I. Учебный видео-фильм “Водород”

II. Открытие водорода

Водород - химический элемент	В земной коре (литосфера и гидросфера) – 1% по массе (10 место среди всех элементов)
	АТМОСФЕРА - 0,0001% по числу атомов
	Самый распространённый элемент  во вселенной – 92% от числа всех атомов (основная составная часть звёзд и межзвёздного газа)

V. Валентность водорода в соединениях и его физические свойства

Валентность водорода в соединениях равна I. 

Водород — самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Поэтому, например, мыльные пузыри, наполненные водородом, на воздухе стремятся вверх. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.

Молекула водорода двухатомна — Н₂. При нормальных условиях — это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н. у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120,9·10⁶ Дж/кг, малорастворим в воде — 18,8 мл/л.

Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов H₂ на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.

Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см³) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 сП). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Этим объясняются трудности при ожижении водорода. В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н₂, 0,21 % орто-Н₂.

Твёрдый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) — снегоподобная масса. 

Это нтересно:

В 1935 году Уингер и Хунтингтон высказали предположение о том, что при давлении свыше 250 тысяч атм водород может перейти в металлическое состояние. Получение этого вещества в устойчивом состоянии открывало очень заманчивые перспективы его применения — ведь это был бы сверхлегкий металл, компонент легкого и энергоёмкого ракетного топлива. Сейчас (2014 г.) установлено, что при давлении порядка 1,5—2,0 млн атм водород начинает поглощать инфракрасное излучение, а это означает, что электронные оболочки молекул водорода поляризуются. Возможно, при ещё более высоких давлениях водород превратится в металл.

VI. Получение водорода

1. Получение в лаборатории

• Во­до­род можно по­лу­чить при вза­и­мо­дей­ствии цинка и со­ля­ной кис­ло­ты:  

Опыт: “Получение водорода и проверка его на чистоту”

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Цинк вы­тес­ня­ет во­до­род из кис­лот, как и все ме­тал­лы, сто­я­щие в ряду на­пря­же­ний левее во­до­ро­да.

Чтобы со­брать во­до­род в про­бир­ку, нужно пе­ре­вер­нуть ее вверх дном, по­то­му что во­до­род – легче воз­ду­ха и стре­мит­ся вверх. Такой метод со­би­ра­ния во­до­ро­да на­зы­ва­ет­ся «ме­то­дом вы­тес­не­ния воз­ду­ха».

Рис. 1. По­лу­че­ние во­до­ро­да и со­би­ра­ние его ме­то­дом вы­тес­не­ния воз­ду­ха

В про­бир­ке на­кап­ли­ва­ет­ся во­до­род, но в ней также есть и воз­дух, а зна­чит и кис­ло­род. Во­до­род и кис­ло­род – взры­во­опас­ная смесь. Под­жи­га­ем лу­чин­кой со­бран­ный во­до­род. Про­бир­ка неве­ли­ка, и взрыв во­до­ро­да и кис­ло­ро­да – про­сто рез­кий хло­пок. Чем мень­ше кис­ло­ро­да в смеси, тем тише хло­пок.

Если со­бран­ный в про­бир­ке во­до­род – чи­стый, то мы услы­шим глу­хой хло­пок. Такой во­до­род можно под­жи­гать.

Вместо цинка можно использовать железо, алюминий и некоторые другие металлы, а вместо серной кислоты – некоторые другие разбавленные кислоты. Образующийся водород собирают в пробирку методом вытеснения воды (см. рис. 10.2 б) или просто в перевернутую колбу (рис. 10.2 а).

• Взаимодействие активных металлов с водой:

 2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑

                 основание

2. Получение в промышленности

• В про­мыш­лен­но­сти во­до­род нужно по­лу­чать в боль­ших объ­е­мах из де­ше­во­го сырья. Обыч­но его по­лу­ча­ют в ре­зуль­та­те элек­тро­ли­ти­че­ско­го раз­ло­же­ния воды:

                                                                                                       эл. ток

2H₂O      =      2H₂↑ + O₂↑

В ре­зуль­та­те элек­тро­ли­за воды об­ра­зу­ют­ся га­зо­об­раз­ные ве­ще­ства – во­до­род и кис­ло­род.

• В промышленности в больших количествах водород получают из природного газа (в основном это метан) при взаимодействии его с парами воды при 800 °С в присутствии никелевого катализатора:  

            CH₄ + 2H₂O = 4H₂ +CO₂ (t, Ni)

           или обрабатывают при высокой температуре парами воды уголь:  2H₂O + С = 2H₂ + CO₂ (t)

IX. Тренажеры

Тренажёр №1- Нахождение водорода в природе. Физические свойства

Тренажёр №2 - Характеристика водорода по положению в Периодической системе элементов Д. И. Менделеева

ЦОРы

Видео-фильм: “Водород”

Видео-фильм: “Нерастворимость водорода в воде”

Видео-фильм: “Получение водорода и проверка его на чистоту”

Видео-фильм: “Мыльные пузыри с водородом”