Cos'è l'idrogeno? Proprietà e valore

L'elemento chimico più comune nell'universo è l'idrogeno. Questo è un tipo di punto di partenza, perché nella tavola periodica il suo numero atomico è uguale a uno. L'umanità spera di poter imparare di più su di esso come uno dei veicoli più possibili in futuro. L'idrogeno è l'elemento più semplice, più semplice, più comune, ce n'è molto ovunque: il settantacinque per cento della massa totale di una sostanza. È in ogni stella, specialmente un sacco di idrogeno nei giganti gassosi. Il suo ruolo nelle reazioni di sintesi stellare è fondamentale. Senza idrogeno, non c'è acqua, il che significa che non c'è vita. Tutti ricordano che una molecola d'acqua contiene un atomo di ossigeno e due atomi in esso sono idrogeno. Questa è la formula ben nota di H ₂ O.

Come lo usiamo

L'idrogeno fu scoperto nel 1766 da Henry Cavendish quando analizzò la reazione di ossidazione del metallo. Dopo diversi anni di osservazioni, si è reso conto che nel processo di combustione dell'idrogeno si forma acqua. In precedenza, gli scienziati identificavano questo elemento, ma non lo consideravano indipendente. Nel 1783, all'idrogeno venne dato il nome di idrogeno (in greco, "idro" è acqua, e "gene" è quello di dare alla luce). L'elemento che genera acqua è l'idrogeno. Questo è un gas la cui formula molecolare è H ₂ . Se la temperatura è vicina alla temperatura ambiente e la pressione è normale, questo elemento è impercettibile. L'idrogeno non riesce nemmeno a catturare i sensi umani: è privo di gusto, non ha colore né odore. Ma sotto pressione e ad una temperatura di -252,87 C (molto freddo!), Questo gas si liquefa. Quindi è immagazzinato, perché sotto forma di gas occupa molto più spazio. È l'idrogeno liquido che viene usato come combustibile per razzi.

L'idrogeno può diventare solido, metallico, ma per fare questo è necessaria una pressione molto elevata, e questo è ciò che stanno facendo gli scienziati, i fisici e i chimici più importanti. Questo elemento serve già come combustibile alternativo per il trasporto. La sua applicazione è simile a come funziona un motore a combustione interna: quando l'idrogeno viene bruciato, viene rilasciata molta della sua energia chimica. Anche un metodo per creare una cella a combustibile basata su di esso è stato praticamente sviluppato: quando combinato con l'ossigeno, si verifica una reazione e attraverso questa acqua ed elettricità si formano. Forse, presto il trasporto "cambierà", anziché la benzina, fino all'idrogeno: la massa delle case automobilistiche è interessata a creare materiali combustibili alternativi e ci sono dei successi. Ma il motore puramente a idrogeno è ancora in prospettiva, ci sono molte difficoltà. Tuttavia, i vantaggi sono tali che la creazione di un serbatoio di carburante con idrogeno solido è in pieno svolgimento e gli scienziati e gli ingegneri non si ritireranno.

Informazioni di base

Idrogeno (lat.) - l'idrogeno, il primo numero ordinale nella tavola periodica, è designato N. L'atomo di idrogeno ha una massa di 1.0079, è un gas che in condizioni normali non ha né sapore, né odore, né colore. I chimici del XVI secolo descrissero un certo gas combustibile, denotandolo in modi diversi. Ma si è rivelato tutto nelle stesse condizioni - quando il metallo è esposto all'acido. L'idrogeno, anche da Cavendish stesso, è stato chiamato semplicemente "aria combustibile" per molti anni. Fu solo nel 1783 che Lavoisier dimostrò che l'acqua ha una composizione complessa, attraverso la sintesi e l'analisi, e quattro anni dopo ha anche dato al "gas combustibile" il suo nome moderno. La radice di questa parola composta è ampiamente utilizzata quando è necessario denominare composti dell'idrogeno e qualsiasi processo a cui partecipa. Ad esempio, idrogenazione, idruro e simili. Un nome russo proposto nel 1824 M. Solovyov.

In natura, la distribuzione di questo elemento non ha eguali. La sua massa nella litosfera e nell'idrosfera della crosta terrestre è l'uno percento, ma gli atomi di idrogeno sono fino al sedici percento. L'acqua è più comune sulla Terra e l'11,19% in massa è idrogeno. È anche presente in quasi tutti i composti che compongono petrolio, carbone, tutti i gas naturali e argilla. C'è idrogeno in tutti gli organismi di piante e animali - nella composizione di proteine, grassi, acidi nucleici, carboidrati e così via. Lo stato libero dell'idrogeno non è tipico e quasi non si verifica - è molto piccolo nei gas naturali e vulcanici. Quantità di idrogeno assolutamente insignificante nell'atmosfera - 0,0001%, per il numero di atomi. Ma l'intero flusso di protoni rappresenta l'idrogeno nello spazio vicino alla Terra, consiste nella cintura di radiazione interna del nostro pianeta.

spazio

Nello spazio, nessun elemento si verifica tanto spesso quanto l'idrogeno. Il volume di idrogeno nella composizione degli elementi del Sole è più della metà della sua massa. La maggior parte delle stelle forma idrogeno, che è sotto forma di plasma. La parte principale dei diversi gas di nebulose e mezzi interstellari comprende anche l'idrogeno. È presente nelle comete, nell'atmosfera di un certo numero di pianeti. Naturalmente, non in forma pura, - come H ₂ libero, quindi come metano CH ₄ , quindi come ammoniaca NH ₃ , anche come acqua H ₂ O. Molto spesso ci sono i radicali CH, NH, SiN, OH, PH e simili. Come flusso protonico, l'idrogeno fa parte della radiazione solare corpuscolare e dei raggi cosmici.

Nell'idrogeno ordinario, una miscela di due isotopi stabili è l'idrogeno leggero (o protium ¹ H) e l'idrogeno pesante (o deuterio - ² H o D). Vi sono altri isotopi: tritio radioattivo - ³ N o T, altrimenti - idrogeno super pesante. È anche un 4N molto instabile. In natura, il composto di idrogeno contiene isotopi in tali proporzioni: ci sono 6800 atomi di protium per atomo di deuterio. Il trizio si forma nell'atmosfera dall'azoto, che è influenzato dai neutroni dei raggi cosmici, ma trascurabile. Qual è il numero di massa degli isotopi? La figura indica che il nucleo del protium è con un solo protone, e per il deuterio non c'è solo un protone nel nucleo atomico, ma anche un neutrone. Il trizio ha due neutroni nel nucleo di un protone. Ma ⁴ N contiene tre neutroni per protone. Pertanto, le proprietà fisiche e le proprietà chimiche degli isotopi di idrogeno sono molto diverse rispetto agli isotopi di tutti gli altri elementi: una differenza di massa molto ampia.

Struttura e proprietà fisiche

Per struttura, l'atomo di idrogeno è il più semplice rispetto a tutti gli altri elementi: un nucleo - un elettrone. Il potenziale di ionizzazione è l'energia di legame del nucleo con un elettrone - 13,595 elettronvolt (eV). È a causa della semplicità di questa struttura che l'atomo di idrogeno è conveniente come modello nella meccanica quantistica, quando è necessario calcolare i livelli di energia di atomi più complessi. Nella molecola di H ₂ - due atomi che sono collegati da un legame covalente chimico. L'energia di decadimento è molto alta. L'idrogeno atomico può essere formato in reazioni chimiche come lo zinco e l'acido cloridrico. Tuttavia, l'interazione con l'idrogeno praticamente non si verifica - lo stato atomico dell'idrogeno è molto breve, gli atomi si ricombinano immediatamente in molecole di H ₂ .

Da un punto di vista fisico, l'idrogeno è la più leggera di tutte le sostanze conosciute - più di quattordici volte più leggera dell'aria (ricordiamo i palloncini volanti in vacanza - hanno solo idrogeno all'interno). Tuttavia, può bollire, liquefare, sciogliere, indurire e solo l'elio bolle e si scioglie a temperature più basse. È difficile liquefare, è necessaria una temperatura inferiore a -240 gradi Celsius. Ma ha una conducibilità termica molto alta. Quasi non si dissolve in acqua, ma c'è una bella interazione con l'idrogeno dei metalli - si dissolve in quasi tutti, meglio di tutti, in palladio (ottocentocinquanta volumi sono consumati per un volume di idrogeno). L'idrogeno liquido è leggero e fluido e, una volta disciolto nei metalli, distrugge spesso le leghe dovute all'interazione con il carbonio (acciaio, ad esempio), la diffusione e la decarbonizzazione.

Proprietà chimiche

Nei composti per la maggior parte, l'idrogeno mostra stato di ossidazione (valenza) +1, come sodio e altri metalli alcalini. È considerato come la loro controparte, che è a capo del primo gruppo del sistema di Mendeleev. Ma lo ione idrogeno negli idruri metallici è caricato negativamente, con uno stato di ossidazione di -1. Questo elemento è anche vicino agli alogeni, che sono persino in grado di sostituirlo in composti organici. Pertanto, l'idrogeno può essere attribuito al settimo gruppo del sistema periodico. In condizioni normali, le molecole di idrogeno non differiscono nell'attività, combinandosi solo con i non-metalli più attivi: buoni con il fluoro e, se la luce, con il cloro. Ma una volta riscaldato, l'idrogeno diventa diverso - reagisce con molti elementi. Rispetto all'idrogeno atomico molecolare, è molto chimicamente attivo, quindi l'acqua si forma in connessione con l'ossigeno e l'energia e il calore vengono rilasciati simultaneamente. A temperatura ambiente, questa reazione è molto lenta, ma quando viene riscaldata a più di cinquecentocinquanta gradi, si ottiene un'esplosione.

L'idrogeno è usato per ridurre i metalli, perché prende l'ossigeno dai loro ossidi. Con il fluoro, l'idrogeno forma un'esplosione anche al buio e a meno duecentocinquantadue gradi Celsius. Il cloro e il bromo eccitano l'idrogeno solo se riscaldato o illuminato e lo iodio solo quando riscaldato. L'idrogeno con l'azoto forma l'ammoniaca (la maggior parte dei fertilizzanti viene prodotta in questo modo). Quando riscaldato, interagisce molto attivamente con lo zolfo, e si scopre idrogeno solforato. Con tellurio e selenio, è difficile provocare la reazione dell'idrogeno, e con il carbonio puro la reazione avviene a temperature molto elevate e si ottiene metano. C monossido di carbonio l'idrogeno si forma in modo diverso composti organici pressione, temperatura, catalizzatori e tutto ciò ha una grande importanza pratica qui. E in generale, il ruolo dell'idrogeno, così come i suoi composti, è eccezionalmente grande, poiché conferisce proprietà acide agli acidi protonici. Con molti elementi si forma un legame idrogeno che influenza le proprietà di composti sia inorganici che organici.

Preparazione e uso

L'idrogeno è ottenuto su scala industriale dai gas naturali - combustibili, gas di cokeria e gas di petrolio. Può anche essere ottenuto per elettrolisi dove l'elettricità non è troppo costosa. Tuttavia, il metodo più importante per produrre idrogeno è l'interazione catalitica di idrocarburi, principalmente metano, con vapore acqueo, quando si ottiene la conversione. Anche ampiamente usato e il metodo di ossidazione di idrocarburi con ossigeno. La produzione di idrogeno da gas naturale è il modo più economico. Gli altri due - l'uso di gas di cokeria e gas raffinato - l'idrogeno viene rilasciato quando i restanti componenti vengono liquefatti. Sono più facilmente suscettibili alla liquefazione, e per l'idrogeno, come ricordiamo, hai bisogno di -252 gradi.

Il perossido di idrogeno è molto popolare in uso. Il trattamento con questa soluzione è usato molto spesso. La formula molecolare di H ₂ O _{2 è} improbabile che venga chiamata da tutti quei milioni di persone che vogliono essere bionde e alleggerire i capelli, così come coloro che amano la pulizia in cucina. Anche quelli che trattano i graffi da un gioco con un gattino, il più delle volte non si rendono conto che usano il trattamento con l'idrogeno. Ma tutti conoscono la storia: dal 1852 l'idrogeno è stato a lungo utilizzato nell'aeronautica. Il dirigibile, inventato da Henry Giffard, era basato sull'idrogeno. Si chiamavano zeppelin. Gli Zeppelin furono costretti a lasciare il cielo dal rapido sviluppo della costruzione di aerei. Nel 1937, un grave incidente si è verificato quando è bruciato. il dirigibile "Hindenburg". Dopo questo incidente, gli zeppelin non furono mai più usati. Ma alla fine del diciottesimo secolo la diffusione di palloncini pieni di idrogeno era molto diffusa. Oltre alla produzione di ammoniaca, oggi è necessario produrre idrogeno alcool metilico e altri alcoli, benzina, combustibili liquidi pesanti idrogenati e combustibili solidi. Non fare a meno dell'idrogeno durante la saldatura, quando si tagliano i metalli: può essere ossigeno-idrogeno e atomico-idrogeno. E trizio e deuterio danno vita all'energia atomica. Questo, come ricordiamo, isotopi di idrogeno.

Neumyvakin

L'idrogeno come elemento chimico è così buono che non può non avere i propri fan. Ivan Pavlovich Neumyvakin - MD, professore, vincitore del premio statale e molti altri titoli e riconoscimenti, tra questi. Come medico della medicina tradizionale, è nominato miglior guaritore popolare in Russia. È stato lui a sviluppare molti metodi e principi per fornire assistenza medica agli astronauti che sono in fuga. È stato lui a creare un ospedale unico: un ospedale a bordo di una nave spaziale. Allo stesso tempo era il coordinatore statale della direzione della medicina estetica. Cosmo e cosmetici. La sua passione per l'idrogeno non è mirata a fare un sacco di soldi, come avviene ora nella medicina domestica, ma al contrario - insegnare alle persone a curare qualsiasi cosa letteralmente per mezzo di penny, senza ulteriori visite alle farmacie.

Promuove il trattamento con un farmaco che è letteralmente presente in ogni casa. Questo è perossido di idrogeno. Neumyvakin può essere criticato quanto vuole, continuerà a insistere da solo: sì, infatti, tutto può essere curato con perossido di idrogeno, perché nutre le cellule interne del corpo con ossigeno, distrugge le tossine, normalizza l'equilibrio acido e alcalino, e quindi rigenera i tessuti, ringiovanisce tutti un organismo. Nessuno ha ancora visto il perossido di idrogeno indurito, né tanto meno esaminato, ma Neumyvakin afferma che usando questo strumento è possibile eliminare completamente malattie virali, batteriche e fungine, prevenire lo sviluppo di tumori e aterosclerosi, sconfiggere la depressione, ringiovanire il corpo e non ammalarsi mai Raffreddori e raffreddori.

panacea

Ivan Pavlovich è sicuro che con l'uso corretto di questo farmaco semplicissimo e con l'osservanza di tutte le semplici istruzioni, molte malattie possono essere superate, comprese quelle molto gravi. La loro lista è enorme: da malattia parodontale e tonsillite a infarto miocardico, ictus e diabete. Tali inezie come l'antrite o l'osteocondrosi volano via dalle prime sedute di trattamento. Perfino i tumori del cancro si spaventano e scappano dal perossido di idrogeno, poiché il sistema immunitario viene stimolato, vengono attivate la vita del corpo e la sua protezione.

Anche i bambini possono essere trattati in questo modo, tranne che per le donne incinte è meglio astenersi dall'utilizzare il perossido di idrogeno. Questo metodo non è raccomandato per le persone con organi trapiantati a causa della possibile incompatibilità dei tessuti. Il dosaggio deve essere rigorosamente osservato: da una goccia a dieci, aggiungendone uno ogni giorno. Tre volte al giorno (trenta gocce di una soluzione al tre per cento di perossido di idrogeno al giorno, wow!) Mezz'ora prima dei pasti. È possibile inserire la soluzione per via endovenosa e sotto la supervisione di un medico. A volte il perossido di idrogeno viene combinato per un effetto più efficace con altri farmaci. All'interno la soluzione viene utilizzata solo in forma diluita - con acqua pulita.

esternamente

Comprime e risciacquo prima della creazione del professor Neumyvakin, i suoi metodi erano molto popolari. Tutti sanno che, proprio come le compresse di alcol, non è possibile utilizzare il perossido di idrogeno nella sua forma pura, perché si ottengono tessuti bruciati, ma le lesioni da verruche o funghi sono macchiate localmente e con una soluzione forte - fino al quindici percento.

Con eruzioni cutanee, il mal di testa crea anche procedure in cui è coinvolto il perossido di idrogeno. Comprimere dovrebbe essere fatto con un panno di cotone immerso in una soluzione di due cucchiaini da tre per cento di perossido di idrogeno e cinquanta milligrammi di acqua pura. Coprire con un panno e avvolgere con lana o un asciugamano. La durata dell'impacco va da un quarto d'ora a un'ora e mezza al mattino e alla sera fino al recupero.

Opinione dei medici

Le opinioni sono divise, non tutti sono affascinati dalle proprietà del perossido di idrogeno, inoltre, non solo non sono fidati, vengono derisi. Ci sono tra i medici e coloro che hanno sostenuto Neumyvakin e hanno persino raccolto lo sviluppo della sua teoria, ma sono una minoranza. La maggior parte dei medici ritiene che tale trattamento non sia solo inefficace, ma spesso disastroso.

Infatti, non esiste ufficialmente un singolo caso provato in cui il paziente sarebbe stato curato con perossido di idrogeno. Allo stesso tempo non ci sono informazioni sul deterioramento della salute in relazione all'uso di questo metodo. Ma il tempo prezioso è perso, e una persona che ha ricevuto una delle malattie più gravi e ha completamente fatto affidamento sulla panacea di Neumyvakin rischia di essere in ritardo all'inizio del suo attuale trattamento tradizionale.