Водень, енциклопедія Навколосвіт

Водень. Ще середньовічний вчений Парацельс помітив, що при дії кислот на залізо виділяються бульбашки якогось «повітря». Але що це таке, він пояснити не міг. Тепер відомо, що це був водень. «Водень являє приклад газу, - писав Д. І. Менделєєв. - на перший погляд не відрізняється від повітря. Парацельс, який відкрив, що при дії деяких металів на сірчану кислоту виходить воздухообразность речовина, не визначив його відмінності від повітря. Дійсно, водень безбарвний і не має запаху, так само, як і повітря; але, при ближчому знайомстві з його властивостями, цей газ виявляється абсолютно відмінним від повітря ».







Але водень горючий. Більш того, його суміші з повітрям вибухають, а суміш водню з киснем називають навіть «гримучим газом». У травні 1937 пожежа за кілька хвилин знищив гігантський німецький дирижабль «Гінденбург» - в ньому було 190 000 кубометрів водню. Тоді загинуло 35 осіб. Після багатьох нещасних випадків водень в повітроплавання більше не використовують, його замінюють гелієм або гарячим повітрям.

При горінні водню утворюється вода - сполука водню і кисню. Це довів в кінці 18 французький хімік Лавуазьє. Звідси і назва газу - «народжує воду». Лавуазьє також зумів отримати водень із води. Він пропускав водяні пари через розпечену до червоного залізну трубку з залізними тирсою. Кисень з води міцно поєднувався з залізом, а водень виділявся у вільному вигляді. Зараз водень теж отримують з води, але в інший спосіб - за допомогою електролізу (див. Електролітичноїдисоціації. Електроліту)

Водень - найпоширеніший хімічний елемент у Всесвіті. Він становить приблизно половину маси Сонця і більшості зірок, є основним елементом в міжзоряному просторі і в газових туманностях. Поширений водень і на Землі. Тут він знаходиться в зв'язаному стані - у вигляді сполук. Так, вода містить 11% водню по масі, глина - 1,5%. У вигляді сполук з вуглецем водень входить до складу нафти, природних газів, всіх живих організмів. Трохи вільного водню міститься в повітрі, але його там зовсім мало - всього 0,00005%. Він потрапляє в атмосферу з вулканів.







Молекули водню теж дуже маленькі. Тому цей газ легко проходить через найтонші щілини. Гумову кульку, надутий воднем, «худне» набагато швидше кульки, надутого повітрям: молекули водню потроху просочуються через дрібні пори в гумі.

Якщо вдихнути водень і почати розмовляти, то частота видаються звуків буде втричі вищою за звичайну. Цього достатньо, щоб звук навіть низького чоловічого голосу виявився неприродно високим, що нагадує голос Буратіно. Відбувається це тому, що висота звуку, що видається свистком, органної трубою або голосовим апаратом людини, залежить не тільки від їх розмірів і матеріалу стін, але і від газу, яким вони наповнені. Чим більше швидкість звуку в газі, тим вище його тон. Швидкість звуку залежить від маси молекул газу. Молекули водню значно легше молекул азоту і кисню, з яких складається повітря, і звук у водні поширюється майже вчетверо швидше, ніж в повітрі. Однак вдихати водень ризиковано: в легких він неминуче змішається з залишками повітря і утворює гримучу суміш. І якщо при видиху поблизу виявиться вогонь. Ось яка історія сталася з французьким хіміком, директором Паризького музею науки Пілатр де Розьє (1756-1785). Якось він вирішив перевірити, що буде, якщо вдихнути водень; до нього ніхто такого експерименту не проводив. Не помітивши ніякого ефекту, учений вирішив переконатися, проник водень в легені. Він ще раз добре вдихнув цей газ, а потім видихнув його на вогонь свічки, очікуючи побачити спалах полум'я. Однак водень в легких сміливого експериментатора був змішаний з повітрям і стався сильний вибух. «Я думав, що у мене вилетіли всі зуби разом з корінням», - писав він згодом, дуже задоволений досвідом, який мало не коштував йому життя.

Крім «звичайного» водню (протію, від грецького protos - перший), в природі присутній також його важкий ізотоп - дейтерій (від латинського deuteros - другий) і в незначних кількостях надважкий водень - тритій. Довгі і драматичні пошуки цих ізотопів спочатку не давали результату через недостатню чутливість приладів. У наприкінці 1931 група американських фізиків - Г. Юри зі своїми учнями, Ф.Брікведде і Дж.Мерфі, взяли 4 л рідкого водню і піддали його фракційної перегонці, отримавши в залишку всього 1 мл, тобто зменшивши обсяг в 4 тисячі разів. Цей останній мілілітр рідини після її випаровування і був досліджений спектроскопическим методом. Досвідчений спектроскопіст Юрі зауважив на спектрограмі збагаченого водню нові дуже слабкі лінії, відсутні у звичайного водню. При цьому положення ліній в спектрі точно відповідало проведеним їм квантово-механічному розрахунку нуклида 2 H.







Схожі статті