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, Т1/2=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 температуры содержание пара-водорода растёт
и при 0 К составляет 100 %.
При обычных условиях В.-
бесцветный газ, tпл=-259,19 0C, tкип=-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. температура -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): ср=14,21
кДж/(кг*К), сV=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 температуре 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 температурах (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 температуры, 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.
|
|
 |
