1 слайд

Водород

2 слайд

Водород самый распространенный элемент во вселенной

3 слайд

Исторические сведения
Водород был известен ещё в XVI веке Теофрасту Парацельсу (1493-1541)
Его получали Ван-Гельмонт(1577-1644),
Роберт Бойль (1627-1691),
Николя Лемери (1645-1715),
Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765),
Джозеф Пристли и др.

4 слайд

Французский химик, директор Парижского музея науки Пилатр де Розье (1756–1785). Как-то решил проверить, что будет, если вдохнуть газ; до него никто такого эксперимента не проводил. Не заметив никакого эффекта, ученый решил убедиться, проник ли газ в легкие. Он еще раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Однако вещество в легких экспериментатора смешался с воздухом,

5 слайд

и произошел сильный взрыв.
«Я думал, что у меня вылетели все зубы вместе с корнями», — так Розье характеризовал испытанные ощущения. Впрочем, он остался очень доволен опытом, который чуть не стоил ему жизни.

6 слайд

История открытия
Впервые этот газ в чистом виде выделил 240 лет назад английский химик Генри Кавендиш. Свойства полученного им газа были настолько удивительны, что ученый принял его за легендарный «флогистон», «теплород» — вещество, по канонам науки того времени определявшее температуру тел. Он прекрасно горел (а огонь считался почти чистым флогистоном), был необычайно легок, в 15 раз легче воздуха, хорошо впитывался металлами и так далее.

7 слайд

Другой великий химик, француз Антуан-Лоран Лавуазье, уже в 1787 году доказал, что полученное Кавендишем вещество — вполне обычный, хотя и очень интересный химический элемент. Свое название он получил оттого, что при горении давал не дым, сажу и копоть, а воду.

8 слайд

Общая характеристика:
Водород занимает первое место в периодической системе (Z = 1). Он имеет простейшее строение атома: ядро атома окружено электронным облаком. Электронная конфигурация 1s1.
В одних условиях водород проявляет металлические свойства (отдает электрон), в других — неметаллические (принимает электрон).
Однако по свойствам он более сходен с галогенами, чем со щелочными металлами. Поэтому водород помещают в VII группу ПСХЭ, а в I группе символ водорода заключают в скобки.

9 слайд

Нахождение в природе
В земной коре
Во вселенной

10 слайд

11 слайд

Водород в природе:
Водород широко распространен в природе — содержится в воде, во всех органических соединениях, в свободном виде — в некоторых природных газах. Содержание его в земной коре достигает 0,15% ее массы (с учетом гидросферы — 1%). Водород составляет половину массы Солнца.

12 слайд

Каждую секунду Солнце излучает в космическое пространство энергию, эквивалентную примерно 4 млн т массы. Эта энергия рождается в ходе слияния четырех ядер водорода, протонов, в ядро гелия;

13 слайд

14 слайд

15 слайд

За время существования Солнца уже около половины водорода в его центральной области превратилось в гелий и вероятно ещё  через 5 млрд. лет, когда в центре светила водород  будет  на  исходе, Солнце ( жёлтый карлик в настоящее время)  увеличится в размерах и станет красным гигантом. 

16 слайд

Молекула водорода
Молекула водорода состоит из двух атомов. Возникновение связи между ними объясняется образованием обобщенной пары электронов (или общего электронного облака):
Н:Н или Н2
Благодаря этому обобщению электронов молекула Н2 более энергети­чески устойчива, чем его отдельные атомы. Чтобы разорвать в 1 моль водорода молекулы на атомы, необходимо затратить энергию 436 кДж:
Н2 = 2Н, ∆H° = 436 кДж/моль
Этим объясняется сравнительно небольшая активность молекулярного водорода при обычной температуре.

17 слайд

Физические свойства.
Водород — это самый легкий газ (он в 14,4 раза легче воздуха), не имеет цвета, вкуса и запаха. Мало растворим в воде (в 1 л воды при 20°С растворяется 18 мл водорода). При температуре — 252,8°С и атмосферном давлении переходит в жидкое состояние. Жидкий водород бесцветен.
Кроме водорода с массовым числом 1 существуют изотопы с массовыми числами 2 и 3 — дейтерий D и тритий Т.
Газообразный водород может существовать в двух формах (модификациях) — в виде орто- и пара- водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. -259,20 °С, т. кип. -252,76 °С) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. -259,32 °С, т. кип. -252,89 °С) — противоположно друг другу (антипараллельны).

18 слайд

Химические свойства

19 слайд

С активными металлами образует гидриды

H2 + 2Na → 2NaH Ba + H2 → BaH2
гидрид натрия гидрид бария

С неметаллами: 3H2 + N2 ↔ 2NH3↑
аммиак
H2 + S → H2S
сероводород
2H2 + C → CH4
метан
С оксидами металлов
H2 + ZnO → Zn + H2O
3H2 + Mo2O3 → 2Mo + 3H2O


Химические свойства

20 слайд

Ответьте на вопрос.
Если бы перед вами стояла задача получить большое количество водорода, какое сырьё вы бы выбрали и почему?

21 слайд

Получение водорода из воды с помощью солнечной энергии

22 слайд

Разложение воды электрическим током
2H2O → 2H2↑ + O2↑

Получение водорода

23 слайд

Получение водорода
В промышленности :
2СН4 + О2 = 2СО + 4Н2 ↑
2H2O = 2H2 ↑ + O2 ↑


В лаборатории :
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑

24 слайд

Взаимодействие активных металлов с водой (демонстрация коллекции щелочных металлов, знакомство с правилами хранения):
демонстрационный опыт:
2Na + 2HOH → 2NaOH + H2
гидроксид натрия
(основание)
NaOH+ фенолфталеин (индикатор) → малиновый. Следовательно, среда щелочная
НОН + фенолфталеин – изменений нет.

25 слайд

Взаимодействие металлов с растворами кислот (исключение азотная кислота)
лабораторный опыт:
Zn+ 2HCI → ZnCI2 + H2↑
cоляная хлорид
кислота цинка (соль)

26 слайд

Взаимодействие оксидов металлов с водородом
лабораторный опыт:
CuO + H2 → Cu↓ + H2O
красный

27 слайд

Собирание водорода
Методом вытеснения воды
Методом вытеснения воздуха

28 слайд

Получение:
Вплоть до конца XIX века получение водорода было делом достаточно хлопотным. Добывали его в мизерных количествах, растворяя обычные металлы в кислотах, а также щелочные и щелочноземельные в воде. Только после того, как электричество начали производить в промышленных масштабах, появилась возможность относительно легко добывать его тоннами с помощью электролиза. Выглядит электролитический процесс примерно так: в ванну с водой опускают два электрода, на одном — положительный потенциал, на другом — отрицательный. На плюсе в результате прохождения тока выделяется кислород, а на минусе — водород.

29 слайд

Некоторые области применения водорода

30 слайд

Применение водорода
Водородом заполняли дирижабли вплоть до 1937 года, пока не взорвался немецкий дирижабль «Гинденбург». Погибло 36 человек. Размеры дирижабля достигали размеров двух футбольных полей.

31 слайд

Водородная энергетика
В недалёком будущем основным источником получения энергии станет реакция горения водорода, и водородная энергетика вытеснит традиционные источники получения энергии (уголь, нефть и др.). При этом предполагалось, что для получения водорода в больших масштабах можно будет использовать электролиз воды.

32 слайд

Водородные автомобили
В 1979 году компания BMW выпустила первый автомобиль, вполне успешно ездивший на водороде, при этом не взрывавшийся и выпускавший из выхлопной трубы водяной пар. В эпоху усиливающейся борьбы с вредными выхлопами машина была воспринята как вызов консервативному автомобильному рынку. Вслед за BMW в экологическую сторону потянулись и другие производители. К концу века каждая уважающая себя автокомпания имела в запаснике хотя бы один концепт-кар, работающий на водородном топливе.

33 слайд

34 слайд

Водород и будущее

Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции:
21Н + 31Н → 42Не +10n + 17,6 МэВ.
Эта реакция начинается при 10 млн градусов и протекает за ничтожные доли секунды при взрыве термоядерной бомбы, причем выделяется гигантское по масштабам Земли количество энергии.
Водородные бомбы иногда сравнивают с Солнцем. Однако мы уже видели, что на Солнце идут медленные и стабильные термоядерные процессы. Солнце дарует нам жизнь, а водородная бомба – сулит смерть...

35 слайд

Но когда-нибудь настанет время – и это время не за горами, – когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. И тогда изотопы водорода спасут человечество от надвигающегося энергетического голода: в управляемых термоядерных процессах каждый литр природной воды будет давать столько же энергии, сколько ее дают сейчас 300 л бензина. И человечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света...