaradi SP 2 hibridizacije elektronskih orbitalov šestih ogljikovih atomov. Ti atomi so povezani z þ-obveznicami. P-Elektroni vsakega ogljikovega atoma, ki se prekrivajo na različnih smereh ravnine ravnine pri tvorbi stiskalnic P-elektronov vsake strani ploskeje, ki tvorijo dva dela ene same šest-elektrone str- Poljska, ki pokriva ves benzenski obroč (aromatsko jedro). Na benzenskem molekule C6H6 je aromatično jedro popolnoma simetrično, en elektronski strYustochko enakomerno pokriva obroč ogljikovih atomov pod in nad ravnino molekule (sl. 24). Kovalentna vez med kisikovim in vodikovim atomom hidroksilnega radikala je močno polarna, splošni elektronski oblak obloge O-H se premakne na atom kisika, ki se pojavi delno negativno naboj, in na atomu vodika - delno pozitivno naboj. Poleg tega ima atom kisika v hidroksilni skupini dva različna, elektronska pari, ki ji pripadajo.

V fenol molekuli, hidroksilni radikal interakcijo z aromatičnim jedrom, z bistvenimi elektronskimi pari kisikovega atoma interakcijo z enim tc-oblakom benzenskega obroča, ki tvori en elektronski sistem. Takšna interakcija ranljivih elektronskih parov in oblakov TG-Link se imenuje konjugacija. Zaradi medsebojnega povezovanja izoliranega elektronskega para kisika atoma, se elektronska gostota na atomu kisika zmanjšuje z elektronskim sistemom benzenskega obroča. To zmanjšanje je nadomestilo zaradi večje polarizacije obveznice O-H, ki posledično povzroči povečanje pozitivne naboje na vodik atomu. Posledično ima vodik hidroksilne skupine v molekuli fenolne "kislina" znak.
Logično je domnevati, da konjugacija elektronov benzenskega obroča in hidroksilne skupine ne vpliva le na lastnosti, temveč tudi na reaktivnost benzenskega obroča.
Dejansko, kot se spomnite, se vmesnik bistvenih parov atoma kisika z L-oblakom benzenskega obroča vodi do prerazporeditve elektronske gostote v njem. Zmanjša se na atomu ogljika, ki je povezan z skupino ZN (vpliv elektronskih parov atoma kisika) in poveča ogljikove atome, ki mejijo na njej (tj. Pozicije 2 in 6 ali orto-položaji). Očitno je, da povečanje gostote elektronov v teh ogljikovih atomih benzenskega obroča vodi do lokalizacije (koncentracija) negativnega naboja na njih. Pod vplivom te dajatve je nadaljnja prerazporeditev elektronske gostote v aromatskem jedru - premik IT iz 3. in 5. atoda (. Merilo-položaj) na 4. (orto-položaj). Te procese lahko izrazi shema:

Tako je prisotnost hidroksil radikala v fenolni molekuli vodi do spremembe v L-oblaku benzen prstan, povečanje elektronske gostote v 2, 4 in 6 atomi ogljika (orto, dara-položaj) in zmanjšanje Elektronska gostota v tretjih in 5-atomih ogljika (meta-položaj).
Lokalizacija elektronske gostote v orto- in para-položajih jih je najverjetneje za napade elektrofilnih delcev pri interakciji z drugimi snovmi.
Zato učinek radikalov, ki sestavljajo fenolno molekulo, medsebojno in določa njegove lastne lastnosti.
Kemijske lastnosti fenola
Lastnosti kisline
Kot je bilo že omenjeno, ima atom vodika hidroksilne skupine fenola kislega značaja. Lastnosti kisline v fenolu so močnejše od vode in alkoholov. V nasprotju z alkoholi in vodo se fenol reagira ne le z alkalnimi kovinami, ampak tudi z alkalisom za oblikovanje fenolata.
Vendar pa so kislinske lastnosti v fenolah manj izrazite kot v anorganskih in karboksilnih kislin. Na primer, kislih lastnosti fenola je približno 3000-krat manj kot v koalični kislini. Zato, ki teče skozi vodno raztopino natrijevega fenolata ogljikovega dioksida, lahko označite prosti fenol:

Dodajanje natrijevega natrijevega ali žveplovega fenolata na vodno raztopino vodi tudi do tvorbe fenola.
Visokokakovostna reakcija na fenol
Fenol reagira z železom kloridom (ііі) z tvorbo integrirane kompleksne spojine v vijolični barvi.
Ta reakcija vam omogoča, da jo odkrijete tudi v zelo majhnih količinah. Drugi fenoli, ki vsebujejo eno ali več hidroksilnih skupin v benzenskem obroč, dajejo tudi svetlo obarvanje modro-vijoličnih odtenkov v reakciji z železom kloridom (III).
Reakcije benzenskega obroča
Prisotnost hidroksila znatno olajša pretok elektrofilnih reakcij v benzenskem obroču.
1. Bruminacija fenola. V nasprotju z benzenom za fenolno bromiranje, katalizator (železni bromid (III)) ni potreben.
Poleg tega se medsebojno delovanje s fenolnimi tokovi selektivno (selektivno): atomi broma pošljejo v orto in para-položaj, ki zamenjajo vodikov atome tam. Izbira zamenjave je pojasnjena z značilnostmi elektronske strukture nadmorske molekule, naslovljene zgoraj. Zato je interakcija fenola z bromano vodo sestavljena bela oborina 2,4,6-tribromofenofenola.
Ta reakcija, kot tudi reakcija z železom kloridom (III), služi za kakovostno zaznavanje fenola.

2. Lep fenol se pojavi tudi lažje kot dušenja benzena. Reakcija z razredčeno dušikovo kislino prihaja pri sobni temperaturi. Posledično se oblikuje zmes orto- in para-izomerov nitrofenola:

3. Hidrogeniranje fenola aromatskega jedra v prisotnosti katalizatorja se enostavno pojavi.
4. Policondenzacije fenola z aldemijami, zlasti z formaldehidom, se pojavi z tvorbo reakcijskih produktov - fenol-formaldehidnih smol in trdnih polimerov.
Medsebojno delovanje fenola z formaldehidom se lahko opiše s shemo:

Verjetno ste opazili, da se "premični" vodikovi atomi še vedno obstajajo v molekuli dimera, in zato nadaljnje nadaljevanje reakcije z zadostnim številom reagentov.
Policondenzacijska reakcija, i.e., reakcija pridobivanja polimera, ki teče z ločevanjem stranske nizke molekulske mase (voda), lahko še naprej nadaljuje (do popolne porabe enega od reagentov) z tvorbo ogromnih makromolekul. Postopek je mogoče opisati s skupno enačbo:

Oblikovanje linearnih molekul poteka pri normalni temperaturi. Izvajanje te reakcije pri segrevanju vodi do dejstva, da ima nastali produkt razvejano strukturo, je trdna in netopen v vodi. Zaradi ogrevanja fenol-formaldehidne smole linearne strukture s presežkom aldehida, se dobljene trdne plastične mase z edinstvenimi lastnostmi. Polimeri, ki temeljijo na fenol-formaldehidnih smolah, se uporabljajo za izdelavo lakov in barv, plastičnih izdelkov, odpornih na ogrevanje, hlajenje, vodo, alkalije in kisline, imajo visoke dielektrične lastnosti. Polimeri, ki temeljijo na fenol formaldehidnih smolah Naredite najbolj odgovorne in pomembne podrobnosti električnih naprav, v primeru napajalnih enot in delov strojev, polimerna baza tiskanih vezij za prejemnike radijskih vezij.

Lepila, ki temeljijo na fenol-formaldehidnih smolah, lahko varno povežejo podrobnosti o najrazličnejši naravi, hkrati pa ohranjajo najvišjo moč spojine v zelo širokem razponu temperatur. Takšno lepilo se uporablja za pritrditev kovinske baze svetlobnih svetilk v stekleno bučko. Zdaj je postalo jasno, zakaj se fenol in izdelki, ki temeljijo na njem, se pogosto uporabljajo (shema 8).

Industrijske metode pridobivanja enostavnih snovi so odvisne od tega, kakšna je ustrezen element, je v naravi, to je, da so lahko surovine za njegovo pripravo. Tako se kisik, ki obstaja v prostem stanju, dobimo s fizično metodo - ločevanje od tekočega zraka. Vodik je skoraj v celoti v obliki spojin, zato se uporabljajo kemijske metode, ki jih dobimo. Zlasti se lahko uporabijo reakcije razkroja. Ena od metod pridobivanja vodika je reakcija razgradnje vode z električnim udarom.

Glavna industrijska metoda pridobivanja vodika je reakcija z vodo metana, ki je del zemeljskega plina. Izvaja se pri visokih temperaturah (enostavno je zagotoviti, da ko metan prehaja, tudi skozi vrelo vodo, ne pride do reakcije):

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

V laboratoriju se ne uporabljajo nujno naravne surovine, ki se uporabljajo za pridobivanje preprostih snovi, vendar izberejo izvorne snovi, od katerih je lažje izbrati potrebno snov. Na primer, v laboratorijskem kisiku ni pridobljen iz zraka. Enako velja za pripravo vodika. Ena od laboratorijskih metod za proizvodnjo vodika, ki se včasih uporablja v industriji - širitev vode z električnim kapjo.

Običajno se vodikove laboratorije pridobijo z interakcijo cinka s klorovodikovo kislino.

V industriji

1.Elektroliza vodnih soli:

2NACL + 2H 2 O → H 2 + 2NAOH + CL 2

2.Prenos vodne pare nad vročo kokso Pri temperaturi okoli 1000 ° C:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.Iz zemeljskega plina.

Pretvorba s paro vodo: CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 ° C) Katalittična oksidacija s kisikom: 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H2

4. Crequen in reformiranje ogljikovodikov v procesu rafiniranja nafte.

V laboratoriju

1.Učinek razredčenih kislin na kovine. Za izvedbo takšne reakcije se najpogosteje uporabljajo cinkovo \u200b\u200bin klorovodikovo kislino:

Zn + 2HCl → Zncl 2 + H 2

2.Interakcija kalcija z vodo:

CA + 2H 2 O → CA (OH) 2 + H 2

3.Hidride hidrolize:

Nah + H 2 O → NaOH + H 2

4.Akcija Alkalis na cinku ali alumijuju:

2A + 2NAOH + 6H 2 O → 2NA + 3H2 ZN + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.S pomočjo elektrolize. Z elektrolizo vodnih raztopin alkalijev ali kislin na katodni, se vodik sprosti, na primer:

2H 3 O + + 2E - → H 2 + 2H 2 O

• Bioreaktor za proizvodnjo vodika

Fizične lastnosti

Plinasti vodik lahko obstaja v dveh oblikah (modifikacij) - v obliki orto in para-vodika.

V ortodorobni molekuli (tako pl. -259,10 ° C, t. Kip. -252.56 ° C) Jedrske vrtljaje so usmerjene enako (vzporedne), in v paravodorod (m. -259,32 ° C, t. Kip. -252,89 ° C) - nasproti drug drugemu (proti vzporednemu).

Možno je razdeliti alto vodikove altropske oblike na aktivnem kotu pri tekoči temperaturi dušika. Po zelo nizkih temperaturah je ravnovesje med ortopomijo in vodotesno skoraj namenjeno slednjim. Pri 80 do razmerju obrazca približno 1: 1. Paralodin desorbiranega segrevanja se obrne v ortodoksid do tvorbe ravnotežja pri sobni temperaturi mešanice (orto-pare: 75:25). Brez katalizatorja se preobrazba pojavi počasi, zaradi česar je mogoče preučiti lastnosti posameznih alotropnih oblik. Vodikovi molekula DVKHATOMNA - H₂. V normalnih pogojih je plin brez barve, vonja in okusa. Vodik je najlažji plin, gostota je večkrat manj kot gostota zraka. Očitno je, da je manjša masa molekul, višja njihova hitrost pri isti temperaturi. Ker se najlažje, vodikove molekule gibljejo hitreje kot molekule katerega koli drugega plina in tako hitreje lahko prenašajo toploto iz enega telesa v drugega. Iz tega sledi, da ima vodik najvišjo toplotno prevodnost med plinastimi snovmi. Njegova toplotna prevodnost je približno sedemkrat višja od toplotne prevodnosti zraka.

Kemijske lastnosti

Vodikov molekule H₂ so precej trpežne, in da je vodik, da vstopi v reakcijo, porabi veliko energije: H 2 \u003d 2N - 432 kJ Torej, pri normalnih temperaturah, vodik reagira z zelo aktivnimi kovinami, na primer s kalcijem, tvorjenje kalcijevega hidrida: CA + H 2 \u003d SAN 2 in z enim ne-metalolom - fluor, ki tvori fluorin vodik: F 2 + H 2 \u003d 2HF z večino kovin in ne-kovin vodik reagira pri povišanih temperaturah ali z drugačnim učinkom, \\ t Na primer pri razsvetljavi. Lahko "vzame" kisik iz nekaterih oksidov, na primer: CUO + H 2 \u003d CU + H 2 0 Zapisana enačba odraža reakcijo obnovitve. Reakcije obnovitve se imenujejo procesi, zaradi katerih se iz spojine vzame kisik; Sredstva za dosledne kisika se imenujejo redukcijska sredstva (hkrati pa so same oksidirane). Nato se poda druga definicija pojmov "oksidacije" in "obnovitev". In ta opredelitev, zgodovinsko prvo, ohranja pomen in zdaj, zlasti v organski kemiji. Odziv na obnovitev je nasprotje oksidacijske reakcije. Obe od teh reakcij se vedno nadaljujeta ob istem času kot en proces: pri oksidaciji (obnovitev) ene same snovi, je definiran hkrati obnovitev (oksidacija) drugega.

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

S halogenskimi oblikami vzreja halogena:

F 2 + H 2 → 2 HF, reakcija nadaljuje z eksplozijo v temi in pri vseh temperaturah, CL 2 +H2 → 2 HCl, reakcija nadaljuje z eksplozijo, samo v luči.

Z SOOT Interact z močnim ogrevanjem:

C + 2H2 → CH4

Interakcija z alkalnimi in grudinskimi zemeljskimi kovinami

Oblike vodika z aktivnimi kovinami hidridi:

NA + H 2 → 2 NAH CA + H 2 → CAH 2 MG + H 2 → MGH 2

Hidridi - slanica, trdne snovi, enostavno hidrolizirana:

CAH 2 + 2H 2 O → CA (OH) 2 + 2H2

Interakcija s kovinimi oksidi (običajno D-elementi)

Oksidi so obnovljeni v kovine:

CUO + H 2 → CU + H 2 O FE 2 O 3 + 3H 2 → 2 FE + 3H 2 O WO 3 + 3H2 → W + 3H 2 O

Hidrogeniranje organskih spojin

Pod delovanjem vodika na nenasičenih ogljikovodikih v prisotnosti katalizatorja niklja in povišane temperature se pojavi reakcija hidrogeniranje:

CH2 \u003d CH2 + H2 → CH3-CH3

Vodik obnavlja aldehide na alkohole:

CH3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH.

Geokemija vodika

Vodik je glavni gradbeni material vesolja. To je najpogostejši element, vsi elementi pa se oblikujejo zaradi termonuklearnih in jedrskih reakcij.

Prosti vodik H2 je relativno redko najden v zemeljskih plinah, vendar v obliki vode, je izjemno pomembno sodelovanje v geokemičnih procesih.

Vodikovi minerali se lahko vključijo v obliki amonijevega iona, hidroksil iona in kristalne vode.

V ozračju se vodik nenehno tvori kot posledica razgradnje vode s sončnim sevanjem. Migrira v zgornje plasti atmosfere in izgine v vesolje.

Uporaba

• Vodikov energija

Za atomsko vodik se uporablja atomski vodik.

V živilski industriji je vodik registriran kot aditiv za živila E949.kot embalažni plin.

Značilnosti cirkulacije

Vodik pri mešanici z zrakom tvori eksplozivno zmes - tako imenovani plin podgane. Ta plin ima največjo eksplozivnost z volumnom vodika in kisika 2: 1 ali vodika in zraka približno 2: 5, saj v zraku kisika vsebuje približno 21%. Tudi vodik je nevarno. Tekoči vodik, ko popping na koži lahko povzroči hudo ozemenje.

Eksplozivne koncentracije vodika s kisikom nastanejo od 4% do 96% volumetrične. Z mešanico z zrakom od 4% do 75 (74)% volumetričnega.

Z uporabo vodika

V kemični industriji se vodik uporablja pri proizvodnji amoniaka, mila in plastike. V živilski industriji z vodikom iz tekočih rastlinskih olj je margarina. Vodik je zelo pljuča in v zraku se vedno dvigne. Enkrat na agencije in baloni so bili napolnjeni z vodikom. Toda v 30-ih. XX Century. Ko so zračne ladje eksplodirale in spalile, je bilo več groznih katastrof. Danes so zračne ladje napolnjene s plinskim helijem. Vodik se uporablja tudi kot raketno gorivo. Nekega dne vodik se lahko pogosto uporablja kot gorivo za potnike in tovornjake. Vodikovi motorji ne onesnažujejo okolja in dodelijo samo vodne pare (čeprav, zelo pridobitev vodika vodi do onesnaževanja okolja). Naše sonce je sestavljeno predvsem iz vodika. Solarna toplota in svetloba je posledica sproščanja jedrske energije med združitvijo vodikovega jedra.

Uporaba vodika kot goriva (ekonomska učinkovitost)

Najpomembnejša značilnost snovi, ki se uporabljajo kot gorivo, je njihova toplota zgorevanja. Od splošne kemije je znano, da se reakcija interakcije vodika s kisikom pojavi s sproščanjem toplote. Če vzamete 1 mol H 2 (2 g) in 0,5 mol O 2 (16 g) pod standardnimi pogoji in vzbudite reakcijo, potem v skladu z enačbo

H 2 + 0,5 O 2 \u003d H 2 O

po zaključku reakcije je 1 mol H 2 O (18 g) oblikovana z izdajo energije v višini 285,8 kJ / mol (za primerjavo: toplota zgorevanja acetilena je 1300 kJ / mol, propan - 2200 kJ / mol) . 1 m³ vodika tehta 89,8 g (44,9 mol). Zato bo 12832,4 kJ energije porabljeno za pridobitev 1 m³ vodika. Ob upoštevanju dejstva, da 1 kW · H \u003d 3600 KJ, dobimo 3,56 kWh električne energije. Poznavanje tarife za 1 kW električne energije in stroški 1 m³ plina, je mogoče sklepati o izvedljivosti prehoda na vodikovo gorivo.

Na primer, eksperimentalni model HONDA FCX 3 generacij z vodikovi rezervoarjem 156 L (vsebuje 3,12 kg vodika pod tlakom 25 MPa) 355 km pogonov. V skladu s tem je 123,8 kWh pridobljeno s 3,12 kg H2. Pri 100 km bo poraba energije 36,97 kWh. Poznavanje stroškov električne energije, stroški plina ali bencina, njihova poraba avtomobila na 100 km je enostavna za izračun negativnega gospodarskega učinka prehoda avtomobila na vodikovo gorivo. Recimo (Rusija 2008), 10 centov na kWh električne energije, pripelje do dejstva, da 1 m³ vodika vodi do cene 35,6 centov in ob upoštevanju učinkovitosti razgradnje vode 40-45 centov, enako število kWh · H iz bencina, ki gori 12832,4 kg / 42000kJ / 0,7 kg / l * 80tesunts / l \u003d 34 centov po maloprodajnih cenah, medtem ko smo za vodik, smo izračunali popolno možnost, ne da bi upoštevali prevoz, depreciacijo opreme itd. Metan z energijo izgorevanja okoli 39 mj na m³, rezultat bo pod dvema do štirikrat zaradi razlike v ceni (1m³ za Ukrajino stane 179 $, za Evropo $ 350). To pomeni, da bo enakovredna količina metana stala 10-20 centov.

Vendar pa ne smemo pozabiti, da pri sežiganju vodika dobimo čisto vodo, iz katere je bila izkopana. To je, da smo obnovljivi pplash. Energija brez škode za okolje, v nasprotju s plinom ali bencinom, ki so primarni viri energije.

PHP ON LINE 377 OPOZORILO: Zahtevajte (http: //www..php): Ni bilo mogoče odpreti tok: v /HSphere/Local/Home/winexins/Socal/Home/Winexins/Sight/tab/vodorod.php na liniji 377 usod Napaka: Zahtevajte (): Neuspelo odprtino je potrebno "http: //www..php" (vključitve_path \u003d «.. php na liniji 377