Водород
Другие рефераты
еферат
По химии
На тему
Выполнила ученица 11 класса Г
Средней школы № 64
Серазетдинова Диана(
Под руководством учителя химии
Захаровой Л.С.
Казань 2001г.
План:
1. Введение.
2. Водород. Положение элемента в периодической системе Д.И. Менделеева.
3. Водород в природе.
4. Получение водорода.
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
6. Водород и Вселенная.
7. Список использованной литературы.
1.Введение.
Водород (Hudrogenium) был открыт в первой половине XVI века немецким
врачом и естествоиспытателем Парацельсом. В 1776 г. Кавендиш (Англия)
установил его свойства и указал отличия от других газов. Водород имеет три
изотопа: протий №Н, дейтерий ІН или D, тритий іН или Т. Их массовые числа
равны 1, 2 и 3. Протий и дейтерий стабильны, тритий – радиоактивен (период
полураспада 12,5 лет). В природных соединениях дейтерий и протий в среднем
содержатся в отношении 1:6800 (по числу атомов). Тритий в природе находится
в ничтожно малых количествах.
Ядро атома водорода №Н содержит один протон. Ядро дейтерия и трития
включают не только протон, но и один, два нейтрона. Молекула водорода
состоит из двух атомов. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и
молекулу водорода:
Энергия ионизации атома, эВ
13,60
Сродство атома к электрону, эВ
0,75
Относительная электроотрицательность
2,1
Радиус атома, нм
0,046
Межъядерное расстояние в молекуле, нм
0,0741
Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25єС 436,1
2. Водород. Положение водорода в периодической таблице Д.И. Менделеева.
В самом конце XVIII и в начале XIХ века химия вступила в период
установления количественных закономерностей: в 1803 году был сформулирован
закон кратных отношений (вещества реагируют между собой в весовых
отношениях, кратных химическим эквивалентам), а в 1814 году опубликована
первая в истории химической науки таблица относительных атомных весов
элементов. В этой таблице на первом месте оказался водород, а атомные массы
других элементов выражались числами, близкими к целым.
Особое положение, которое с самого начала занял водород, не могло не
привлечь внимания ученых, и в 1841 году химики смогли ознакомиться с
теорией Уильяма Праута, развившего теорию Древнегреческих философов о
единстве мира и предположившего, что все элементы образованы из водорода
как из самого легкого элемента. Прауту возражал Й.Я. Берцелиус, как раз
занимавшийся уточнением атомных весов: из его опытов следовало, что атомные
веса элементов не находятся в целочисленных отношениях к атомному весу
водорода. Но, возражали сторонники Праута, атомные веса определены еще
недостаточно точно и в качестве примера ссылались на эксперименты Жана
Стаса, который в 1840 году исправил атомный вес углерода с 11,26 (эта
величина была установлена Берцелиусом) на 12,0.
И все же привлекательную гипотезу Праута пришлось на время оставить: вскоре
тот же Стас тщательными и не подлежащими сомнению исследованиями установил,
что, например, атомный вес хлора равен 35,45, т. е. никак не может быть
выражен числом, кратным атомному весу водорода...
Но вот в 1869 году Дмитрий Иванович Менделеев создал свою периодическую
классификацию элементов, положив в ее основу атомные веса элементов как их
наиболее фундаментальную характеристику. И на первом месте в системе
элементов, естественно, оказался водород.
С открытием периодического закона стадо ясно, что химические элементы
образуют единый ряд, построение которого подчиняется какой-то внутренней
закономерности. И это не могло вновь не вызвать к жизни гипотезу Праута, —
правда, в несколько измененной форме: в 1888 году Уильям Крукс предположил,
что все элементы, в том числе и водород, образованы путем уплотнения
некоторой первичной материи, названной им протилом. А так как протил,
рассуждал Крукс, по-видимому, имеет очень малый атомный вес, то отсюда
понятно и возникновение дробных атомных весов.
Но вот что любопытно. Самого Менделеева необычайно занимал вопрос: а почему
периодическая система должна начинаться именно с водорода? Что мешает
существованию элементов с атомным весом, меньше единицы? И в качестве
такого элемента в 1905 году Менделеев называет... «мировой эфир». Более
того, он помещает его в нулевую группу над гелием и рассчитывает его
атомный вес — 0,000001! Инертный газ со столь малым атомным весом должен
быть по мнению Менделеева, всепроникающим, а его упругие колебания могли бы
объяснить световые явления...
Увы, атому предвидению великого ученого не было суждено сбыться. Но
Менделеев был прав в том отношении, что элементы не построены из
тождественных частиц: мы знаем теперь, что они построены из протонов,
нейтронов и электронов.
Но позвольте, воскликнете вы, ведь протон — это ядро атома водорода. Значит
Праут был все-таки прав? Да, он действительно был по-своему прав. Но это
была, если можно так выразиться, преждевременная правота, потому что в то
время ее нельзя было ни по-настоящему подтвердить, ни по-настоящему
опровергнуть...
Впрочем, сам водород сыграл в истории развития научной мысли еще немалую
роль. В 1913 году Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты,
объяснившие на основе квантовой механики особенности строения атома и
внутреннюю сущность закона периодичности. И теория Бора была признана
потому, что рассчитанный на ее основе спектр водорода полностью совпал с
наблюдаемым.
3. Водород в природе.
Водород встречается в свободном состоянии на Земле лишь в незначительных
количествах. Иногда он выделяется вместе с другими газами при вулканических
извержениях, а также из буровых скважин при добычи нефти. Но в виде
соединений водород весьма распространен. Это видно уже из того, что он
составляет девятую часть массы воды. Водород входит в состав всех животных
и растительных организмов, нефти, каменного и бурого углей, природных газов
и ряда минералов. На долю водорода из всей массы земной коры, считая воду и
воздух, приходится около 1%. Однако при пересчете на проценты от общего
числа атомов содержание водорода в земной коре 17%.
Водород самый распространенный элемент космоса. На его долю приходится
около половины массы Солнца и большинства других звезд. Он содержится в
газовых туманностях, в межзвездном газе, входит в состав звезд. В недрах
звезд происходит превращение ядер атомов водорода в ядра атомов гелия. Этот
процесс протекает с выделением энергии; для многих звезд, в том числе для
Солнца, он служит главным источником энергии. Скорость процесса, т. е.
количество ядер водорода, превращающихся в ядра гелия в одном кубическом
метре за одну секунду, мала. Поэтому и количество энергии, выделяющейся за
единицу времени в единице объема, мало. Однако, вследствие огромности массы
Солнца, общее количество энергии, генерируемой и излучаемой Солнцем, очень
велико. Оно соответствует уменьшению массы Солнца приблизительно на 4 млн.
т в секунду.
4. Получение водорода.
Наиболее старый способ получения водорода - электролиз воды, при котором,
пропуская постоянный ток, на катоде накапливают водород, а на аноде -
кислород. Такая технология делает его слишком дорогим энергоносителем.
Поэтому пока водород используется только для запуска космических аппаратов
с водородно-кислородными двигателями. Чаще для получения водорода
используют технологию горячей переработки водяного пара при температуре 700-
900 °С с участием легкого бензина и тяжелого жидкого топлива, отбирающего
кислород. Это тоже дорогой способ. Существует несколько проектов дешевого
получения водорода. Например, предлагается построить в Гренландии несколько
грандиозных электростанций, которые будут использовать талую воду ледников
для производства электроэнергии, а энергия будет на месте затрачиваться на
электролиз для получения водорода, его сжижения и транспортировку по
трубопроводам и в танкерах в Европу и Америку. Другие проекты -
использование энергии атомных и специальных солнечных электростанций для
получения водорода путем электролиза воды.
Однако сама природа дает рецепт для получения водорода без огромных затрат
энергии. На поверхности частиц взвесей в воде существуют адсорбированные и
закрепленные на поверхности ферменты с высокой специфичностью
каталитического действия. Они способны расщеплять одну-единственную связь в
одном из веществ при очень высокой активности в обычных условиях.
Иммобилизованные ферменты могут быть использованы для получения водорода.
Представьте себе горсть порошка с иммобилизованным на частицах ферментом.
Порошок засыпают в банку с водой, стоящую на солнце, и в ней начинается
активное выделение водорода. Уже делаются попытки создания такого
"магического порошка".
Возмо
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
