Ոչ մետաղական ջրածին. Ջրածնի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները. Նյութեր, որոնց հետ ջրածինը փոխազդում է և ձևավորվում

• Նշանակում - H (Ջրածին);
• Լատինական անուն - Hydrogenium;
• Ժամանակաշրջան - I;
• Խումբ - 1 (Ia);
• Ատոմային զանգված - 1,00794;
• Ատոմային համարը - 1;
• Ատոմի շառավիղ = 53 pm;
• Կովալենտ շառավիղ = 32 pm;
• Էլեկտրոնների բաշխումը - 1s 1;
• հալման կետ = -259,14 ° C;
• եռման կետ = -252,87 ° C;
• Էլեկտրոնեգատիվություն (ըստ Պաուլինգի / ըստ Ալպրեդի և Ռոխովի) \u003d 2.02 / -;
• Օքսիդացման վիճակը՝ +1; 0; - մեկ;
• Խտություն (n.a.) \u003d 0,0000899 գ / սմ 3;
• Մոլային ծավալը = 14,1 սմ 3 / մոլ:

Ջրածնի երկուական միացություններ թթվածնի հետ.

Ջրածինը («ջուր ծնող») հայտնաբերել է անգլիացի գիտնական Գ.Քավենդիշը 1766 թվականին։ Սա բնության ամենապարզ տարրն է. ջրածնի ատոմն ունի միջուկ և մեկ էլեկտրոն, հավանաբար այդ պատճառով ջրածինը տիեզերքի ամենատարածված տարրն է (աստղերի մեծ մասի զանգվածի կեսից ավելին):

Ջրածնի մասին կարելի է ասել, որ «կծիկը փոքր է, բայց թանկ»։ Չնայած իր «պարզությանը», ջրածինը էներգիա է տալիս Երկրի վրա գտնվող բոլոր կենդանի էակներին. Արեգակի վրա տեղի է ունենում շարունակական ջերմամիջուկային ռեակցիա, որի ընթացքում ջրածնի չորս ատոմներից ձևավորվում է հելիումի մեկ ատոմ, այս գործընթացը ուղեկցվում է ահռելի քանակի արտազատմամբ։ էներգիա (մանրամասների համար տե՛ս Միջուկային միաձուլում):

Երկրակեղևում ջրածնի զանգվածային բաժինը կազմում է ընդամենը 0,15%: Մինչդեռ Երկրի վրա բոլոր հայտնի քիմիական նյութերի ճնշող մեծամասնությունը (95%) պարունակում է մեկ կամ մի քանի ջրածնի ատոմ:

Ոչ մետաղներով միացություններում (HCl, H 2 O, CH 4 ...) ջրածինը զիջում է իր միակ էլեկտրոնը ավելի էլեկտրաբացասական տարրերին, ցույց տալով +1 օքսիդացման աստիճան (ավելի հաճախ), ձևավորելով միայն կովալենտային կապեր (տես Կովալենտ): պարտատոմս):

Մետաղների հետ միացություններում (NaH, CaH 2 ...), ջրածինը, ընդհակառակը, վերցնում է իր միակ s-ուղեծրը ևս մեկ էլեկտրոն, այդպիսով փորձելով լրացնել իր էլեկտրոնային շերտը, ցույց տալով -1 օքսիդացման աստիճան (ավելի հաճախ): , ավելի հաճախ առաջացնելով իոնային կապ (տես. Իոնային կապ), քանի որ ջրածնի ատոմի և մետաղի ատոմի էլեկտրաբացասականության տարբերությունը կարող է բավականին մեծ լինել։

Հ2

Գազային վիճակում ջրածինը երկատոմային մոլեկուլների տեսքով է՝ առաջացնելով ոչ բևեռային կովալենտային կապ։

Ջրածնի մոլեկուլներն ունեն.

• մեծ շարժունակություն;
• մեծ ուժ;
• ցածր բևեռացում;
• փոքր չափը և քաշը:

Ջրածնի գազի հատկությունները.

• բնության մեջ ամենաթեթև գազը՝ անգույն և առանց հոտի;
• վատ լուծվող ջրի և օրգանական լուծիչների մեջ;
• փոքր քանակությամբ լուծվում է հեղուկ և պինդ մետաղներում (հատկապես պլատինում և պալադիումում);
• դժվար է հեղուկացնել (դրա ցածր բևեռացման պատճառով);
• ունի ամենաբարձր ջերմային հաղորդունակությունը բոլոր հայտնի գազերից.
• երբ տաքացվում է, այն փոխազդում է բազմաթիվ ոչ մետաղների հետ՝ ցույց տալով վերականգնող նյութի հատկությունները.
• սենյակային ջերմաստիճանում այն ​​արձագանքում է ֆտորին (պայթյուն է տեղի ունենում). H 2 + F 2 = 2HF;
• փոխազդում է մետաղների հետ՝ առաջացնելով հիդրիդներ՝ ցուցադրելով օքսիդացնող հատկություններ՝ H 2 + Ca = CaH 2;

Միացություններում ջրածինը շատ ավելի ուժեղ է ցուցադրում իր վերականգնող հատկությունները, քան օքսիդացնողները։ Ջրածինը ածուխից, ալյումինից և կալցիումից հետո ամենաուժեղ վերականգնող նյութն է: Ջրածնի վերականգնող հատկությունները լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերության մեջ՝ օքսիդներից և գալլիդներից մետաղներ և ոչ մետաղներ (պարզ նյութեր) ստանալու համար։

Fe 2 O 3 + 3H 2 \u003d 2Fe + 3H 2 O

Ջրածնի ռեակցիաները պարզ նյութերի հետ

Ջրածինը ընդունում է էլեկտրոն՝ խաղալով դերը նվազեցնող միջոց, ռեակցիաներում.

• -ից թթվածին(բռնկվելիս կամ կատալիզատորի առկայության դեպքում) 2:1 հարաբերակցությամբ (ջրածին:թթվածին) առաջանում է պայթուցիկ պայթեցնող գազ՝ 2H 2 0 + O 2 \u003d 2H 2 +1 O + 572 կՋ.
• -ից մոխրագույն(երբ տաքացվում է մինչև 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• -ից քլորին(երբ բոցավառվում կամ ճառագայթվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներով) H 2 0 + Cl 2 \u003d 2H +1 Cl
• -ից ֆտորին H 2 0 + F 2 \u003d 2H +1 F
• -ից ազոտ(կատալիզատորների առկայությամբ կամ բարձր ճնշման դեպքում տաքացնելիս)՝ 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Ջրածինը նվիրում է էլեկտրոն՝ խաղալով դերը օքսիդացնող նյութհետ ռեակցիաներում ալկալայինԵվ ալկալային երկիրմետաղներ՝ մետաղական հիդրիդներ առաջացնելու համար՝ աղի նման իոնային միացություններ, որոնք պարունակում են հիդրիդային իոններ H, սպիտակ գույնի անկայուն բյուրեղային նյութեր են:

Ca + H 2 \u003d CaH 2 -1 2Na + H 2 0 \u003d 2NaH -1

Հազվադեպ է, երբ ջրածինը ցուցադրում է -1 օքսիդացման վիճակ: Արձագանքելով ջրի հետ՝ հիդրիդները քայքայվում են՝ ջուրը վերածելով ջրածնի։ Կալցիումի հիդրիդի արձագանքը ջրի հետ հետևյալն է.

CaH 2 -1 + 2H 2 +1 0 \u003d 2H 2 0 + Ca (OH) 2

Ջրածնի ռեակցիաները բարդ նյութերի հետ

• բարձր ջերմաստիճանում ջրածինը նվազեցնում է բազմաթիվ մետաղական օքսիդներ՝ ZnO + H 2 \u003d Zn + H 2 O
• մեթիլ սպիրտ ստացվում է ջրածնի ածխածնի երկօքսիդի (II) ռեակցիայի արդյունքում՝ 2H 2 + CO → CH 3 OH.
• Ջրածինացման ռեակցիաներում ջրածինը փոխազդում է բազմաթիվ օրգանական նյութերի հետ։

Ավելի մանրամասն ջրածնի և նրա միացությունների քիմիական ռեակցիաների հավասարումները դիտարկված են «Ջրածինը և նրա միացությունները. ջրածնի հետ կապված քիմիական ռեակցիաների հավասարումներ» էջում։

Ջրածնի կիրառում

• միջուկային էներգիայի մեջ օգտագործվում են ջրածնի իզոտոպներ՝ դեյտերիում և տրիտում.
• Քիմիական արդյունաբերության մեջ ջրածինը օգտագործվում է բազմաթիվ օրգանական նյութերի, ամոնիակի և ջրածնի քլորիդի սինթեզի համար.
• սննդի արդյունաբերության մեջ ջրածինը օգտագործվում է պինդ ճարպերի արտադրության մեջ՝ բուսական յուղերի հիդրոգենացման միջոցով.
• մետաղների եռակցման և կտրման համար օգտագործվում է թթվածնի մեջ ջրածնի բարձր այրման ջերմաստիճանը (2600 ° C);
• որոշ մետաղների արտադրության մեջ ջրածինը օգտագործվում է որպես վերականգնող նյութ (տես վերևում);
• քանի որ ջրածինը թեթև գազ է, այն օգտագործվում է օդագնացության մեջ՝ որպես օդապարիկների, օդապարիկների, օդանավերի լցոնիչ.
• Որպես վառելիք՝ ջրածինը օգտագործվում է CO-ի հետ խառնված։

Վերջերս գիտնականները մեծ ուշադրություն են դարձրել վերականգնվող էներգիայի այլընտրանքային աղբյուրների որոնմանը։ Խոստումնալից ոլորտներից է «ջրածնի» էներգիան, որում որպես վառելիք օգտագործվում է ջրածինը, որի այրման արտադրանքը սովորական ջուրն է։

Ջրածնի արտադրության մեթոդներ

Ջրածնի արտադրության արդյունաբերական մեթոդներ.

• մեթանի փոխակերպում (ջրի գոլորշիների կատալիտիկ նվազեցում) ջրի գոլորշիով բարձր ջերմաստիճանում (800°C) նիկելի կատալիզատորի վրա՝ CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2;
• ածխածնի երկօքսիդի փոխակերպումը գոլորշու հետ (t=500°C) Fe 2 O 3 կատալիզատորի վրա՝ CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
• մեթանի ջերմային տարրալուծում. CH 4 \u003d C + 2H 2;
• պինդ վառելիքի գազաֆիկացում (t=1000°C)՝ C + H 2 O = CO + H 2;
• ջրի էլեկտրոլիզ (շատ թանկ մեթոդ, որով շատ մաքուր ջրածին է ստացվում) 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Ջրածնի արտադրության լաբորատոր մեթոդներ.

• ազդեցություն մետաղների վրա (սովորաբար ցինկ) աղաթթվով կամ նոսր ծծմբաթթվով. Zn + 2HCl \u003d ZCl 2 + H 2; Zn + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2;
• ջրի գոլորշիների փոխազդեցությունը տաք երկաթի բեկորների հետ. 4H 2 O + 3Fe \u003d Fe 3 O 4 + 4H 2:

Սկսելով դիտարկել ջրածնի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները, հարկ է նշել, որ սովորական վիճակում այս քիմիական տարրը գտնվում է գազային վիճակում։ Անգույն ջրածին գազն անհամ է և անհամ։ Առաջին անգամ այս քիմիական տարրը ջրածին է կոչվել այն բանից հետո, երբ գիտնական Ա.Լավուազյեն փորձեր է անցկացրել ջրի հետ, որոնց արդյունքներով համաշխարհային գիտությունը պարզել է, որ ջուրը բազմաբաղադրիչ հեղուկ է, որը ներառում է Ջրածինը։ Այս իրադարձությունը տեղի է ունեցել 1787 թվականին, սակայն այդ ամսաթվից շատ առաջ ջրածինը հայտնի էր գիտնականներին «այրվող գազ» անվան տակ։

Ջրածինը բնության մեջ

Ըստ գիտնականների՝ ջրածինը գտնվում է երկրակեղևում և ջրում (ջրի ընդհանուր ծավալի մոտ 11,2%-ը)։ Այս գազը շատ օգտակար հանածոների մի մասն է, որոնք մարդկությունը դարեր շարունակ արդյունահանել է երկրի աղիքներից: Մասամբ ջրածնի հատկությունները բնորոշ են նավթին, բնական գազերին և կավին, կենդանիների և բույսերի օրգանիզմների համար։ Բայց իր մաքուր տեսքով, այսինքն՝ չզուգակցված պարբերական աղյուսակի այլ քիմիական տարրերի հետ, այս գազը չափազանց հազվադեպ է բնության մեջ: Այս գազը կարող է դուրս գալ երկրի մակերես հրաբխային ժայթքման ժամանակ: Ազատ ջրածինը առկա է մթնոլորտում հետագծային քանակությամբ:

Ջրածնի քիմիական հատկությունները

Քանի որ ջրածնի քիմիական հատկությունները միատեսակ չեն, այս քիմիական տարրը պատկանում է ինչպես Մենդելեևի համակարգի I խմբին, այնպես էլ համակարգի VII խմբին: Լինելով առաջին խմբի ներկայացուցիչ՝ ջրածինը, ըստ էության, ալկալիական մետաղ է, որն ունի +1 օքսիդացման աստիճան այն միացությունների մեծ մասում, որոնց մեջ մտնում է։ Նույն վալենտությունը բնորոշ է նատրիումին և այլ ալկալիական մետաղներին։ Հաշվի առնելով այս քիմիական հատկությունները, ջրածինը համարվում է այս մետաղներին նման տարր:

Եթե ​​խոսքը մետաղների հիդրիդների մասին է, ապա ջրածնի իոնն ունի բացասական վալենտություն՝ նրա օքսիդացման աստիճանը -1 է։ Na + H--ը կառուցված է այնպես, ինչպես Na + Cl- քլորիդը: Այս փաստն է Մենդելեևի համակարգի VII խմբին ջրածինը վերագրելու պատճառը։ Ջրածինը, լինելով մոլեկուլի վիճակում, պայմանով, որ այն սովորական միջավայրում է, անգործուն է և կարող է միավորվել միայն իր համար ավելի ակտիվ ոչ մետաղների հետ։ Այդպիսի մետաղների թվում է ֆտորը, լույսի առկայության դեպքում ջրածինը միանում է քլորին։ Եթե ​​ջրածինը տաքացվում է, այն դառնում է ավելի ակտիվ՝ արձագանքելով Մենդելեևի պարբերական համակարգի բազմաթիվ տարրերի հետ։

Ատոմային ջրածինը ավելի ակտիվ քիմիական հատկություններ է ցուցաբերում, քան մոլեկուլային ջրածինը: Թթվածնի մոլեկուլները առաջացնում են ջուր - H2 + 1/2O2 = H2O: Երբ ջրածինը փոխազդում է հալոգենների հետ, ձևավորվում են ջրածնի հալոգենիդներ H2 + Cl2 = 2HCl, և ջրածինը մտնում է այս ռեակցիայի մեջ լույսի բացակայության դեպքում և բավականին բարձր բացասական ջերմաստիճաններում՝ մինչև -252 ° C: Ջրածնի քիմիական հատկությունները հնարավորություն են տալիս այն օգտագործել բազմաթիվ մետաղների վերացման համար, քանի որ արձագանքելիս ջրածինը թթվածին է կլանում մետաղների օքսիդներից, օրինակ՝ CuO + H2 = Cu + H2O: Ջրածինը մասնակցում է ամոնիակի առաջացմանը՝ փոխազդելով ազոտի հետ 3H2 + N2 = 2NH3 ռեակցիայի մեջ, բայց պայմանով, որ օգտագործվի կատալիզատոր, և ջերմաստիճանը և ճնշումը բարձրացվեն։

Էներգետիկ ռեակցիա է տեղի ունենում, երբ ջրածինը փոխազդում է ծծմբի հետ H2 + S = H2S ռեակցիայում, որի արդյունքում առաջանում է ջրածնի սուլֆիդ: Ջրածնի փոխազդեցությունը տելուրի և սելենի հետ մի փոքր ավելի քիչ ակտիվ է: Եթե ​​չկա կատալիզատոր, ապա այն փոխազդում է մաքուր ածխածնի, ջրածնի հետ միայն բարձր ջերմաստիճան ստեղծելու պայմանով։ 2H2 + C (ամորֆ) = CH4 (մեթան): Որոշ ալկալիների և այլ մետաղների հետ ջրածնի ակտիվության գործընթացում ստացվում են հիդրիդներ, օրինակ՝ H2 + 2Li = 2LiH։

Ջրածնի ֆիզիկական հատկությունները

Ջրածինը շատ թեթև քիմիական նյութ է։ Առնվազն գիտնականները պնդում են, որ այս պահին չկա ավելի թեթեւ նյութ, քան ջրածինը։ Նրա զանգվածը 14,4 անգամ թեթեւ է օդից, խտությունը՝ 0,0899 գ/լ 0°C-ում։ -259,1 ° C ջերմաստիճանի դեպքում ջրածինը կարող է հալվել. սա շատ կրիտիկական ջերմաստիճան է, որը բնորոշ չէ քիմիական միացությունների մեծ մասի մի վիճակից մյուսը փոխակերպելու համար: Միայն այնպիսի տարր, ինչպիսին հելիումն է, այս առումով գերազանցում է ջրածնի ֆիզիկական հատկությունները: Ջրածնի հեղուկացումը դժվար է, քանի որ նրա կրիտիկական ջերմաստիճանը (-240°C է): Ջրածինը մարդկությանը հայտնի բոլոր գազերից ամենաջերմարտադրող գազն է: Վերը նկարագրված բոլոր հատկությունները ջրածնի ամենակարևոր ֆիզիկական հատկություններն են, որոնք օգտագործվում են մարդու կողմից հատուկ նպատակներով: Բացի այդ, այս հատկությունները ամենաարդիականն են ժամանակակից գիտության համար:

Պարբերական համակարգում այն ​​ունի իր հատուկ դիրքը, որն արտացոլում է նրա դրսևորած հատկությունները և խոսում է նրա էլեկտրոնային կառուցվածքի մասին: Այնուամենայնիվ, բոլորի մեջ կա մեկ հատուկ ատոմ, որը զբաղեցնում է միանգամից երկու բջիջ: Այն գտնվում է տարրերի երկու խմբերում, որոնք բոլորովին հակադիր են իրենց դրսևորված հատկություններով։ Սա ջրածին է: Այս հատկանիշները դարձնում են այն եզակի:

Ջրածինը ոչ միայն տարր է, այլև պարզ նյութ, ինչպես նաև շատ բարդ միացությունների անբաժանելի մաս, կենսագեն և օրգանոգեն տարր: Հետևաբար, մենք ավելի մանրամասն դիտարկում ենք դրա բնութագրերն ու հատկությունները:

Ջրածինը որպես քիմիական տարր

Ջրածինը հիմնական ենթախմբի առաջին խմբի տարրն է, ինչպես նաև առաջին փոքր ժամանակաշրջանում հիմնական ենթախմբի յոթերորդ խմբի տարրը։ Այս շրջանը բաղկացած է ընդամենը երկու ատոմից՝ հելիումից և այն տարրից, որը մենք դիտարկում ենք։ Նկարագրենք ջրածնի դիրքի հիմնական հատկանիշները պարբերական համակարգում։

1. Ջրածնի հերթական համարը 1 է, էլեկտրոնների թիվը՝ համապատասխանաբար, պրոտոնների թիվը՝ նույնը։ Ատոմային զանգվածը 1,00795 է։ Այս տարրի երեք իզոտոպ կա 1, 2, 3 զանգվածային թվերով: Այնուամենայնիվ, դրանցից յուրաքանչյուրի հատկությունները շատ տարբեր են, քանի որ ջրածնի համար զանգվածի նույնիսկ մեկով ավելացումը անմիջապես կրկնապատկվում է:
2. Այն փաստը, որ այն պարունակում է միայն մեկ էլեկտրոն արտաքինից, թույլ է տալիս հաջողությամբ դրսևորել ինչպես օքսիդացնող, այնպես էլ վերականգնող հատկություններ: Բացի այդ, էլեկտրոնի նվիրատվությունից հետո այն ունենում է ազատ ուղեծր, որը մասնակցում է քիմիական կապերի առաջացմանը՝ ըստ դոնոր-ընդունիչ մեխանիզմի։
3. Ջրածինը ուժեղ վերականգնող նյութ է: Ուստի հիմնական ենթախմբի առաջին խումբը համարվում է նրա հիմնական տեղը, որտեղ գլխավորում է ամենաակտիվ մետաղները՝ ալկալիները։
4. Այնուամենայնիվ, ուժեղ վերականգնող նյութերի հետ փոխազդելիս, ինչպիսիք են, օրինակ, մետաղները, այն կարող է լինել նաև օքսիդացնող նյութ՝ ընդունելով էլեկտրոն։ Այս միացությունները կոչվում են հիդրիդներ: Այս հիման վրա այն գլխավորում է հալոգենների ենթախումբը, որոնց հետ նման է։
5. Իր շատ փոքր ատոմային զանգվածի պատճառով ջրածինը համարվում է ամենաթեթև տարրը։ Բացի այդ, դրա խտությունը նույնպես շատ ցածր է, ուստի այն նաև թեթևության չափանիշ է:

Այսպիսով, ակնհայտ է, որ ջրածնի ատոմը միանգամայն եզակի է՝ ի տարբերություն մյուս բոլոր տարրերի։ Հետեւաբար նրա հատկությունները նույնպես առանձնահատուկ են, իսկ առաջացած պարզ ու բարդ նյութերը՝ շատ կարեւոր։ Դիտարկենք դրանք հետագա:

պարզ նյութ

Եթե ​​խոսենք այս տարրի մասին որպես մոլեկուլ, ապա պետք է ասենք, որ այն երկատոմիկ է։ Այսինքն՝ ջրածինը (պարզ նյութ) գազ է։ Դրա էմպիրիկ բանաձևը կգրվի որպես H 2, իսկ գրաֆիկականը` մեկ սիգմա կապի H-H միջոցով: Ատոմների միջև կապի ձևավորման մեխանիզմը կովալենտային ոչ բևեռային է։

1. Մեթանի գոլորշու բարեփոխում.
2. Ածխի գազաֆիկացում - գործընթացը ներառում է ածուխի տաքացում մինչև 1000 0 C, որի արդյունքում առաջանում է ջրածնի և բարձր ածխածնի ածխի ձևավորում:
3. Էլեկտրոլիզ. Այս մեթոդը կարող է օգտագործվել միայն տարբեր աղերի ջրային լուծույթների համար, քանի որ հալվածքները չեն հանգեցնում կաթոդում ջրի արտահոսքի:

Ջրածնի արտադրության լաբորատոր մեթոդներ.

1. Մետաղների հիդրիդների հիդրոլիզ.
2. Նոսրացած թթուների ազդեցությունը ակտիվ մետաղների և միջին ակտիվության վրա:
3. Ալկալիների և հողալկալիական մետաղների փոխազդեցությունը ջրի հետ:

Ստացված ջրածինը հավաքելու համար անհրաժեշտ է փորձանոթը շրջված պահել։ Ի վերջո, այս գազը չի կարող հավաքվել այնպես, ինչպես, օրինակ, ածխաթթու գազը։ Սա ջրածին է, այն շատ ավելի թեթև է, քան օդը: Այն արագորեն ցնդում է և մեծ քանակությամբ օդի հետ խառնվելիս պայթում է։ Հետեւաբար, խողովակը պետք է շրջված լինի: Լցնելուց հետո այն պետք է փակել ռետինե խցանով։

Հավաքված ջրածնի մաքրությունը ստուգելու համար պետք է վզին վառված լուցկի բերել։ Եթե ​​բամբակը խուլ է և անաղմուկ, ապա գազը մաքուր է՝ նվազագույն օդային կեղտերով։ Եթե ​​այն բարձր է և սուլում է, ապա այն կեղտոտ է, օտար բաղադրիչների մեծ քանակով:

Օգտագործման ոլորտները

Ջրածինը այրելիս այնքան մեծ քանակությամբ էներգիա (ջերմություն) է արտազատվում, որ այս գազը համարվում է ամենաեկամտաբեր վառելիքը։ Բացի այդ, այն էկոլոգիապես մաքուր է: Այնուամենայնիվ, դրա օգտագործումը այս ոլորտում ներկայումս սահմանափակ է: Դա պայմանավորված է մաքուր ջրածնի սինթեզման վատ մտածված և չլուծված խնդիրներով, որը հարմար կլինի օգտագործել որպես վառելիք ռեակտորներում, շարժիչներում և շարժական սարքերում, ինչպես նաև բնակելի ջեռուցման կաթսաներում:

Ի վերջո, այս գազի ստացման մեթոդները բավականին թանկ են, ուստի նախ անհրաժեշտ է մշակել սինթեզի հատուկ մեթոդ։ Մեկը, որը թույլ կտա ապրանքը ձեռք բերել մեծ ծավալով և նվազագույն գնով:

Կան մի քանի հիմնական ոլորտներ, որոնցում օգտագործվում է մեր դիտարկվող գազը:

1. Քիմիական սինթեզներ. Հիդրոգենացման հիման վրա ստացվում են օճառներ, մարգարիններ, պլաստմասսա։ Ջրածնի մասնակցությամբ սինթեզվում են մեթանոլը և ամոնիակը, ինչպես նաև այլ միացություններ։
2. Սննդի արդյունաբերությունում՝ որպես հավելում E949:
3. Ավիացիոն արդյունաբերություն (հրթիռային շենք, ավիաշինություն):
4. Էներգետիկ արդյունաբերություն.
5. Օդերեւութաբանություն.
6. Էկոլոգիապես մաքուր տեսակի վառելիք։

Ակնհայտ է, որ ջրածինը նույնքան կարևոր է, որքան այն առատ է բնության մեջ: Էլ ավելի մեծ դեր են խաղում նրա կողմից առաջացած տարբեր միացությունները։

Ջրածնի միացություններ

Սրանք ջրածնի ատոմներ պարունակող բարդ նյութեր են։ Նման նյութերի մի քանի հիմնական տեսակներ կան.

1. Ջրածնի հալոգենիդներ. Ընդհանուր բանաձեւը HHal է: Նրանց թվում առանձնահատուկ նշանակություն ունի քլորաջրածինը։ Այն գազ է, որը լուծվում է ջրի մեջ՝ առաջացնելով աղաթթվի լուծույթ։ Այս թթուն լայնորեն կիրառվում է գրեթե բոլոր քիմիական սինթեզներում։ Եվ և՛ օրգանական, և՛ անօրգանական: Ջրածնի քլորիդը միացություն է, որն ունի HCL էմպիրիկ բանաձևը և ամենամեծերից է մեր երկրում տարեկան արտադրության առումով: Ջրածնի հալոգենիդները ներառում են նաև ջրածնի յոդ, ջրածնի ֆտորիդ և ջրածնի բրոմիդ։ Դրանք բոլորը կազմում են համապատասխան թթուներ։
2. Ցնդող Գրեթե բոլորը բավականին թունավոր գազեր են։ Օրինակ՝ ջրածնի սուլֆիդը, մեթանը, սիլանը, ֆոսֆինը և այլն։ Այնուամենայնիվ, դրանք շատ դյուրավառ են:
3. Հիդրիդները մետաղների հետ միացություններ են։ Նրանք պատկանում են աղերի դասին։
4. Հիդրօքսիդներ՝ հիմքեր, թթուներ և ամֆոտերային միացություններ: Նրանց բաղադրությունը պարտադիր կերպով ներառում է ջրածնի ատոմներ, մեկ կամ ավելի: Օրինակ՝ NaOH, K 2, H 2 SO 4 և այլն:
5. Ջրածնի հիդրօքսիդ. Այս միացությունն ավելի հայտնի է որպես ջուր: Ջրածնի օքսիդի մեկ այլ անուն: Էմպիրիկ բանաձեւն այսպիսի տեսք ունի՝ H 2 O.
6. Ջրածնի պերօքսիդ. Սա ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն է, որի բանաձևը H 2 O 2 է:
7. Բազմաթիվ օրգանական միացություններ՝ ածխաջրածիններ, սպիտակուցներ, ճարպեր, լիպիդներ, վիտամիններ, հորմոններ, եթերայուղեր և այլն։

Ակնհայտ է, որ մեր դիտարկած տարրի միացությունների բազմազանությունը շատ մեծ է։ Սա ևս մեկ անգամ հաստատում է նրա բարձր կարևորությունը բնության և մարդու, ինչպես նաև բոլոր կենդանի էակների համար։

լավագույն լուծիչն է

Ինչպես նշվեց վերևում, այս նյութի ընդհանուր անվանումը ջուր է: Բաղկացած է ջրածնի երկու ատոմից և մեկ թթվածնից՝ փոխկապակցված կովալենտային բևեռային կապերով։ Ջրի մոլեկուլը դիպոլ է, որը բացատրում է նրա շատ հատկություններ։ Մասնավորապես այն, որ այն ունիվերսալ լուծիչ է։

Հենց ջրային միջավայրում են տեղի ունենում գրեթե բոլոր քիմիական գործընթացները։ Կենդանի օրգանիզմներում պլաստիկ և էներգետիկ նյութափոխանակության ներքին ռեակցիաները կատարվում են նաև ջրածնի օքսիդի օգնությամբ։

Ջուրը համարվում է մոլորակի ամենակարևոր նյութը։ Հայտնի է, որ ոչ մի կենդանի օրգանիզմ չի կարող ապրել առանց դրա։ Երկրի վրա այն ի վիճակի է գոյություն ունենալ ագրեգացման երեք վիճակներում.

• հեղուկ;
• գազ (գոլորշու);
• պինդ (սառույց):

Կախված ջրածնի իզոտոպից, որը մոլեկուլի մաս է կազմում, կան երեք տեսակի ջուր.

1. Թեթև կամ պրոտիում: 1 զանգվածային թվով իզոտոպ: Բանաձևը H 2 O է: Սա սովորական ձևն է, որն օգտագործում են բոլոր օրգանիզմները:
2. Դեյտերիում կամ ծանր, դրա բանաձևը D 2 O է: Պարունակում է 2 H իզոտոպը:
3. Սուպեր ծանր կամ տրիտիում: Բանաձևը կարծես T 3 O է, իզոտոպը 3 H է:

Մոլորակի վրա թարմ պրոտիումային ջրի պաշարները շատ կարևոր են։ Այն արդեն շատ երկրներում պակասում է։ Խմելու ջուր ստանալու համար աղի ջրի մշակման մեթոդներ են մշակվում։

Ջրածնի պերօքսիդը ունիվերսալ միջոց է

Այս միացությունը, ինչպես նշվեց վերևում, հիանալի օքսիդացնող նյութ է: Այնուամենայնիվ, ուժեղ ներկայացուցիչների դեպքում այն ​​կարող է նաև վարվել որպես կրճատող: Բացի այդ, այն ունի ընդգծված մանրէասպան ազդեցություն։

Այս միացության մեկ այլ անուն է պերօքսիդ: Հենց այս տեսքով է այն օգտագործվում բժշկության մեջ։ Քննարկվող միացության բյուրեղային հիդրատի 3%-անոց լուծույթը բժշկական դեղամիջոց է, որն օգտագործվում է փոքր վերքերի բուժման համար՝ դրանք ախտահանելու համար: Սակայն ապացուցված է, որ այս դեպքում ժամանակի ընթացքում վերքերի լավացումը մեծանում է։

Նաև ջրածնի պերօքսիդը օգտագործվում է հրթիռային վառելիքի մեջ, արդյունաբերության մեջ՝ ախտահանման և սպիտակեցման համար, որպես փրփրացնող նյութ՝ համապատասխան նյութերի արտադրության համար (օրինակ՝ փրփուր): Բացի այդ, պերօքսիդը օգնում է մաքրել ակվարիումները, սպիտակեցնել մազերը և սպիտակեցնել ատամները: Սակայն միևնույն ժամանակ այն վնասում է հյուսվածքներին, հետևաբար այն խորհուրդ չի տրվում մասնագետների կողմից այդ նպատակով։

Ջրածինը գազ է, հենց նա է Պարբերական համակարգում առաջին տեղում։ Բնության մեջ տարածված այս տարրի անվանումը լատիներենից թարգմանաբար նշանակում է «ջուր ծնել»։ Այսպիսով, ջրածնի ի՞նչ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ գիտենք:

Ջրածին: Ընդհանուր տեղեկություններ

Նորմալ պայմաններում ջրածինը չունի համ, հոտ, գույն։

Բրինձ. 1. Ջրածնի բանաձեւը.

Քանի որ ատոմն ունի մեկ էներգետիկ էլեկտրոնային մակարդակ, որը կարող է պարունակել առավելագույնը երկու էլեկտրոն, ապա կայուն վիճակի համար ատոմը կարող է ընդունել կամ մեկ էլեկտրոն (օքսիդացման վիճակ -1) կամ նվիրաբերել մեկ էլեկտրոն (օքսիդացման վիճակ +1), ցույց տալով. հաստատուն վալենտություն I Ահա թե ինչու ջրածին տարրի խորհրդանիշը տեղադրվում է ոչ միայն IA խմբում (I խմբի հիմնական ենթախումբ) ալկալիական մետաղների հետ միասին, այլ նաև VIIA խմբում (VII խմբի հիմնական ենթախումբ) հալոգենների հետ միասին։ Հալոգենի ատոմներին պակասում է նաև մեկ էլեկտրոն՝ արտաքին մակարդակը լրացնելու համար, և նրանք, ինչպես ջրածինը, ոչ մետաղներ են։ Ջրածինը դրական օքսիդացման վիճակ է ցուցաբերում միացություններում, որտեղ այն կապված է ավելի էլեկտրաբացասական ոչ մետաղական տարրերի հետ, և բացասական օքսիդացման վիճակ մետաղների հետ միացություններում:

Բրինձ. 2. Ջրածնի գտնվելու վայրը պարբերական համակարգում.

Ջրածինը ունի երեք իզոտոպ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր անունը՝ պրոտիում, դեյտերիում, տրիտում։ Վերջիններիս քանակը Երկրի վրա չնչին է։

Ջրածնի քիմիական հատկությունները

Պարզ նյութ H 2-ում ատոմների միջև կապն ամուր է (կապման էներգիան 436 կՋ/մոլ է), ուստի մոլեկուլային ջրածնի ակտիվությունը ցածր է։ Նորմալ պայմաններում այն ​​փոխազդում է միայն շատ ակտիվ մետաղների հետ, և միակ ոչ մետաղը, որի հետ ջրածինը փոխազդում է, ֆտորն է.

F 2 + H 2 \u003d 2HF (ջրածնի ֆտորիդ)

Ջրածինը փոխազդում է այլ պարզ (մետաղներ և ոչ մետաղներ) և բարդ (օքսիդներ, անորոշ օրգանական միացություններ) նյութերի հետ կամ ճառագայթման և ջերմաստիճանի բարձրացման կամ կատալիզատորի առկայության դեպքում։

Ջրածինը այրվում է թթվածնում զգալի քանակությամբ ջերմության արտազատմամբ.

2H 2 + O 2 \u003d 2H 2 O

Ջրածնի և թթվածնի խառնուրդը (2 ծավալ ջրածին և 1 ծավալ թթվածին) բռնկվելիս ուժգին պայթում է և այդ պատճառով կոչվում է պայթեցնող գազ։ Ջրածնի հետ աշխատելիս պետք է պահպանվեն անվտանգության կանոնները:

Բրինձ. 3. Պայթուցիկ գազ.

Կատալիզատորների առկայության դեպքում գազը կարող է արձագանքել ազոտի հետ.

3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3

- այս ռեակցիայի միջոցով բարձր ջերմաստիճաններում և ճնշումներում ամոնիակ է ստացվում արդյունաբերության մեջ:

Բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ջրածինը կարողանում է արձագանքել ծծմբի, սելենիի և թելուրի հետ։ իսկ ալկալիական և հողալկալիական մետաղների հետ փոխազդեցության ժամանակ առաջանում են հիդրիդներ՝ 4.3. Ստացված ընդհանուր գնահատականները՝ 152։

Պարզ նյութերի ստացման արդյունաբերական մեթոդները կախված են բնության մեջ համապատասխան տարրի հայտնաբերման ձևից, այսինքն, թե որն է դրա արտադրության հումքը։ Այսպիսով, թթվածինը, որը հասանելի է ազատ վիճակում, ստացվում է ֆիզիկական ճանապարհով՝ հեղուկ օդից մեկուսացման միջոցով։ Գրեթե ամբողջ ջրածինը միացությունների տեսքով է, ուստի այն ստանալու համար կիրառվում են քիմիական մեթոդներ։ Մասնավորապես, կարող են օգտագործվել տարրալուծման ռեակցիաներ: Ջրածնի արտադրության ուղիներից մեկը ջրի քայքայման ռեակցիան է էլեկտրական հոսանքի միջոցով։

Ջրածնի արտադրության հիմնական արդյունաբերական մեթոդը բնական գազի մաս կազմող մեթանի ջրի հետ ռեակցիան է։ Այն իրականացվում է բարձր ջերմաստիճանում (հեշտ է ստուգել, ​​որ երբ մեթանը նույնիսկ եռացող ջրի միջով է անցնում, ռեակցիա չի լինում).

CH 4 + 2H 2 0 \u003d CO 2 + 4H 2 - 165 կՋ

Լաբորատորիայում պարզ նյութեր ստանալու համար ոչ թե պարտադիր բնական հումք են օգտագործում, այլ ընտրվում են այն սկզբնական նյութերը, որոնցից ավելի հեշտ է մեկուսացնել անհրաժեշտ նյութը։ Օրինակ՝ լաբորատորիայում օդից թթվածին չի ստացվում։ Նույնը վերաբերում է ջրածնի արտադրությանը։ Ջրածնի արտադրության լաբորատոր մեթոդներից մեկը, որը երբեմն օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ, ջրի տարրալուծումն է էլեկտրական հոսանքի միջոցով։

Ջրածինը սովորաբար արտադրվում է լաբորատորիայում՝ ցինկը աղաթթվի հետ փոխազդելու միջոցով։

Արդյունաբերության մեջ

1.Աղերի ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզ.

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2.Ջրային գոլորշի անցնելով տաք կոքսի վրամոտավորապես 1000°C:

H 2 O + C ⇄ H 2 + CO

3.Բնական գազից։

Գոլորշի փոխակերպում՝ CH 4 + H 2 O ⇄ CO + 3H 2 (1000 °C) Թթվածնի կատալիտիկ օքսիդացում՝ 2CH 4 + O 2 ⇄ 2CO + 4H 2

4. Ածխաջրածինների ճեղքում և բարեփոխում նավթի վերամշակման գործընթացում:

Լաբորատորիայում

1.Նոսրացած թթուների ազդեցությունը մետաղների վրա:Նման ռեակցիան իրականացնելու համար առավել հաճախ օգտագործվում են ցինկ և աղաթթու.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.Կալցիումի փոխազդեցությունը ջրի հետ.

Ca + 2H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2

3.Հիդրիդների հիդրոլիզ.

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.Ալկալիների ազդեցությունը ցինկի կամ ալյումինի վրա.

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2 Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Էլեկտրոլիզի օգնությամբ։Ալկալիների կամ թթուների ջրային լուծույթների էլեկտրոլիզի ժամանակ կաթոդում ջրածին է արտազատվում, օրինակ.

2H 3 O + + 2e - → H 2 + 2H 2 O

• Բիոռեակտոր ջրածնի արտադրության համար

Ֆիզիկական հատկություններ

Գազային ջրածինը կարող է գոյություն ունենալ երկու ձևով (փոփոխություններ)՝ օրթո- և պարաջրածնի տեսքով:

Օրթաջրածնի մոլեկուլում (mp −259,10 °C, bp −252,56 °C), միջուկային պտույտներն ուղղված են նույն կերպ (զուգահեռ), մինչդեռ պարաջրածինը (mp −259,32 °C, t bp −252,89 °C)՝ հակառակ։ միմյանց (հակ զուգահեռ):

Ջրածնի ալոտրոպ ձևերը կարելի է առանձնացնել հեղուկ ազոտի ջերմաստիճանում ակտիվ ածխածնի վրա կլանման միջոցով: Շատ ցածր ջերմաստիճաններում օրթոհրաջրածնի և պարաջրածնի միջև հավասարակշռությունը գրեթե ամբողջությամբ փոխվում է դեպի վերջինս: 80 Կ-ի դեպքում կողմի հարաբերակցությունը մոտավորապես 1:1 է: Դեզորբացված պարաջրածինը տաքանալիս վերածվում է օրթոհրածնի՝ մինչև սենյակային ջերմաստիճանում հավասարակշռված խառնուրդի ձևավորումը (օրտո-պարբերություն 75:25): Առանց կատալիզատորի փոխակերպումը տեղի է ունենում դանդաղ, ինչը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել առանձին ալոտրոպ ձևերի հատկությունները։ Ջրածնի մոլեկուլը երկատոմիկ է՝ H2: Նորմալ պայմաններում այն ​​անգույն, անհոտ ու անհամ գազ է։ Ջրածինը ամենաթեթև գազն է, որի խտությունը մի քանի անգամ փոքր է օդից։ Ակնհայտ է, որ որքան փոքր է մոլեկուլների զանգվածը, այնքան բարձր է դրանց արագությունը նույն ջերմաստիճանում: Որպես ամենաթեթև, ջրածնի մոլեկուլները շարժվում են ավելի արագ, քան ցանկացած այլ գազի մոլեկուլներ և այդպիսով կարող են ավելի արագ ջերմություն փոխանցել մի մարմնից մյուսը: Դրանից բխում է, որ գազային նյութերի մեջ ամենաբարձր ջերմային հաղորդունակությունն ունի ջրածինը։ Նրա ջերմային հաղորդունակությունը մոտ յոթ անգամ ավելի բարձր է, քան օդինը։

Քիմիական հատկություններ

H2 ջրածնի մոլեկուլները բավականին ուժեղ են, և որպեսզի ջրածինը արձագանքի, պետք է շատ էներգիա ծախսվի. կալցիում, առաջացնելով կալցիումի հիդրիդ՝ Ca + H 2 \u003d CaH 2 և միակ ոչ մետաղով՝ ֆտորով, առաջացնելով ջրածնի ֆտորիդ՝ F 2 + H 2 \u003d 2HF Մետաղների և ոչ մետաղների մեծ մասի հետ ջրածինը արձագանքում է բարձր ջերմաստիճաններում կամ այլ ազդեցությունների տակ, ինչպիսիք են լուսավորությունը: Այն կարող է «խլել» թթվածինը որոշ օքսիդներից, օրինակ՝ CuO + H 2 \u003d Cu + H 2 0 Գրված հավասարումն արտացոլում է վերականգնողական ռեակցիան: Կրճատման ռեակցիաները կոչվում են գործընթացներ, որոնց արդյունքում թթվածինը խլվում է միացությունից; Այն նյութերը, որոնք խլում են թթվածինը, կոչվում են վերականգնող նյութեր (նրանք իրենք են օքսիդանում): Այնուհետև կտրվի «օքսիդացում» և «վերականգնում» հասկացությունների մեկ այլ սահմանում: Եվ այս սահմանումը, պատմականորեն առաջինը, պահպանում է իր նշանակությունը ներկա ժամանակներում, հատկապես օրգանական քիմիայում: Կրճատման ռեակցիան հակադրվում է օքսիդացման ռեակցիային։ Այս երկու ռեակցիաները միշտ ընթանում են միաժամանակ որպես մեկ պրոցես. երբ մի նյութը օքսիդանում է (նվազեցնում), մյուսն անպայմանորեն կրճատվում է (օքսիդանում) միաժամանակ։

N 2 + 3H 2 → 2 NH 3

Ձևեր հալոգեններով ջրածնի հալոգենիդներ:

F 2 + H 2 → 2 HF, ռեակցիան ընթանում է պայթյունով մթության մեջ և ցանկացած ջերմաստիճանում, Cl 2 + H 2 → 2 HCl, ռեակցիան ընթանում է պայթյունով, միայն լույսի ներքո։

Այն փոխազդում է մուրի հետ ուժեղ տաքացման ժամանակ.

C + 2H 2 → CH 4

Փոխազդեցություն ալկալային և հողալկալիական մետաղների հետ

Ջրածինը ձևավորվում է ակտիվ մետաղներով հիդրիդներ:

Na + H 2 → 2 NaH Ca + H 2 → CaH 2 Mg + H 2 → MgH 2

հիդրիդներ- աղի, պինդ նյութեր, հեշտությամբ հիդրոլիզվող.

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

Փոխազդեցություն մետաղների օքսիդների հետ (սովորաբար d-տարրեր)

Օքսիդները վերածվում են մետաղների.

CuO + H 2 → Cu + H 2 O Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2 Fe + 3H 2 O WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Օրգանական միացությունների հիդրոգենացում

Ջրածնի ազդեցության տակ չհագեցած ածխաջրածինների վրա նիկելի կատալիզատորի և բարձր ջերմաստիճանի առկայության դեպքում ռեակցիան տեղի է ունենում. հիդրոգենացում:

CH 2 \u003d CH 2 + H 2 → CH 3 -CH 3

Ջրածինը ալդեհիդները վերածում է սպիրտների.

CH 3 CHO + H 2 → C 2 H 5 OH:

Ջրածնի երկրաքիմիա

Ջրածինը տիեզերքի հիմնական շինանյութն է։ Այն ամենատարածված տարրն է, և բոլոր տարրերը առաջանում են նրանից ջերմամիջուկային և միջուկային ռեակցիաների արդյունքում։

Ազատ ջրածինը H2-ը համեմատաբար հազվադեպ է երկրային գազերում, սակայն ջրի տեսքով այն բացառիկ կարևոր դեր է խաղում երկրաքիմիական գործընթացներում:

Ջրածինը հանքանյութերում կարող է առկա լինել ամոնիումի իոնի, հիդրօքսիլ իոնի և բյուրեղային ջրի տեսքով։

Մթնոլորտում ջրածինը շարունակաբար արտադրվում է արեգակնային ճառագայթման միջոցով ջրի քայքայման արդյունքում։ Այն գաղթում է դեպի վերին մթնոլորտ և փախչում տիեզերք։

Դիմում

• Ջրածնի էներգիա

Ատոմային ջրածինը օգտագործվում է ատոմային ջրածնի եռակցման համար:

Սննդի արդյունաբերության մեջ ջրածինը գրանցված է որպես սննդային հավելում։ E949որպես փաթեթավորման գազ։

Շրջանառության առանձնահատկությունները

Ջրածինը օդի հետ խառնվելիս առաջանում է պայթուցիկ խառնուրդ՝ այսպես կոչված, պայթեցնող գազ։ Այս գազը առավել պայթյունավտանգ է, երբ ջրածնի և թթվածնի ծավալային հարաբերակցությունը 2:1 է, կամ ջրածինը և օդը մոտավորապես 2:5 են, քանի որ օդը պարունակում է մոտավորապես 21% թթվածին: Ջրածինը նույնպես դյուրավառ է։ Հեղուկ ջրածինը կարող է ուժեղ ցրտահարության պատճառ դառնալ, եթե այն շփվի մաշկի հետ:

Ջրածնի պայթուցիկ կոնցենտրացիաները թթվածնի հետ տեղի են ունենում 4% -ից մինչև 96% ծավալով: Օդի հետ խառնելիս 4%-ից մինչև 75 (74)% ծավալով:

Ջրածնի օգտագործումը

Քիմիական արդյունաբերության մեջ ջրածինը օգտագործվում է ամոնիակի, օճառի և պլաստիկի արտադրության մեջ։ Սննդի արդյունաբերության մեջ մարգարինը պատրաստվում է հեղուկ բուսական յուղերից՝ օգտագործելով ջրածինը։ Ջրածինը շատ թեթև է և միշտ օդ է բարձրանում։ Ժամանակին օդանավերն ու օդապարիկները լցված էին ջրածնով։ Բայց 30-ական թթ. 20 րդ դար մի քանի սարսափելի վթարներ են տեղի ունեցել, երբ օդանավերը պայթել և այրվել են։ Մեր օրերում օդանավերը լցված են հելիում գազով։ Ջրածինը օգտագործվում է նաև որպես հրթիռային վառելիք։ Մի օր ջրածինը կարող է լայնորեն օգտագործվել որպես ավտոմեքենաների և բեռնատարների վառելիք: Ջրածնային շարժիչները չեն աղտոտում շրջակա միջավայրը և արտանետում են միայն ջրային գոլորշիներ (սակայն, ջրածնի արտադրությունն ինքնին հանգեցնում է շրջակա միջավայրի որոշակի աղտոտման): Մեր Արեգակը հիմնականում կազմված է ջրածնից։ Արեգակնային ջերմությունն ու լույսը ջրածնի միջուկների միաձուլման ժամանակ միջուկային էներգիայի արտազատման արդյունք են։

Ջրածնի օգտագործումը որպես վառելիք (տնտեսական արդյունավետություն)

Որպես վառելիք օգտագործվող նյութերի ամենակարևոր բնութագիրը դրանց այրման ջերմությունն է։ Ընդհանուր քիմիայի կուրսից հայտնի է, որ թթվածնի հետ ջրածնի փոխազդեցության ռեակցիան տեղի է ունենում ջերմության արտանետմամբ։ Եթե ​​ստանդարտ պայմաններում վերցնենք 1 մոլ H 2 (2 գ) և 0,5 մոլ O 2 (16 գ) և գրգռենք ռեակցիան, ապա ըստ հավասարման.

H 2 + 0,5 O 2 \u003d H 2 O

ռեակցիայի ավարտից հետո ձևավորվում է 1 մոլ H 2 O (18 գ) 285,8 կՋ/մոլ էներգիայի արտանետմամբ (համեմատության համար՝ ացետիլենի այրման ջերմությունը 1300 կՋ/մոլ է, պրոպանը՝ 2200 կՋ/մոլ) . 1 մ³ ջրածինը կշռում է 89,8 գ (44,9 մոլ): Ուստի 1 մ³ ջրածին ստանալու համար կծախսվի 12832,4 կՋ էներգիա։ Հաշվի առնելով այն, որ 1 կՎտժ = 3600 կՋ, ստանում ենք 3,56 կՎտժ էլեկտրաէներգիա։ Իմանալով 1 կՎտ/ժ էլեկտրաէներգիայի սակագինը և 1 մ³ գազի արժեքը՝ կարող ենք եզրակացնել, որ նպատակահարմար է անցնել ջրածնային վառելիքի։

Օրինակ, փորձնական 3-րդ սերնդի Honda FCX մոդելը 156 լիտրանոց ջրածնի բաքով (պարունակում է 3,12 կգ ջրածին 25 ՄՊա ճնշման դեպքում) անցնում է 355 կմ։ Համապատասխանաբար 3,12 կգ H2-ից ստացվում է 123,8 կՎտժ։ 100 կմ-ի վրա էներգիայի սպառումը կկազմի 36,97 կՎտժ։ Իմանալով էլեկտրաէներգիայի արժեքը, գազի կամ բենզինի արժեքը, դրանց սպառումը մեքենայի համար 100 կմ-ում, հեշտ է հաշվարկել մեքենաները ջրածնային վառելիքի անցնելու բացասական տնտեսական ազդեցությունը: Ենթադրենք (Ռուսաստան 2008 թ.) 10 ցենտը մեկ կՎտժ էլեկտրաէներգիայի դիմաց բերում է նրան, որ 1 մ³ ջրածինը բերում է 35,6 ցենտ գնի, իսկ ջրի քայքայման 40-45 ցենտների արդյունավետությունը հաշվի առնելով՝ նույնքան կՎտժ. բենզինի այրումից մանրածախ գներով արժե 12832,4 կՋ/42000 կՋ/0,7 կգ/լ*80 ցենտ/լ=34 ցենտ, իսկ ջրածնի համար մենք հաշվարկել ենք իդեալական տարբերակը՝ առանց հաշվի առնելու փոխադրումները, սարքավորումների մաշվածությունը և այլն։ Մեթանի համար՝ այրման էներգիան մոտ 39 ՄՋ/մ³-ի համար, արդյունքը կլինի երկու-չորս անգամ ցածր գնի տարբերության պատճառով (1 մ³ Ուկրաինայի համար արժե $179, իսկ Եվրոպայի համար $350): Այսինքն՝ մեթանի համարժեք քանակությունը կարժենա 10-20 ցենտ։

Սակայն չպետք է մոռանալ, որ երբ մենք այրում ենք ջրածինը, ստանում ենք մաքուր ջուր, որից այն արդյունահանվել է։ Այսինքն՝ մենք ունենք վերականգնվող պահեստապետէներգիա՝ առանց շրջակա միջավայրին վնաս պատճառելու, ի տարբերություն գազի կամ բենզինի, որոնք էներգիայի հիմնական աղբյուրներն են։

Php 377 տողում Զգուշացում. պահանջվում է (http://www..php). չհաջողվեց բացել հոսքը. համապատասխան փաթաթան չի գտնվել /hsphere/local/home/winexins/site/tab/vodorod.php տողում 377 Fatal Սխալ՝ պահանջ (). Չհաջողվեց բացել, պահանջվում է «http://www..php» (include_path="..php 377 տողում