водород

ВОДОРОД (лат. Hydrogenium, от греч. hydor - вода и gennao - рождаю), Н,- первый элемент периодич. системы элементов, ат. номер 1, ат. масса 1,00794. В природе встречаются 3 изотопа: стабильные протий ¹H (99,985%) и дейтерий D, или ²H (0,015%), и -радиоактивный тритий T, или ³H (в ничтожных кол-вах, Т_1/2=12,43 года). Искусственно получен крайне неустойчивый ⁴H. В земной коре на долю В. приходится 1% по массе (16 ат. %), атм. содержание В. менее 10^-4%(по объёму), а во Вселенной В.- самый распространённый элемент. Конфигурация электронной оболочки атома В. 1s¹, энергия ионизации 13,598 эВ. Ковалентный радиус атома H 0,028 нм, радиус иона Н^- 0,136 нм. Значение электроотрицательности 2,1.

Молекула В. двухатомна (H₂), межъядерное расстояние 0,084142 нм, энергия диссоциации высока и при 0 К составляет 432,07 кДж/моль, поэтому диссоциация H₂ становится заметной только при высоких темп-pax (степень диссоциации 0,0013 при 2000 ⁰C и 0,95 при 5000 ⁰C). В зависимости от взаимной ориентации ядерных спинов существуют 2 состояния молекулярного В.- орто-водород (параллельные спины) и пара-водород (антипараллельные спины), различающиеся по физ. свойствам и содержащиеся обычно в отношении 3:1. При понижении темп-ры содержание пара-водорода растёт и при 0 К составляет 100 %.

При обычных условиях В.- бесцветный газ, t_пл=-259,19 ⁰C, t_кип=-252,77 ⁰C, плотность газообразного В. (при нормальных условиях) 0,08988 кг/м³, жидкого (23,1 К) 67,2 кг/м³, твёрдого (13 К) 76 кг/м³; критич. темп-ра -240 ⁰C, давление 1,296 MПa (12,8 атм), плотность 31,2 к/гм³. Вязкость (15 ⁰C, 101,33 кПа) 8,7 мкПа*с. Из всех газов В. обладает наивысшей теплопроводностью - 0,168 Вт/(м*К) (при нормальных условиях). Уд. теплоёмкости (0-200 ⁰C): с_р=14,21 кДж/(кг*К), с_V=10,12 кДж/(кг*К). Теплота плавления 58,2 кДж/кг, теплота кипения 450 кДж/кг. В воде В. мало растворим (0,0182 мл/г при 20° и 101,33 кПа), хорошо растворим в палладии (до 850 объёмов В. на 1 объём Pd), никеле, платине и др. металлах; диффундирует через мн. металлы, в частности через сталь.

При комнатной темп-ре и давлении 5,7 ГПа В. образует молекулярный кристалл. При дальнейшем повышении давления прочность связи в молекулах H₂ ослабевает и при сверхвысоких давлениях водород станет одноатомным кристаллом, к-рый должен обладать металлич. свойствами. Имеются сообщения о переходе твёрдого В. при низких темп-рах (ок. 4 К) и сверхвысоких давлениях в металлич. состояние.

В хим. соединениях проявляет степени окисления +1 и реже -1. При обычных условиях химически малоактивен, но при нагревании способен реагировать со мн. веществами. Важное значение имеет реакция H₂ с оксидом углерода (II) СО, при к-рой в зависимости от темп-ры, давления и катализатора получаются разл. органич. соединения. В. широко применяется в хим. синтезах, используется при заполнении шаров-зондов и т. п., при сварке и резке металлов. Дейтерию и тритию отводят важную роль в осуществлении управляемого термоядерного синтеза. С. С. Бердоносов.

   <<      Предметный указатель      >>