Хотя водород — самый простой и легкий элемент в периодической таблице, он впечатляет. Водород — самый распространенный элемент, и он составляет большую часть материи во Вселенной. Это мощное химическое вещество также может служить топливом для звезд, автомобилей и космических кораблей. Это также один из самых многообещающих источников чистого топлива. Узнайте больше об этом ценном элементе из этих увлекательных фактов о водороде.
Содержание
Основные факты о водороде
- Водород — первый элемент периодической таблицы.
Атомный номер водорода равен 1, а его химический символ — H. - Водород может связываться с самим собой, образуя двухатомную молекулу водорода (H2).
- Водород имеет стандартный атомный вес 1,008 и является самым легким элементом в периодической таблице.
- Точки кипения и плавления молекул водорода одни из самых низких среди всех веществ, уступая только гелию.
- Водород соединяется с электроотрицательными элементами (такими как хлор, фтор и кислород) через водородные связи.
- Электронная конфигурация водорода — 1s1. Имеет один валентный электрон.
- Газообразный водород имеет удельный вес 0,0696 и только около 7% плотности воздуха.
- Водород имеет точку кипения -252,879 ° C и точку плавления -259,16 ° C.
- Водород очень легко воспламеняется в сочетании с кислородом. При сгорании с кислородом образует воду.
- Водород примерно в 14 раз легче воздуха.
- Хотя водород нетоксичен, он может вытеснять кислород в воздухе и вызывать удушье.
- В 1800 году Энтони Карлайл, Уильям Николсон и Иоганн Риттер впервые разложили воду на водород и кислород посредством электролиза.
- В 1766 году английский ученый Генри Кавендиш впервые описал водород как уникальное вещество. Он назвал этот газ «легковоспламеняющимся воздухом».
- В 1995 году ученые впервые получили антиводород, аналог водорода из антивещества. Антиводород содержит позитрон и антипротон.
Интересные факты о водороде.
1.Водород составляет большую часть вещества во Вселенной.
Один из наиболее важных фактов о водороде заключается в том, что он составляет огромную часть всей нормальной материи во Вселенной . Он составляет около 90% нормального вещества по количеству и около 75% по массе. Большинство звезд, молекулярных облаков и газовых гигантов состоят из водорода.
Водород обычно существует во Вселенной в атомарном состоянии или в виде плазмы.
Однако на Земле водород обычно существует в виде газа или в сочетании с другими элементами. Несмотря на большое количество водорода, его двухатомная газообразная форма (H2) является довольно редким ресурсом в нашей атмосфере. Газообразный водород составляет всего около 0,00005% воздуха, которым мы дышим.
2.Водород имеет три встречающихся в природе изотопа.
Есть три встречающихся в природе варианта или изотопа водорода. Водород — единственный элемент, изотопы которого имеют разные названия, а именно протий, дейтерий и тритий. Как изотопы, эти атомы имеют одинаковое количество протонов и различаются только количеством нейтронов. Два из этих изотопов стабильны, а один изотоп радиоактивен.
Атом водорода, протий или водород-1, является наиболее распространенным изотопом водорода с содержанием около 99,98%. Это стабильный изотоп, химический символ которого — 1H. Это простейший из всех элементов, содержащий по одному протону и электрону. Протий получил свое название от того факта, что в его ядре есть только один протон. Также стоит отметить, что атом водорода — единственный элемент, который может существовать в стабильном состоянии без нейтрона.
Еще один из двух стабильных изотопов водорода — дейтерий или водород-2. Его ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, а его химические символы — 2H или D. Американский химик Гарольд Ури открыл дейтерий в 1931 году. Ури назвал его дейтерием в честь греческого слова deuteros , что означает «второй». Это относится к двум частицам в его ядре. Многие также называют этот изотоп «тяжелым водородом».
Третий изотоп водорода — тритий или водород-3, содержащий в своем ядре один протон и два нейтрона. Его символы — 3H или T. Тритий — радиоактивный изотоп с периодом полураспада 12,32 года. Это происходит естественно, когда космические лучи взаимодействуют с атмосферными газами.
Водород также имеет более тяжелые изотопы, но они созданы человеком и не образуются в природе. Один из этих синтетических изотопов, водород-7 (7H), имеет самый короткий период полураспада среди всех известных изотопов.
3.Это был один из первых элементов, созданных после Большого взрыва.
Знаменитая теория Большого взрыва постулирует, что Вселенная когда-то находилась в горячем, плотном состоянии и начала быстро расширяться, дав начало Вселенной, которую мы знаем сегодня. После того, как Вселенная начала остывать, субатомные частицы начали формироваться и объединяться в атомы.
Водород был одним из первых элементов, появившихся после Большого взрыва, наряду с гелием и литием. Эти первичные элементы позже соединились под действием гравитации и сформировали ранние туманности, звезды и галактики. Это один из фактов о водороде, которые действительно не от мира сего!
4.Водород используют для производства аммиака и переработки ископаемого топлива.
Все три изотопа водорода имеют множество промышленных применений, что делает водород ценным ресурсом. Он необходим для производства аммиака для удобрений растений, а также используется, в частности, при переработке ископаемого топлива и обработке металлов.
Изотопы дейтерия и трития полезны для ядерной энергетики и биохимических исследований. И дейтерий, и тритий также играют роль в создании ядерного оружия, такого как устрашающая водородная бомба.
Поскольку водород в основном существует на Земле в соединениях с другими элементами, такими как метан (CH4) или вода (H2O), его необходимо отделить от других элементов. Для этого промышленность должна производить водород с помощью таких методов, как паровой риформинг, газификация или электролиз. Эти методы разделяют элементы в различных соединениях, производя пригодные для использования молекулы H2.
5.Когда-то водород использовали для подъема дирижаблей.
Катастрофа дирижабля «Гинденбург»
Водород — самое легкое химическое вещество в периодической таблице, и он в 14 раз легче воздуха. Таким образом, он может поднимать предметы, подобно тому, как гелий поднимает воздушные шары. Поскольку водород дешевле и более доступен, чем гелий, первые дирижабли использовали водород в качестве подъемного газа. Водород использовался для подъема даже самых массивных дирижаблей, таких как немецкий Zeppelin Hindenburg .
К сожалению, водород легко воспламеняется. Это сделало его опасным подъемным газом для пилотируемых полетов дирижаблей. Заполненные водородом дирижабли, и дирижабли в целом, в конечном итоге потеряли популярность, особенно после того, как в 1937 году загорелся Гинденбург .
6.Солнце и другие звезды используют водород в качестве топлива.
Возможно, одним из самых известных фактов о водороде является то, что водород питает Солнце и другие звезды. Как и большинство звезд, Солнце состоит из атомов водорода, и его ядро сплавляет эти атомы вместе под чрезвычайно высоким давлением. Этот процесс ядерного синтеза производит тепло и свет, излучаемые Солнцем, которые, в свою очередь, приводят в действие большинство живых существ на Земле.
К тому же, слияние атомов в ядре звезд в конечном итоге приводит к созданию более тяжелых химических элементов. По сути, многие элементы во Вселенной тяжелее лития-7 возникли из-за водорода. Без него вас, вероятно, не существовало бы. Как вам такие интересные факты о водороде?
7.Водород позволил людям исследовать космос.
Хотя водород имеет свою долю опасностей и аварий, он также открыл людям путь к исследованию космического пространства. Жидкий водород является наиболее подходящим выбором для заправки космических кораблей, поскольку это легкое вещество, способное вместить много энергии. В сочетании с жидким кислородом он может стать наиболее эффективным источником энергии для путешествий в космосе. Водородное топливо позволило людям исследовать космос и даже выполнять знаменитые миссии Аполлона.
Удержание жидкого водорода действительно связано с уникальным набором проблем. Например, чтобы водород оставался в жидкой фазе, он должен иметь температуру не выше -252,78 ° C. Это требует обильной изоляции и других защитных мер. Из-за этого НАСА может похвастаться тем, что укрощение жидкого водорода — одно из его самых значительных технологических достижений.
8.Некоторые автомобили также работают на водородном топливе.
Водородное топливо — одно из самых экологически чистых видов топлива в мире. Поскольку водород легко сгорает с кислородом, образуя воду и выделяя энергию, он не требует и не выделяет углекислый газ, который способствует глобальному потеплению . В качестве экологически чистого источника энергии водородное топливо стало использоваться в коммерческих целях в качестве альтернативы ископаемому топливу.
Хотя водородное топливо является многообещающей альтернативой ископаемому топливу, производство и удержание водорода остаются серьезной проблемой на практике. Жидкий водород нуждается в специальных емкостях с хорошей изоляцией, чтобы оставаться в жидком состоянии. Более того, он может легко вытечь из контейнера. Водородное топливо также легко воспламеняется, и было зарегистрировано несколько взрывов на водородных заправочных станциях. Безусловно, один из самых спорных фактов о водороде.
9.Концентрация ионов водорода определяет, будет ли раствор основным или кислым.
Водородное соединение может быть кислым, основным или нейтральным в зависимости от его pH. Термин «pH» означает «потенциал водорода» или «мощность водорода», который указывает на концентрацию ионов H + (атомов водорода с положительными электрическими зарядами) в растворе. Более высокая концентрация ионов H + приводит к более низкому pH. Если pH раствора ниже 7, значит, он кислый. С другой стороны, pH выше 7 указывает на щелочной или щелочной раствор.
Атомы водорода превращаются в ионы водорода, когда теряют или приобретают электроны. Если атом водорода теряет электрон, то он будет иметь положительный заряд и превратится в гидрон или протон (H +). Однако, если он получит электрон, он будет иметь отрицательный заряд и превратиться в гидрид или протид (H-).
10.Водород может действовать как металл при огромных давлениях и температурах.
Хотя водород не является металлом, при определенных условиях он может иметь металлические свойства. Металлический водород возникает, когда водород подвергается воздействию экстремальных давлений и температур. В частности, давление должно быть не менее 25 ГПа . В этой фазе водород существует в жидкой форме и действует как электрический проводник, подобно металлическим элементам.
Физики Юджин Вигнер и Хиллард Белл Хантингтон впервые предсказали существование металлического водорода в 1935 году. Из-за экстремальных давлений, необходимых для того, чтобы водород проявлял металлические свойства, металлический водород, как известно, трудно получить в лабораториях. Ученые предполагают, что металлический водород существует в больших количествах во внутренних частях газовых гигантов Юпитера и Сатурна . Металлический водород также может существовать на различных планетах за пределами нашей Солнечной системы.
