«Муниципальное общеобразовательное учреждение cредняя общеобразовательная школа № 11 Клинского района г.Клин Московской области» Проект по химии: Химический элемент таблицы Д.И Менделеева «Водород» Проект выполнила: Баженова Алина., ученица 9 класса Проверила проект: Чмиль Татьяна Валентиновна., учитель по химии Клин-2019 Содержание 1)Нахождение и открытие водорода в природе; 2)Значение водорода для жизни; 3)Характеристика водорода как химического элемента, физические и химические свойства водорода; 4)Применение по отраслям: в промышленности, медицине, транспорте, строительстве, сельском хозяйстве, быту и т.д.; 5) Получение в лаборатории и промышленности; 6)Важнейшие соединения водорода; 7)Интересные факты о водороде; 8)Вывод. Нахождение и открытие водорода в природе. Водорода очень много на нашей планете, но в чистом виде его найти нелегко. Немного можно обнаружить при извержении вулканов, во время добычи нефти и в месте разложения органических веществ. Больше половины всего количества находится в составе с водой. Так же он входит в структуру нефти, различной глины, горючих газов, животных и растений (присутствие в каждой живой клетке 50% по числу атомов). На долю водорода приходится около 92% всех атомов Вселенной. Он основная составная часть вещества звезд и межзвездного газа, в виде соединений образует атмосферу многих планет. На Земле доля атомов водорода 17%, он входит в состав самого распространенного вещества воды, в состав соединений образующих живые организмы, где доля его атомов около 50%. В то же время массовая доля водорода на Земле (земная кора + гидросфера) около 1,5% Элемент был обнаружен британским ученым Генри Кавендишем в 1766 году. Происхождение названия восходит к греческим словам «гидро» и «генов», что означает «вода» и «генератор». Еще в 1671 году Роберт Бойл (1627-1691, английский химик и физик) опубликовал статью «Новые эксперименты, касающиеся отношения между пламенем и воздухом», в которой он описал реакцию между железными опилками и разбавленными кислотами. В процессе экспериментов ученый заметил, что реакция данных веществ приводит к эволюции газообразного водорода («горючий раствор Марса»). Однако только в 1766 году газ был утвержден в качестве основного элемента Генри Кавендишем (17311810, английский химик и физик, который также открыл азот), использовавшим для синтеза ртуть. Ученый охарактеризовал его как «легковоспламеняющийся воздух из металлов». Кавендиш точно описал свойства водорода, но ошибочно считал, что газ происходит от металла, а не от кислоты. Современное название химическому элементу дал французский естествоиспытатель А. Л. Лавуазье. Русское название "водород" предложил химик М. Ф. Соловьев в 1824 году - по аналогии с "кислородом" М.В. Ломоносова. Значения водорода для жизни. Биологическое значение водорода определяется тем, что он входит в состав молекул воды и всех важнейших групп природных соединений, в том числе белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Примерно 10 % массы живых организмов приходится на водород. Способность водорода образовывать водородную связь играет решающую роль в поддержании пространственной четвертичной структуры белков, а также в осуществлении принципа комплементарности в построении и функциях нуклеиновых кислот (то есть в хранении и реализации генетической информации), вообще в осуществлении «узнавания» на молекулярном уровне. Водород (ион Н+) принимает участие в важнейших динамических процессах и реакциях в организме — в биологическом окислении, обеспечивающим живые клетки энергией, в фотосинтезе у растений, в реакциях биосинтеза, в азотфиксации и бактериальном фотосинтезе, в поддержании кислотно-щелочного равновесия и гомеостаза, в процессах мембранного транспорта. Таким образом, наряду с кислородом (O) и углеродом (C) водород образует структурную и функциональную основы явлений жизни. Характеристика водорода как химического элемента. Водород (лат. Hydrogenium), H, химический элемент. 1)первый по порядковому номеру в периодической системе Менделеева; 2)атомная масса 1,0079; 3)При обычных условиях Водород - газ; не имеет цвета, запаха и вкуса; 4)электронное строение: 1s1; 5)характерные степени окисления 0,1,-1; 6) формула H2. Физические свойства: Высокая температура и давление значительно меняют его качества, но при обычных условиях он: 1) обладает высокой теплопроводностью, если сравнивать с другими газами; 2)нетоксичен и плохо растворим в воде; 3)с плотностью 0,0899 г/л при 0°С и 1 атм; 4) превращается в жидкость при температуре -252,8°С; 5)становится твердым при -259,1°С; 6)удельная теплота сгорания 120,9•106 Дж/кг; 8)Для превращения в жидкость или твердое состояние требуются высокое давление и очень низкие температуры. В сжиженном состоянии он текуч и легок. Химические свойства: 1)Под давлением и при охлаждении (-252,87 гр. С) водород обретает жидкое состояние, которое по весу легче любого аналога. В нем он занимает меньше места, чем в газообразном виде; 2)Он типичный неметалл. В лабораториях его получают путем взаимодействия металлов (например, цинка или железа) с разбавленными кислотами. При обычных условиях малоактивен и вступает в реакцию только с активными неметаллами. Водород может отделять кислород из оксидов, и восстанавливать металлы из соединений. Он и его смеси образуют водородную связь с некоторыми элементами; 3)Газ хорошо растворяется в этаноле и во многих металлах, особенно в палладии. Серебро его не растворяет. Водород может окисляться во время сжигания в кислороде или на воздухе, и при взаимодействии с галогенами; 4)Во время соединения с кислородом, образуется вода. Если температура при этом обычная, то реакция идет медленно, если выше 550°С - со взрывом (превращается в гремучий газ). Применение по отраслям. 1)Химическая промышленность: при производстве аммиака, метанола, мыла и пластмасс; 2)Пищевая промышленность: при производстве маргарина из жидких растительных масел, зарегистрирован в качестве пищевой добавки E949 (упаковочный газ, класс «Прочие»), входит в список пищевых добавок, допустимых к применению в пищевой промышленности Российской Федерации в качестве вспомогательного средства для производства пищевой продукции; 3)Авиационная промышленность: водород очень лёгок и в воздухе всегда поднимается вверх. Когда-то дирижабли и воздушные шары наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько катастроф, в ходе которых дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую стоимость; 4)Топливная промышленность: водород используют в качестве ракетного топлива. Ведутся исследования по применению водорода как топлива для легковых и грузовых автомобилей. Водородные двигатели не загрязняют окружающей среды и выделяют только водяной пар. В водороднокислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую. Одно из первых применений водорода - летательные аппараты легче воздуха: воздушные шары и дирижабли. Из-за высокой пожароопасности водорода это применение было прекращено, за исключением метеозондов. Атомарный водород используется для атомноводородной сварки. Жидкий водород - один из видов ракетного топлива. В водородно-кислородных топливных элементах водород используется для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую; 5)Пероксид водорода: 3%-ный раствор применяют в медицине, косметологии, в промышленности для отбеливания соломы, перьев, клея, мехов, кожи и т.д., 60%-ный раствор применяют для отбеливания жиров и масел. Сильно концентрированные растворы (85-90%) в смеси с некоторыми горючими веществами применяются для получения взрывчатых смесей, как окислитель в ракетных и торпедных двигателях; 6)Дейтерид лития-6: как источник дейтерия и трития в термоядерном оружии (водородная бомба). Получение водорода в лаборатории. В лабораториях водород получают уже известным вам способом, действуя кислотами на металлы: железо, цинк и др. Поместим на дно пробирки три гранулы цинка и прильем небольшой объем соляной кислоты. Там, где кислота соприкасается с цинком (на поверхности гранул), появляются пузырьки бесцветного газа, которые быстро поднимаются к поверхности раствора: Атомы цинка замещают атомы водорода в молекулах кислоты, в результате чего образуется простое вещество водород Н2, пузырьки которого выделяются из раствора. Для получения водорода таким способом можно использовать не только хлороводородную кислоту и цинк, но и некоторые другие кислоты и металлы. Соберем водород методом вытеснения воздуха, располагая пробирку вверх дном (объясните почему), или методом вытеснения воды и проверим его на чистоту. Пробирку с собранным водородом наклоняем к пламени спиртовки. Глухой хлопок свидетельствует о том, что водород чистый; «лающий» громкий звук взрыва говорит о загрязненности его примесью воздуха. В химических лабораториях для получения относительно небольших объемов водорода обычно применяют способ разложения воды с помощью электрического тока: Из уравнения процесса разложения следует, что из 2 моль воды образуются 2 моль водорода и 1 моль кислорода. Следовательно, и соотношение объемов этих газов также равно: Получение водорода в промышленности. Очевидно, что при огромных объемах промышленного производства сырьем для получения водорода должны быть легкодоступные и дешевые вещества. Такими веществами являются природный газ (метан СН4) и вода. Запасы природного газа очень велики, а воды — практически неограниченны. Самый дешевый способ получения водорода — разложение метана при нагревании: Эту реакцию проводят при температуре около 1000 °С. В промышленности водород также получают, пропуская водяные пары над раскаленным углем: Важнейшие соединения водорода. Оксид водорода, H2O - вода - бесцветная жидкость, без цвета, без запаха, без вкуса. Аномальные физические свойства воды (Тпл = 0°С, Ткип = 100°С) обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. Является амфолитом, диссоциируя с образованием ионов гидроксония и гидроксид-ионов, однако степень диссоциации 1,8*10-16, поэтому чистая вода почти не проводит электрический ток. Вода - весьма реакционноспособное вещество. Основные реакции: 1)реакции соединения с оксидами активных металлов и неметаллов, с образованием соответствующих гидроксидов основного или кислотного характера; 2) реакции гидролиза (обратимого и необратимого) многих неорганических и органических веществ; 3)реакции гидратации - присоединение воды по кратным связям органических соединений. Пероксид водорода - H2O2 - бесцветная сиропообразная жидкость, без цвета, без запаха, с неприятным металлическим вкусом. В максимальной концентрации - жидкость (с плотностью около 1,5 г/см3), Тпл -0,43°C, Ткип 150°C. В воде, этиловом спирте, этиловом эфире растворяется в любых соотношениях. В концентрированных растворах пероксид водорода неустойчив, разлагается на воду и кислород со взрывом. Вызывает сильные ожоги. Обычно применяется в виде разбавленных (3%-30%) растворов. Является окислителем, на чем использовано его применение как отбеливателя, дезинфицирующего средства и т.д. В природе встречается в нижних слоях атмосферы, в атмосферных осадках. Интересные факты о водороде. 1) Оказывается, автомобили, функционирующие на водородном топливе, не выделяют вредные выхлопные газы, продуктами их деятельности являются лишь водяной пар и горячий воздух. Первой в мире моделью, которая работает на водороде, является четырехдверный седан Mirai от компании Toyota. 2)Водород оздоравливает организм на клеточном уровне, повышает иммунитет и жизненный тонус организма, оказывает профилактическое и лечебное действие при множестве самых различных заболеваний, включая хронические, омолаживает организм и препятствует преждевременному старению. 3) Представители ВМФ США утверждают, что научились получать топливо из морской воды и вскоре смогут значительно повысить автономность и боеспособность своих кораблей. Основой получения топлива, является извлечение водорода и диоксида углерода из морской воды с последующим преобразованием данных компонентов в жидкое углеводородное топливо. Вывод. Водорода очень много на нашей планете, но в чистом виде его найти нелегко. Водород получали многие ученые, но первооткрывателем считают Генри Кавендиша. Название водорода гидрогениум (от греческого “рождают воду”). Молекула водорода состоит из двух атомов. Водород входит в состав молекул воды и всех важнейших групп природных соединений, в том числе белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Примерно 10 % массы живых организмов приходится на водород. Применяется в топливной, химической, пищевой, авиационной промышленностях. Основные соединения водорода это Оксид водорода, H2O – вода и Пероксид водорода - H2O2 Также, я узнала что водород поддерживает наш организм на клеточном уровне и то, что существуют автомобили на водородном топливе, которые не выделяются вредные выхлопные газы. Список используемой литературы. https://otherreferats.allbest.ru/chemistry/00819244_0.html http://fb.ru/article/341264/istoriya-otkryitiya-vodoroda-ot-teorii-k-praktike http://www.kontren.narod.ru/x_el/info01.htm https://znanija.com/task/5081571 https://1001student.ru/himiya/h2-vodorod.html http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/ximicheskieelementy/vodorod-i-ego-xarakteristiki/ https://esoreiter.ru/index.php?id=0115/31012015185414.html&dat=news&li st=01.2015 http://facty.by/khimiya/181-fakty-o-vodorode https://h2miraclewater.net/2016/08/11/интересно-всем-20-фактов-оводороде/
