Химические свойства водорода

Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

H2 = 2H — 432 кДж Поэтому при обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например, с кальцием, образуя гидрид кальция:

Ca + H2 >CaH2.

и с единственным неметаллом — фтором, образуя фтороводород:

F2 + H2 >2HF.

С большинством же металлов и неметаллов водород реагирует при повышенной температуре или при другом воздействии, например, при освещении:

O2 + 2H2 >2H2O.

Он может «отнимать» кислород от некоторых оксидов, например:

CuO + H2 >Cu + H2O.

Записанное уравнение отражает восстановительные свойства водорода.

N2 + 3H2 >2NH3.

С галогенами образует галогеноводороды:

H2 + F2 >2HF,.

реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,.

H2 + Cl2 >2HCl,.

реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

C + 2H2 >CH4.

Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами При взаимодействии с активными металлами водород образует гидриды:

2Na + H2 >2NaH.

Ca + H2 >CaH2.

Mg + H2 >MgH2.

Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:

CaH2 + 2H2O >Ca (OH)2 + 2H2 ^.

Взаимодействие с оксидами металлов (как правило, d-элементов) Оксиды восстанавливаются до металлов:

CoO + H2 >Co + H2O Fe2O3 + 3H2 >2Fe + 3H2O.

WO3 + 3H2 >W + 3H2O.

Применение водорода Атомарный водород используется для атомно-водородной сварки.

Химическая промышленность Применяется при производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс.

Пищевая промышленность Используется в производстве маргарина из жидких растительных масел.

Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ, класс «Прочие»). Входит в список пищевых добавок, допустимых к применению в пищевой промышленности Российской Федерации в качестве вспомогательного средства для производства пищевой продукции.

Авиационная промышленность Водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, в ходе которых дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую стоимость.

Метеорология Используется в метеорологии для заполнения шаро-пилотных оболочек.

Топливо Водород используют в качестве ракетного топлива.

Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водород в ДВС меньше загрязняет окружающую среду локально (использование водорода в этом качестве затрудняет низкая эффективность его получения и сопряжённых дополнительных расходов на его сжатие, транспортировку), но так же, как и бензиновые/дизельные аналоги, потребляет и деградирует моторное масло и все остальные неэкологичные материалы, присущие двигателям внутреннего сгорания. В смысле экологии электромобили значительно лучше, перспективен также двигатель Стирлинга.

В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.

Электроэнергетика Водород применяется для охлаждения мощных электрических генераторов.