Водород – газ, он стоит на первом месте в таблице Менделеева. Название этого широко распространенного в природе элемента переводится с латыни как «порождающий воду». Итак, какие физические и химические свойства водорода мы знаем?

Водород: общая информация

В обычных условиях водород не имеет ни вкуса, ни запаха, ни цвета.

Химические свойства водорода

Рис. 1. Формула водорода.

Поскольку атом имеет один электронный энергетический уровень, который может удерживать максимум два электрона, в стабильном состоянии атом может либо принять один электрон (степень окисления -1), либо отдать один электрон (степень окисления +1), демонстрируя постоянную валентность I. Именно по этой причине символ элемента водорода помещается не только в группу IA (основную подгруппу группы I) вместе с щелочными металлами, но и в группу VIIA (основная подгруппа группы VII) вместе с галогены. Атомам галогенов также не хватает одного электрона для заполнения внешнего уровня, и они, как и водород, являются неметаллами. Водород проявляет положительную степень окисления в соединениях, где он связан с более электроотрицательными неметаллическими элементами, и отрицательную степень окисления в соединениях с металлами.

Химические свойства водорода

Рис. 2. Расположение водорода в таблице Менделеева.

У водорода есть три изотопа, каждый из которых имеет собственное название: протий, дейтерий, тритий. Количество последнего на Земле ничтожно.

Химические свойства водорода

В простом веществе Н2 связь между атомами прочная (энергия связи 436 кДж/моль), поэтому активность молекулярного водорода невысока. В обычных условиях он реагирует только с высокореактивными металлами, а единственным неметаллом, с которым реагирует водород, является фтор:

F2+H2=2HF (фтороводород)

Водород реагирует с другими простыми (металлы и неметаллы) и сложными (оксиды, неуточненные органические соединения) веществами либо при облучении и повышении температуры, либо в присутствии катализатора.

Водород сгорает в кислороде и выделяет значительное количество тепла:

2H2+O2=2H2O

Смесь водорода с кислородом (2 объема водорода и 1 объем кислорода) при поджигании сильно взрывается и поэтому носит название гремучего газа. При работе с водородом следует соблюдать правила техники безопасности.

Химические свойства водорода

Рис. 3. Взрывоопасный газ.

В присутствии катализаторов газ может реагировать с азотом:

3H2+N2=2NH3

— в результате этой реакции при высоких температурах и давлении в промышленности образуется аммиак.

При высоких температурах водород способен реагировать с серой, селеном и теллуром, а при их взаимодействии со щелочными и щелочноземельными металлами происходит образование гидридов:

2Li+2H2=2LiH

— в данном случае водород играет роль окислителя.

Водород обладает способностью восстанавливать оксиды многих металлов при повышении температуры, что приводит к образованию воды. Например:

CuO+H2=H2O+Cu

— в этом процессе водород является восстановителем

Что мы узнали?

Водород — самый распространенный элемент в космосе. В учебной статье рассматриваются химические свойства водорода и взаимодействие этого газа с металлами. В обычных условиях он способен реагировать с очень небольшими количествами металлов и неметаллов, а в измененных условиях реагирует с азотом, серой, селеном, щелочными металлами, а также способен восстанавливать оксиды.