ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Водород из "Курс неорганической химии" В таблице периодической системы, приведенной в конце этого тома, под названиями отдельных элементов определенными символами показано строение их атомов. Значение этих символов разъясняется на стр. 130. При рассмотрении таблицы сразу же обнаруживается, что элементы, стоящие один под другим, проявляют сходство в строении атомов. Далее выясняются типичные различия в строении между элементами главных и побочных подгрупп периодической системы . Особенности строения лантанидов (появление 4/-оболочки), которые приводят к тому, что они образуют отдельное семейство, -отчетливо отражаются приводимыми в таблице символами. Такая же особенность (образование 5/-оболочки) имеет место и в случае трансурановых элементов. В дальнейшем на многочисленных примерах будет показано, как в общем химическое поведение элементов можно установить по химическому троению и как при этом правило, найденное на основании периодической -системы, оказывается обусловленным закономерностями атомного строения. [c.39] Близкое ознакомление со строением атомов позволяет установить гораздо более разнообразные соотношения, чем это можно было сделать, основываясь исключительно на положении элементов в таблице периодической системы. То, что представляется исключением, если исходить только из периодической системы, следует с необходимой законожрностъю иа строения атомов, В дальнейшем можно убедиться, что не только обсуждавшиеся выше правильности вроде изменения валентности от одной группы к другой или закономерности изменения электрохимического характера, но и кажущиеся с первого взгляда неправильности, как, например, особое положение, занимаемое в периодической системе водородом, своеобразный распад периодической системы на периоды различной длины, поразительно тесная связь редкоземельных элементов,— в действительности являются следствием изменения строения атомов при переходе от одного элемента к другому. [c.39] Порядковый номер 1, атомный вес 1,00797, атомный объем (при температуре кипения) 14,4 см Ы, валентность 1. [c.40] Общие сведения. Водород наиболее легкий из всех элементов. По своему атомному весу и порядковому номеру он стоит в самом начале ряда химических элементов и поэтому занимает первое место в периодической системе. В строгом смысле слова его не удается отнести к кайой-нибудь определенной группе периодической системы. Его особое положение в периодической системе вызвано тем, что своеобразный первый период системы содержит только два элемента — водород и гелий, а не так, как остальные периоды — 8 и больше элементов. Таким образом, водород объединяет признаки первой и предпоследней (УII) групп. Однако существует большое различие в его отношении к элементам главных подгрупп I и VII групп, т. е. к щелочным металлам и галогенам. Химические свойства, которыми он напоминает щелочные металлы (за исключением его валентности), обусловлены совсем другими обстоятельствами, чем у щелочных металлов. Напротив, свойства, которые определяют его сродство с галогенами, у водорода объясняются теми же причинами, что и у галогенов. Поэтому водород можно кратко характеризовать следующим образом водород — это галоген, который вследствие своего особого положения в качестве первого члена в общем ряду элементов проявляет в химическом отношении некоторое внешнее сходство со щелочными металлами. [c.40] При особом рассмотрении водорода нельзя не обратить внимания на его исключительное сходство с галогенами. Несмотря на некоторые различия, он обладает рядом характерных, общих с галогенами свойств. Так же как и галогены, он является неметаллом и, так же как и последние, в элементарном состоянии образует двухатомные молекулы. В этих молекулах, как в случае галогенов, так и в случае водорода, атомы связаны простой связью. Работа, необходимая для разложения молекул на атомы, постепенна убывает в ряду Н — С1 — Вг — F — I. Так же как галогены, водород может выступать в качестве электроотрицательного иона, т. е. водород аналогично галогенам обладает сродством к электрону. Последнее означает, что в случае присоединения одного электрона к нейтральному атому Н выделяется энергия. Так же как водород, галогены в соединениях, где они отрицательно заряжены, исключительно одновалентны. Соединения водоро да с металлами, в которых водород является электроотрицательной составной частью по строению и характеру связи, соответствуют аналогичным соединениям галогенов. По своему строению эти вещества подобны солям, и поэтому водород в полном смысле слова можно считать солеобразователем . Точно так же и работа, которая должна быть затрачена, чтобы получить положительно заряженный водород, т. е. атом водорода с отщепленным электроном, является отнюдь не меньшей, чем у галогенов (за исключением фтора). В этом можно убедиться, сравнив ионизационные потенциалы (см. стр. 123). [c.40] Уже одно то обстоятельство, что водород в качестве первого члена в ряду элементов может терять только один электрон, доказывает, ято он по многим свойствам сильно отличается от галогенов. Эти свойства необходимо прежде всего выделить при общем рассмотрении химического поведения водорода. В случае отщепления от атома водорода электрона остается очень маленькое ядро атома — протон. Это обстоятельство отличает водород от всех остальных элементов. При соединении такого исключительно маленького водородного ядра с отрицательно заряженным ионом выделяется особенно много энергии. Это относится и к образованию ионов гидроксония (см. стр. 91) в водных растворах, где ионы водорода соединяются с молекулами воды, и к другим аналогичным реакциям. [c.40] Поэтому водород, несмотря на высокий ионизационный потенциал, ведет себя как довольно сильно электроположительный элемент. Водород проявляет склонность к образованию еомеополярных и в соответствии с этим легколетучих соединений . Вследствие летучести этих соединений равновесия реакции с их участием смещены в сторону их образования. На этом основана большая восстановительная способность водорода. [c.41] Распространение в природе. Входя в состав воды и других соединений, водород очень распространен в природе. Его доля участия в строении земной коры (включая гидросферу и атмосферу) оценивается в 0,88 вес.%, или 15,5 ат.% В свободном состоянии вблизи земной поверхности он встречается редко . Как случайная составная часть он иногда выделяется в смеси с другими газами при извержении вулканов, находится среди газообразных продуктов выделения фумарол, а также присутствует в небольших количествах в виде включений в калийных солях. Наоборот, атмосфера на очень большой высоте (более 100 км) состоит главным образом из водорода. Кроме того, он присутствует в больших количествах на солнце и на большинстве далеких звезд, что доказано анализом их спектров. [c.41] Исторические сведения. Водород был открыт в 1766 г. Кавендишем, который установил, что при растворении металлов в разбавленных кислотах выделяется горючий газ, Кавендиш также первый (1781) определил, чтО вода является продуктом соединения водорода и кислорода. Разложение воды раскаленным железом было впервые (1783) произведено Лавуазье (при продувании струи пара через нагретый до красного каления ружейный ствол). Разложение воды электрическим током было осуш ествлено в 1789 г. [c.41] В настоящее время водород получают в огромных количествах. Очень большую часть его используют при синтезе аммиака, гидрогенизации жиров и при гидрировании угля, масел и углеводородов. Далее, водород применяют для синтеза соляной кислоты, метилового спирта и синильной кислоты, при сварке и ковке металлов, а также при изготовлении ламп накаливания и драгоценных камней. Водородом наполняют аэростаты и воздушные шары и т. п. В продажу водород поступает в стальных баллонах, где находится под давлением свыше 150 ат. [c.42] Однако эти исходные соединения получают в больших масштабах из водорода между тем получение из них водорода является особенно простым и может быть использовано в таких производствах, которые потребляют его в сравнительно малых количествах (менее. 500 мЧсутки). [c.42] Вернуться к основной статье