Processing math: 100%

Wodór – wzór, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

Wodór to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, oznaczony symbolem H. Jego masa atomowa wynosi 1,00794 u. Wodór występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek, H2. Został odkryty w 1766 roku przez angielskiego chemika i fizyka, Henry’ego Cavendisha.

Wodór - wzór, izotopy

Wodór występuje w postaci trzech izotopów – protu, deuteru i trytu. Podstawowy, trwały izotop wodoru to Prot, oznaczany 1H. Jego jądro atomowe zawiera tylko jeden proton i jest to najbardziej rozpowszechniony izotop wodoru w przyrodzie. Abundancja protu wynosi 99,9885%. Drugi izotop wodoru, również trwały, to deuter. Zawiera on w jądrze atomowym jeden proton oraz jeden neutron i oznaczany jest symbolem 2H lub 2D. W przyrodzie abundancja deuteru wynosi 0.0115%. (ciężka woda) Trzeci izotop wodoru to tryt. Tryt jest izotopem promieniotwórczym, o okresie półtrwania 12,33 lat, w przyrodzie występuje on w śladowych ilościach. W jądrze atomowym trytu obecne są dwa neutrony oraz jeden proton. Tryt oznaczany jest symbolami 3H lub 3T.

Wodór - właściwości fizykochemiczne

Wodór cząsteczkowy w warunkach normalnych (H2) jest bezbarwnym, bezwonnym gazem o gęstości 0,09 g/dm3. Pod ciśnieniem atmosferycznym, temperatura wrzenia wodoru jest bliska zeru bezwzględnemu i wynosi 20,28 stopni Kelvina (-252,87 st C), natomiast jego temperatura krzepnięcia wynosi 14 stopni Kelvina (-259 st. C).

Wodór - otrzymywanie 

Najpowszechniejszą metodą otrzymywania wodoru jest elektroliza wody. Po umieszczeniu w wodzie zawierającej elektrolit zwiększający przewodnictwo elektrod i podłączeniu napięcia, na elektrodach zachodzi reakcja opisana równaniem (1) i na katodzie wydziela się gazowy wodór.

2H2O2H2+O2 (1)

Drugą metodą, którą można otrzymać gazowy wodór, są reakcje metali alkalicznych (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) z wodą. Zachodzi wtedy reakcja opisana równaniem (2), gdzie symbolem Me oznaczono dowolny metal alkaliczny.

2Me+2H2O2Me(OH)+H2 (2)

Trzecią metodą, pozwalającą na otrzymanie wodoru jest reakcja metali z rozcieńczonym kwasem solnym. Istotnym przykładem jest często wykorzystywana reakcja cynku z kwasem solnym (reakcja 3), w której powstaje chlorek cynku i gazowy wodór.

Zn+2HCl(aq)ZnCl2+H2 (3)

W przemyśle najważniejszym źródłem wodoru jest gaz syntezowy, mieszanina CO i H2. Jest on otrzymywany w wyniku reakcji węgla, gazu ziemnego lub niskocząsteczkowych węglowodorów z nadmiarem pary wodnej, pod wysokim ciśnieniem, w obecności katalizatora niklowego. Gaz syntezowy jest kluczowym produktem między innymi w procesie otrzymywania syntetycznej benzyny metodą Fischera-Tropscha. Otrzymywanie gazu syntezowego można opisać równaniami:

C+H2OCO+H2

CH4+H2OCO+3H2

CnH2n+2+nH2OnCO+2n+1H2

Wodór - zastosowanie

Wodór znajduje szereg zastosowań. W przemyśle wykorzystywany jest między innymi do otrzymywania syntetycznej benzyny metodą Fischera-Tropscha, w procesie hydrokrakingu, do uwodornienia tłuszczów nienasyconych (produkcja margaryny) oraz w syntezie amoniaku metodą Habera-Boscha (jeden z podstawowych procesów w produkcji nawozów azotowych).

Egzoenergetyczna reakcja wodoru z tlenem, w której powstaje woda, jest podstawą zastosowania wodoru jako paliwa w silnikach rakietowych, gdzie następuje jego bezpośrednie spalanie w tlenie, albo w ogniwach paliwowych, gdzie odpowiednio kontrolowana reakcja wodoru i tlenu stanowi źródło energii elektrycznej. Ogniwa paliwowe wykorzystywane są na przykład jako źródło energii dla samochodów, jednak dużym ograniczeniem w rozwoju tej technologii są możliwości bezpiecznego składowania i dystrybucji wodoru.

W laboratoriach wodór znajduje szerokie zastosowanie jako reduktor w różnorodnych reakcjach chemicznych. Jest wykorzystywany w postaci czystego gazu, do uwodornienia katalitycznego, prowadzonego zazwyczaj pod zwiększonym ciśnieniem wodoru, w obecności katalizatora niklowego albo palladowego, albo generowany In situ, w reakcji metalicznego cynku z kwasem solnym.

Związki wodoru - wodorki

Wodór tworzy bardzo dużą liczbę związków chemicznych o zróżnicowanych właściwościach, m.in. jest (obok węgla) głównym pierwiastkiem tworzącym związki organiczne. Jedna z grup związków, w których występuje wodór to wodorki.

Polecamy również:

Komentarze (0)
Wynik działania 3 + 4 =
Ostatnio komentowane
Może być
• 2025-03-27 18:35:05
siema mega fajne
• 2025-03-22 08:47:31
dzięki
• 2025-03-10 15:14:41
bardzo to działanie łatwe
• 2025-03-03 13:00:02
Jest nad czym myśleć. PEŁEN POZYTYW.
• 2025-03-02 12:32:53