Водород

Общие сведения

Название водорода происходит от латинского слова Hydrohenium, что означает «воду родящий». Химический символ (знак) Н — это первая буква латинского названия. И действительно, атомы водорода входят в состав молекулы воды Н₂О.

Атомы водорода образуют двухатомные молекулы простого веще­ства водорода, формула которого Н₂. 

Водород как химический элемент

Атом водорода самый легкий, самый простой по строению и один из самых маленьких по размерам. Относительная атомная масса во­дорода равна:

Аr(H) = 1.

Сравнит, ее с относительной атомной массой кислорода и убеди­тесь, что атомы водорода во много раз легче.

Атомы водорода соединяются с атомами других химических эле­ментов, образуя сложные вещества. Как химический элемент водород входит в состав воды, кислот, природного газа, нефти, глюкозы.

Водород как простое вещество 

Молекулы водорода образованы двумя атомами химического эле­мента водорода. Формула его Н₂.

Относительная молекулярная масса простого вещества водорода равна:

M_r(H₂) = 4(H) • 2 = 1 • 2 = 2.

Следовательно, молярная масса водорода равна:

M(H₂) = 2 г/моль.

Молярный объем водорода, как кисдрода и других газов при нор­мальных условиях, равен:

V_m (Н₂) = 22,4 дм³/моль.

В виде простого вещества водород встречается на Земле лишь в небольшом количестве в вулканических и некоторых других природ­ных газах. Молекулы водорода Н₂ обнаружены в верхних слоях земной атмосферы. В Солнечной системе простое вещество водород входит в состав атмосферы планет — Юпитера, Сатурна, Урана.

Физические свойства водорода

Бесцвет­ный газ, у которого нет запаха и вкуса.Молекула водорода самая легкая из молекул всех веществ. Темпера­туры кипения (-252,8 °С) и плавления (-259,2 °С).

Химические свойства водорода

Водород вступает в химические реакции с простыми и сложными веществами. Однако при обычных условиях водород малоактивен. Для его взаимодействия с другими веществами необходимо создать условия: повысить температуру, применить катализатор.

Реакции водорода с простыми веществами

При нагревании водород вступает в реакции со­единения с простыми веществами — кислородом, хлором, азотом, серой.

Если поджечь на воздухе чистый водород, вы­ходящий из газоотводной трубки, он горит ровным, еле заметным пламенем:   

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О.

В атмосфере хлора водород сгорает с образованием сложного ве­щества — хлороводород. При этом протекает реакция:  

 Н₂ + Cl₂ = 2HC1.

 Реакция водорода с азотом происходит при повышенной температуре и давлении в присутствии катализатора. В результате реакции образуется аммиак NH₃:

3Н₂ + N₂  = 2NH₃.

Если струю водорода направить на расплавленную в пробирке серу, то у ее отверстия ощутится запах тухлых яиц. Так пахнет газ сероводород H₂S — продукт реакции водорода с серой:

Н₂ + S = H₂S.

Водород способен  реа­гировать с металлами. При этом образуются химические соединения, называемые гидридами (NaH — гидрид натрия). 

Реакции водорода со сложными веществами

Водород реагирует при повышенной температуре не только с про­стыми, но и со сложными веществами.

Пропустим водород над нагретым порошком оксида меди(II) CuO. По мере протекания реакции цвет порош­ка изменяется с черного на коричнево- красный. Это цвет простого вещества меди Cu. В ходе реакции на холодных частях пробирки появляются капель - ки жидкости. Это еще один продукт реакции — вода H₂O. Отметим, что в отличие от простого вещества меди вода — сложное вещество.

Уравнение реакции оксида меди(II) с водородом:

CuO + H₂ = Cu + H₂O.

Вопросы и задания:

1. Вычислите массу молекулярного водорода химическим ко­личеством 0,3 моль. 
2. Сколько атомов содержится в порции молекулярного водо­рода массой 20 г? 
3. Составьте уравнения реакций водорода со следующими ок­сидами: а) Cu₂O; б) HgO; в) MoО₃.
4. Рассчитайте объем (н. у.) газообразного хлороводорода HCl, который образуется в реакции хлора Cl₂ массой 71 г и во­дорода H₂.