|
|
Пятница, 26.04.2024, 22:03
Приветствую Вас Гость
Главная | Регистрация | Вход | RSS |
Всё о химии |
Водород «разных сортов»
 Если начать рассказывать о применении водорода, то потребуется очень много места. Горючие свойства этого газа используют в кислородно-водородных горелках для создания высокой температуры. Городской газ, используемый в бытовых целях, содержит в среднем более 50 % водорода.
Водород — самый легкий из всех газов,и его применяют для заполнения воздушных шаров. Дирижабли тоже заполняли водородом, но сейчас его заменили негорючим гелием. Большие количества водорода использует химическая промышленность для синтеза аммиака, множества процессов гидрирования и т.д. В последние годы с развитием космических исследований появился новый крупный потребитель водорода. Для ракет жидкий водород — топливо номер один.
Но в баки ракет накачивают не «обычный» водород, охлажденный до —253°С, т.е. точкиъ кипения. Сюда поступает «искусственный» водород, выделенный в чистой форме немецкими ф и зи ко-химик а ми К. Бонхёф-фером и П. Хартеком в 1929 г. Мы называем этот газ параводородом.
Обычный водород существует в форме молекул Н2. Каждый из атомов такой молекулы вращается вокруг проходящей через его центр оси. Атомы могут вращаться в одну или разные стороны. В первом случае перед нами так называемый ортоводород, во втором — параводород. Обе эти модификации водорода находятся в равновесии между собой, причем при переходе ортоводорода в параводород выделяется тепло. В промышленно производимом водороде содержится 25 % параводорода и 75 % ортоводорода. При охлаждении это равновесие сдвигается в сторону увеличения концентрации параводорода. Для ускорения установления равновесия необходимы катализаторы (в частности, металлы высокой валентности, их окислы, активированный уголь).
Если обычный ожиженный водород поместить в цистерну, то под влиянием ортоводорода, который тоже служит катализатором, и стенок цистерны начнется переход водорода в параформу. При этом будет выделяться тепло и часть водорода может испариться. После 100 ч хранения под действием тепла реакции превращения испаряется до 40 % первоначального количества водорода. Во избежание такой опасности в ожижающей аппаратуре весь водород переводят в параформу.
Но физики и химики знают и другие «сорта» водорода. Обычный водород – зто смесь изотопов. Второй изотоп называется дейтерием (от греческого «то дейтерон» — второй); он обозначается символом О. Кроме того, известны еще два, получаемые только искусственным путем изотопа водорода. Это тритий, водород с атомной массой 3, обозначаемый символом Т, и изотоп с атомной массой 4. Последний был получен итальянскими физиками в 1962 г. Этот «сверхтяжелый» изотоп водорода радисактивен; его период полураспада составля-I ет одну десятимиллиардную до»» секунды. Из тяжелых изотопов водорода дейтерий – самый важный.
Он нашел широкое и многообразное применение в науке и технике в элементарной форме, в виде «тяжелой воды» и в качестве меченых атомов в различных органических веществах. Так, тяжелая вода служит для торможения быстрых нейтронов в атомных реакторах. Эти нейтроны выделяются при расщеплении ядра урана, но сами они расщеплять ядра не могут, и дальнейшая реакция расщепления прервалась бы, если бы эти нейтроны не затормаживались тяжелой водой. После торможения быстрые нейтроны становятся «тепловыми» (энергия менее 1 эВ) и обеспечивают протекание цепкой реакции.
Но водород играет важную роль не только на Земле. Он является «сырьем» для получения энергии в звездах. Ясно, что источником излучаемой звездами в процессе и( существования энергии не может служить только содержащееся в самой звезде тепло. Будь это так, наше Солнце исчерпало бы свой запас энергии за каких-нибудь несколько миллионов лет. Значит, в недрах звезд идут процессы, сопровождающиеся выделением энергии. К таким процессам и относится реакция протон — протон, при которой из атомов водорода получаются атомы гелия.
После этого краткого экскурса в актуальные области ракетостроения и атомной техники, а также фиики Солнца вернемся к элементам, из которых состоит воздух. Они открыты примерно два столетия назад и называются кислородом и азотом.
|
|
