Главная страница arrow-right Базы данных arrow-right База данных свойств веществ (поиск)
Карта сайта

Свойства вещества:

водород

Синонимы и иностранные названия:

hydrogen (англ.)

Тип вещества:

неорганическое

Внешний вид:

бесцветн. газ

Кристаллические модификации, структура молекулы, цвет растворов и паров:

При комнатной температуре представляет собой равновесную смесь орто- (75%) и пара-формы (25%). В молекулах ортоводорода (т.пл. -259,20 С, т.кип. -252,76 С) ядерные спины направлены одинаково, а у параводорода (т.пл. -259,32 С, т.кип. -252,89 С) - противоположно друг другу. Разделить две формы возможно путем адсорбции на активном угле при температуре жидкого азота. При этом активный уголь катализирует превращение ортоводорода в параводород. При низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом сдвинуто в сторону последнего. Десорбированный с угля параводород при комнатной температуре превращается в ортоводород до образования равновесной смеси (75:25), однако это превращение без катализатора происходит медленно, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм.

Брутто-формула (по системе Хилла для органических веществ):

H2

Формула в виде текста:

H2

Молекулярная масса (в а.е.м.): 2,01565

Температура плавления (в °C):

-259,19

Температура кипения (в °C):

-252,77

Температура разложения (в °C):

1700-5000

Растворимость (в г/100 г растворителя или характеристика):

алюминий расплавленный: растворим [Лит.]
ацетон: 0,00102 (20,9°C) [Лит.]
бензол: 0,00066 (22,9°C) [Лит.]
вода: 0,000194 (0°C) [Лит.]
вода: 0,000175 (10°C) [Лит.]
вода: 0,000164 (20°C) [Лит.]
вода: 0,000157 (25°C) [Лит.]
вода: 0,000153 (30°C) [Лит.]
вода: 0,000147 (40°C) [Лит.]
вода: 0,000145 (50°C) [Лит.]
вода: 0,000144 (60°C) [Лит.]
вода: 0,000144 (100°C) [Лит.]
гексадекафторгептан: 0,000522 (-25°C) [Лит.]
гексадекафторгептан: 0,0006204 (0°C) [Лит.]
гексадекафторгептан: 0,0007287 (25°C) [Лит.]
гексадекафторгептан: 0,0007763 (35°C) [Лит.]
диметилсульфоксид: не растворим [Лит.]
диметилформамид: 0,0004 (25°C) [Лит.]
изобутанол: 0,00105 (20°C) [Лит.]
метанол: 0,00103 (20°C) [Лит.]
метилацетат: 0,000809 (20,9°C) [Лит.]
олово расплавленное: 0,04 (1000°C) [Лит.]
олово расплавленное: 0,036 (1300°C) [Лит.]
тетрахлорметан: 0,000365625 (0°C) [Лит.]
тетрахлорметан: 0,000414562 (20,9°C) [Лит.]
уксусная кислота: 0,000486 (20°C) [Лит.]
хлорбензол: 0,000452 (21,2°C) [Лит.]
хлороформ: 0,000353 (18,7°C) [Лит.]
этанол: 0,000624 (0°C) [Лит.]
этилацетат: 0,000762 (21°C) [Лит.]

Плотность:

0,0763 (-260°C, г/см3, состояние вещества - кристаллы)
0,07 (-252°C, г/см3, состояние вещества - жидкость)
0,00008988 (20°C, г/см3, состояние вещества - газ)

Вкус, запах, гигроскопичность:

вкус: без вкуса
запах: без запаха

Некоторые числовые свойства вещества:

Верхний концентрационный предел взрываемости газов, паров или пыли в воздухе (%): 75
Год открытия: 1766 (Кавендиш Г.)
Нижний концентрационный предел взрываемости газов, паров или пыли в воздухе (%): 4,12
Поляризуемость молекул (нм3): 0,00079
Теплопроводность (Вт/(м·К)): 0,1866 (при 27 С)

Способы получения:

  1. Реакцией щелочных и щелочноземельных металлов с водой. [Лит.]
  2. Реакцией магния, цинка, железа с водяным паром при нагревании. [Лит.]
  3. Реакцией металлов с минеральными кислотами. [Лит.]
  4. Реакцией угля или углеводородов с парами воды при нагревании. [Лит.]
  5. Электролизом воды в присутствии электролитов. [Лит.]
  6. Действием кипящего разбавленного раствора перманганата калия на алюминий. [Лит.]
  7. Реакция цинка или алюминия со щелочами. [Лит.]
  8. Реакцией гидридов щелочных и щелочноземельных металлов с водой. [Лит.]
  9. Реакцией цинка с 20%-ной серной кислотой. Реакция идет быстрее в присутствии солей меди. [Лит.]
  10. Нагреванием кремния с щелочами. [Лит.]
  11. Реакцией железа с перегретым водяным паром при 900-1000°С. [Лит.]

Реакции вещества:

  1. При нагревании с щелочными или щелочноземельными металлами образует гидриды. [Лит.]
  2. Выше 600 °С реагирует с серой с образованием сероводорода. [Лит.]
    H2 + S → H2S
  3. Реагирует со фтором без нагревания с образованием фтороводорода. [Лит.]
    H2 + F2 → 2HF
  4. Выше 530 °C реагирует с селеном с образованием селеноводорода. [Лит.]
    H2 + Se → H2Se
  5. Выше 730 °С реагирует с теллуром с образованием теллуроводорода. [Лит.]
    H2 + Te → H2Te
  6. Реагирует с хлором на свету с образованием хлороводорода. [Лит.]
    H2 + Cl2 → 2HCl
  7. При нагревании с азотом под давлением в присутствии катализатора дает аммиак. [Лит.]
    3H2 + N2 → 2NH3
  8. При нагревании выше 400°С реагирует с кислородом (около 600°С - с воздухом) с образованием воды. В присутствии катализаторов (платины, соединений родия) реакция может идти при комнатной температуре. Если водород и кислород уже смешаны реакция идет со взрывом. [Лит.]
    2H2 + O2 → 2H2O
  9. Реагирует с бис(циклопентадиенил)диметилтитаном в алифатическом углеводороде при комнатной температуре с образованием бис(циклопентадиенил)титана и метана. [Лит.]
  10. При 2000 К диссоциирует на атомарный водород 0,088% водорода, при 2500 К - 1,31%, 3000 К - 7,85%, 3500 К - 29,6%, 4000 К - 63,9%, 5000 К - 95,5%. [Лит.]
  11. При 1000°С воостанавливает сульфат бария до сульфида бария. [Лит.]
  12. При повышенном давлении реагирует с интерметаллидом Ca2Ru с образованием Ca2RuH6. [Лит.]
  13. Реакцией жидкого водорода с порошком железа при давлении 3,5 ГПа был получен гидрид железа FeH. [Лит.]
  14. В мягких условиях поглощается интерметаллидом LaNi5, что используется в никель-металлгидридных аккумуляторах. [Лит.]
  15. При низкой температуре и давлении 1 атм реагирует с темно-пурпурным раствором трикарбонил-бис(трициклогексилфосфин)молибдена в толуоле с образованием желтого осадка (η2-диводород)-трикарбонил-бис(трициклогексилфосфин)молибдена. [Лит.]
  16. При комнатной температуре восстанавливает растворы хлорида палладия(II) до металлического палладия. [Лит.]

    Периоды полураспада:

    11H = стабилен (дефект масс 7288,9705 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 99,985%))
    21H = стабилен (дефект масс 13135,7216 кэВ (содержание в природной смеси изотопов 0,015%))
    31H = 12,33 лет (β- (100%); дефект масс 14949,806 кэВ)
    41H = 139 йоктосекунд (n (100%); дефект масс 25900 кэВ)
    51H = 80 иоктосекунд (2n (100%); дефект масс 32890 кэВ)
    61H = 290 иоктосекунд (дефект масс 41860 кэВ)
    71H = 0,000023 ас (дефект масс 49140 кэВ)

    Давление паров (в мм.рт.ст.):

    1 (-263,6°C)
    10 (-261,4°C)
    100 (-258,1°C)

    Стандартный электродный потенциал:

    H2 + 2e- → 2H-, E = -2,251 (вода, 25°C)
    2H+ + 2e- → H2, E = 0 (вода, 25°C)
    H1 + H+ + e- → H2, E = 2,106 (вода, 25°C)

    Показатели диссоциации:

    pKa (1) = 39 (25°C, вода)

    Диэлектрическая проницаемость:

    1,000252 (25°C)

    Дипольный момент молекулы (в дебаях):

    0 (20°C)

    Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с):

    0,0085 (0°C)
    0,0103 (100°C)
    0,0121 (200°C)
    0,0154 (400°C)
    0,0183 (600°C)

    Скорость звука в веществе (в м/с):

    1284 (0°C, состояние среды - газ)
    1301 (18°C, состояние среды - газ)
    1463 (100°C, состояние среды - газ)

    Удельная теплоемкость при постоянном давлении (в Дж/г·K):

    14,17 (15°C)
    14,3 (100°C)
    14,49 (200°C)
    14,78 (400°C)
    15,07 (600°C)

    Стандартная энтальпия образования ΔH (298 К, кДж/моль):

    0 (г)

    Стандартная энергия Гиббса образования ΔG (298 К, кДж/моль):

    0 (г)

    Стандартная энтропия вещества S (298 К, Дж/(моль·K)):

    130,52 (г)

    Стандартная мольная теплоемкость Cp (298 К, Дж/(моль·K)):

    28,83 (г)

    Энтальпия плавления ΔHпл (кДж/моль):

    0,117

    Энтальпия кипения ΔHкип (кДж/моль):

    0,916

    Энтальпия диссоциации ΔHдисс (кДж/моль)

    435,88 (г) [Лит.]

    Природные и антропогенные источники:

    Содержание в земной коре 0,9% по массе (в виде соединений) всей земной коры и 0,15% если учитывать только горные породы. Свободный водород содержится в вулканических газах и частично образуется при разложении органических веществ. Небольшие количества выделяются зелеными растениями. Содержание в атмосферном воздухе около 0,00005 об%. Некоторую часть водорода атмосфера теряет за счет его улетучивания в космическое пространство.

    В космическом пространстве значительно более распространен (88,6% всех атомов), чем на Земле - Солнце на 81,75 ат% состоит из водорода, Юпитер - на 80%, Сатурн - на 60%. В межзвездном пространстве существует в основном в виде атомов.

    Критическая температура (в °C):

    -239,91

    Критическое давление (в МПа):

    1,297

    Критическая плотность (в г/см3):

    0,031

    Применение:

    Сырье для химической промышленности (напр. производства аммиака, жиров, метанола, хлороводорода, гидридов металлов). Для восстановления окислов в металлургии. Для заполнения шаров-зондов. Ракетное топливо (удельный импульс с кислородом 390 секунд). Для сварки и резки водородным или атомно-водородным пламенем.

    История:

    В 1671 г Р. Бойль наблюдал выделение горючего газа при действии серной кислоты на железо. Впервые описан в 1766 г Кэвендишем. Название элементу hydrogen дал Лавуазье в 1782 г от греч. "рождающий воду".

    В 1866 г Т. Грэм открыл удивительно высокую растворимость водорода в палладии. В 1878 г водород спектроскопически обнаружен в атмосфере Солнца. В 1895 г Дж. Дьюаром получен жидкий водород в количестве достаточном для наблюдения мениска. В 1909 г Сёренсен С. ввел шкалу pH. В 1920 г У. Латимер и У. Роудбуш ввели концепцию водородной связи. В 1924 г Р. Мекке открыты орто- и пара-водород. В 1931 г открыт дейтерий. В 1934 г получен тритий. ЯМР на ядрах водорода впервые наблюдался в 1946 г. В 1950 г тритий обнаружен в атмосферном водороде. В 1954 г была взорвана первая водородная бомба на атолле Бикини. В 1984 г Г. Кубас открыл устойчивые комплексы переходных металлов с дигапто-диводородом (η2-H2).

    Дополнительная информация::

    Ежегодное мировое потребление превосходит 1000 000 тонн.

    Потенциал ионизации атома водорода = 13,595 эВ (313,5 ккал/моль). Образует больше химических соединений, чем любой другой элемент, включая углерод.

    Легкость водорода может быть показана в демонстрационном эксперименте наполнением им мыльных пузырей. Характеризуется наибольшей скоростью диффузии и высокой теплопроводностью. Переход в атомарное состояние вызывается также электрическим разрядом или под действием излучения с длиной волны менее 85 нм. Атомарный водород значительно химически активнее молекулярного. Под давлением 0,2 мм.рт.ст. атомарный водород может существовать около 1 секунды. Распад на атомы требует затраты энергии 104,2 ккал/моль при 25 С.

    Водород восстанавливает растворы нитрата серебра до металла при обычной температуре. При нагревании восстанавливает многие окислы металлов до свободных металлов. Со фтором соединяется даже в темноте. С азотом под давлением в присутствии катализаторов дает аммиак (процесс Габера). При УФ-облучении реагирует с хлором и бромом. При 1000 С восстанавливает сульфаты до сульфидов.

    С натрием и кальцием при нагревании образует гидриды.

    В присутствии катализаторов гидрирует непредельные органические соединения, альдегиды.

    Применение вещества:

    Дополнительная информация:

    Электронная конфигурация атома 1s1.

    Водород, сорбируемый металлами, может оказывать сильное влияние на их механические свойства. Например, палладий, несколько раз нагретый и охлажденный в атмосфере водорода увеличивает свою механическую прочность в 2-4 раза (водородофазовый наклеп), при этом также увеличивается пластичность металла. Интерметаллид LaNi5 циклической термической сорбцией - десорбцией водорода можно превратить в порошок.

    В отличие от большинства других газов водород расширяется с разогреванием, а не с охлаждением.

    Растворяется в металлах: железе, никеле, палладии, платине, практически не растворим в серебре; растворимость в железе и меди мешает при выплавке этих металлов так как приводит к образованию пустот. Растворимость в железе (объемов водорода на объем железа): 500 С = 0,05, 700 С = 0,14, 900 С = 0,37, 1100 С = 0,55, 1200 С = 0,65, 1350 С = 0,80, 1450 С = 0,87, 1550 С = 2,05.

    Источники информации:

    1. Handbook of Chemistry and Physics. - CRC Press, Inc., 2002. - С. 11-51
    2. Holleman A.F., Wiberg E., Wiberg N. Lehrbuch der Anorganischen Chemie. - Berlin: Walter de Gruyter, 1995. - С. 238
    3. Nuclear Physics A. - 2003. - vol.729, Issue 1, 1 December. - С. 27
    4. Seidell A. Solubilities of inorganic and metal organic compounds. - 3ed., vol.1. - New York: D. Van Nostrand Company, 1940. - С. 553-567
    5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. - М.: Наука, 1972. - С. 7-43
    6. Взаимодействие водорода с металлами. - Авторы: Агеев В.Н., Бекман И.Н. и др., Бурмистрова О.П. - М.: Наука, 1987 (изучение диффузии водорода в металлы)
    7. Гидриды переходных металлов. - М.: Мир, 1975. - С. 9-15
    8. Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. - Т.1. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008. - С. 39-53
    9. Гурвич Я.А. Справочник молодого аппаратчика-химика. - М.: Химия, 1991. - С. 50
    10. Иванова М.А., Кононова М.А. Химический демонстрационный эксперимент. - М.: Высшая школа, 1969. - С. 12-21
    11. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. - М.: Химия, 1981. - С. 465
    12. Корольченко А.Я., Корольченко Д.А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. - 2 изд, Ч.1. - М.: Ассоциация Пожнаука, 2004. - С. 311-312
    13. Некрасов Б.В. Основы общей химии. - Т.1. - М.: Химия, 1973. - С. 79-82, 115-122
    14. Неорганическая химия. - Под ред. Третьякова Ю.Д., Т.2. - М.: Academa, 2004. - С. 5-13
    15. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. - Л.: Химия, 1977. - С. 59
    16. Реми Г. Курс неорганической химии. - Т.1. - М., 1963. - С. 42-48, 55, 60-65
    17. Справочник по растворимости. - Т.1, Кн.1. - М.-Л.: ИАН СССР, 1961. - С. 536-553
    18. Справочник химика. - Т.3. - М.-Л.: Химия, 1965. - С. 742
    19. Физические величины. - Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - С. 994
    20. Химическая энциклопедия. - Т.1. - М.: Советская энциклопедия, 1988. - С. 400-402
    21. Химический энциклопедический словарь. - Под ред. Кнунянц И.Л. - М.: Советсткая энциклопедия, 1983. - С. 104
    22. Химмотология ракетных и реактивных топлив. - Под ред. Браткова А.А. - М.: Химия, 1987. - С. 81-86 (жидкий водород)


    Если не нашли нужное вещество или свойства можно выполнить следующие действия:
    Если вы нашли ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.



    © Сбор и оформление информации: Руслан Анатольевич Кипер