Средней школы № 64
Серазетдинова Диана -
Под руководством учителя химии
Захаровой Л.С.
Казань 2001г.
План:
1. Введение.
2. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение элемента РІ периодической системе Р”.Р. Менделеева.
3. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
4. Получение водорода.
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
6. Водород и Вселенная.
7. Список использованной литературы.
1.Введение.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ (Hudrogenium) был открыт РІ первой половине XVI века немецким врачом Рё естествоиспытателем Парацельсом. Р’ 1776 Рі. Кавендиш (Англия) установил его свойства Рё указал отличия РѕС‚ РґСЂСѓРіРёС… газов. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ имеет три изотопа: протий В№Рќ, дейтерий ВІРќ или D, тритий ВіРќ или Рў. РС… массовые числа равны 1, 2 Рё 3. Протий Рё дейтерий стабильны, тритий – радиоактивен (период полураспада 12,5 лет). Р’ природных соединениях дейтерий Рё протий РІ среднем содержатся РІ отношении 1:6800 (РїРѕ числу атомов). Тритий РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ находится РІ ничтожно малых количествах.
Ядро атома водорода ¹Н содержит один протон. Ядро дейтерия и трития включают не только протон, но и один, два нейтрона. Молекула водорода состоит из двух атомов. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу водорода:
Рнергия ионизации атома, СЌР’ 13,60
Сродство атома к электрону, эВ 0,75
Относительная электроотрицательность 2,1
Радиус атома, нм 0,046
Межъядерное расстояние в молекуле, нм 0,0741
Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25ºС436,1
2. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ периодической таблице Р”.Р. Менделеева.
В самом конце XVIII и в начале XIХ века химия вступила в период установления количественных закономерностей: в 1803 году был сформулирован закон кратных отношений (вещества реагируют между собой в весовых отношениях, кратных химическим эквивалентам), а в 1814 году опубликована первая в истории химической науки таблица относительных атомных весов элементов. В этой таблице на первом месте оказался водород, а атомные массы других элементов выражались числами, близкими к целым.
Особое положение, которое с самого начала занял водород, не могло не привлечь внимания ученых, и в 1841 году химики смогли ознакомиться с теорией Уильяма Праута, развившего теорию Древнегреческих философов о единстве мира и предположившего, что все элементы образованы из водорода как из самого легкого элемента. Прауту возражал Й.Я. Берцелиус, как раз занимавшийся уточнением атомных весов: из его опытов следовало, что атомные веса элементов не находятся в целочисленных отношениях к атомному весу водорода. Но, возражали сторонники Праута, атомные веса определены еще недостаточно точно и в качестве примера ссылались на эксперименты Жана Стаса, который в 1840 году исправил атомный вес углерода с 11,26 (эта величина была установлена Берцелиусом) на 12,0.
Рвсе же привлекательную гипотезу Праута пришлось на время оставить: вскоре тот же Стас тщательными и не подлежащими сомнению исследованиями установил, что, например, атомный вес хлора равен 35,45, т. е. никак не может быть выражен числом, кратным атомному весу водорода...
РќРѕ РІРѕС‚ РІ 1869 РіРѕРґСѓ Дмитрий Рванович Менделеев создал СЃРІРѕСЋ периодическую классификацию элементов, положив РІ ее РѕСЃРЅРѕРІСѓ атомные веса элементов как РёС… наиболее фундаментальную характеристику. Р РЅР° первом месте РІ системе элементов, естественно, оказался РІРѕРґРѕСЂРѕРґ.
С открытием периодического закона стадо ясно, что химические элементы образуют единый ряд, построение которого подчиняется какой-то внутренней закономерности. Рэто не могло вновь не вызвать к жизни гипотезу Праута, — правда, в несколько измененной форме: в 1888 году Уильям Крукс предположил, что все элементы, в том числе и водород, образованы путем уплотнения некоторой первичной материи, названной им протилом. А так как протил, рассуждал Крукс, по-видимому, имеет очень малый атомный вес, то отсюда понятно и возникновение дробных атомных весов.
РќРѕ РІРѕС‚ что любопытно. Самого Менделеева необычайно занимал РІРѕРїСЂРѕСЃ: Р° почему периодическая система должна начинаться именно СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°? Что мешает существованию элементов СЃ атомным весом, меньше единицы? Р РІ качестве такого элемента РІ 1905 годуМенделеев называет… «мировой эфир». Более того, РѕРЅ помещает его РІ нулевую РіСЂСѓРїРїСѓ над гелием Рё рассчитывает его атомный вес — 0,000001! Рнертный газ СЃРѕ столь малым атомным весом должен быть РїРѕ мнению Менделеева, всепроникающим, Р° его СѓРїСЂСѓРіРёРµ колебания могли Р±С‹ объяснить световые явления...
Увы, атому предвидению великого ученого не было суждено сбыться. Но Менделеев был прав в том отношении, что элементы не построены из тождественных частиц: мы знаем теперь, что они построены из протонов, нейтронов и электронов.
Но позвольте, воскликнете вы, ведь протон — это ядро атома водорода. Значит Праут был все-таки прав? Да, он действительно был по-своему прав. Но это была, если можно так выразиться, преждевременная правота, потому что в то время ее нельзя было ни по-настоящему подтвердить, ни по-настоящему опровергнуть...
Впрочем, сам водород сыграл в истории развития научной мысли еще немалую роль. В 1913 году Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты, объяснившие на основе квантовой механики особенности строения атома и внутреннюю сущность закона периодичности. Ртеория Бора была признана потому, что рассчитанный на ее основе спектр водорода полностью совпал с наблюдаемым.
3. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ встречается РІ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРј состоянии РЅР° Земле лишь РІ незначительных количествах. РРЅРѕРіРґР° РѕРЅ выделяется вместе СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё газами РїСЂРё вулканических извержениях, Р° также РёР· буровых скважин РїСЂРё добычи нефти. РќРѕ РІ РІРёРґРµ соединений РІРѕРґРѕСЂРѕРґ весьма распространен. Рто РІРёРґРЅРѕ уже РёР· того, что РѕРЅ составляет девятую часть массы РІРѕРґС‹. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав всех животных Рё растительных организмов, нефти, каменного Рё Р±СѓСЂРѕРіРѕ углей, природных газов Рё СЂСЏРґР° минералов. РќР° долю РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РёР· всей массы земной РєРѕСЂС‹, считая РІРѕРґСѓ Рё РІРѕР·РґСѓС…, приходится около 1%. Однако РїСЂРё пересчете РЅР° проценты РѕС‚ общего числа атомов содержание РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ земной РєРѕСЂРµ 17%.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ самый распространенный элемент РєРѕСЃРјРѕСЃР°. РќР° его долю приходится около половины массы Солнца Рё большинства РґСЂСѓРіРёС… звезд. РћРЅ содержится РІ газовых туманностях, РІ межзвездном газе, РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав звезд. Р’ недрах звезд РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ превращение ядер атомов РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ СЏРґСЂР° атомов гелия. Ртот процесс протекает СЃ выделением энергии; для РјРЅРѕРіРёС… звезд, РІ том числе для Солнца, РѕРЅ служит главным источником энергии. Скорость процесса, С‚. Рµ. количество ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, превращающихся РІ СЏРґСЂР° гелия РІ РѕРґРЅРѕРј кубическом метре Р·Р° РѕРґРЅСѓ секунду, мала. Поэтому Рё количество энергии, выделяющейся Р·Р° единицу времени РІ единице объема, мало. Однако, вследствие огромности массы Солнца, общее количество энергии, генерируемой Рё излучаемой Солнцем, очень велико. РћРЅРѕ соответствует уменьшению массы Солнца приблизительно РЅР° 4 млн. С‚ РІ секунду.
4. Получение водорода.
Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде — кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты — использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого
«магического порошка».
Возможен также микробиологический СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р’ почве существует СЂСЏРґ микроорганизмов, которые выделяют РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РІРёРґРµ побочного продукта. Р’ случае решения задачи дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ топлива Рё разработки технологии его накопления, хранения Рё транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного РІ естественную систему круговорота РІРѕРґС‹. Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде — кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты — использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого «магического порошка».
Возможен также микробиологический способ получения водорода. В почве существует ряд микроорганизмов, которые выделяют водород в виде побочного продукта. В случае решения задачи дешевого получения водородного топлива и разработки технологии его накопления, хранения и транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного в естественную систему круговорота воды.
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
Рљ смерти нас РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ дефицит протонов. Старение Рё его многочисленные лица, болезни, также являются результатом РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ дефицита. Организм без РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РЅРµ способен снять зеленый экран смерти Рё РјС‹ покидаем этот РјРёСЂ. Возникновение зеленого экрана зависит РѕС‚ дыхания кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°, который сжигает розовый гем, превращая его РІ зеленый биливердин. Кислород — сильнейший окислитель. РќРѕ убирает зеленый экран РІРѕРґРѕСЂРѕРґ (протон). Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ — сильнейший восстановитель. Ресли кислород — сжигатель, то РІРѕРґРѕСЂРѕРґ — гаситель. Окисление Рё восстановление суть РґРІР° противоположных процесса. РќРѕ эти процессы едины: РѕРґРЅРѕ РЅРµ бывает без РґСЂСѓРіРѕРіРѕ. Более того, там, РіРґРµ есть РѕРґРЅРѕ проявляется Рё РїСЂСЏРјРѕ противоположное РґСЂСѓРіРѕРµ. Рто хорошо РІРёРґРЅРѕ РЅР° примере нашего дыхания. Биохимия называет дыхание биологическим окислением. РќРѕ та же Р±РёРѕС…РёРјРёСЏ дала дыханию Рё РґСЂСѓРіРѕРµ, более точное наименование. РџРѕ-РґСЂСѓРіРѕРјСѓ, дыхание — это отщепление РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РѕС‚ субстратов СЃ помощью кислорода (дегидрирование субстратов). РўРѕ есть согласно этому определению, кислород служит для того, чтобы получать РёРѕРЅС‹ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Рђ РјС‹ уже знаем, для чего РѕРЅРё нужны. Протоны нам дают возможность жить! Ртак, кислород дыхания служит для получения протонов. РќРѕ значит, вполне справедливо Рё должно иметь место РїСЂСЏРјРѕ противоположное явление, восстановление СЃ помощью РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РІ результате чего РјС‹ должны повышать потребление кислорода. РќРѕ именно так это Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚! Судите сами. Протон, убирая зеленый экран смерти, восстанавливает железо, увеличивает синтез гемоглобина Рё дыхательных ферментов. Рђ это значит, что РѕРЅ позволяет увеличить объемы потребления кислорода РІРѕР·РґСѓС…Р°, РёР±Рѕ есть, чем этот кислород принять! Рглавный признак старения организма, кислородный дефицит (РіРёРїРѕРєСЃРёСЏ) исчезает. Таков фундаментальный закон РџСЂРёСЂРѕРґС‹. Закон единства Рё Р±РѕСЂСЊР±С‹ противоположностей. (Рћ нем — РІ последней главе). Без кислорода нет РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РЅРѕ Рё без РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РЅРµ бывать кислороду. РЎ открытием Биочасов открылась РґРѕСЂРѕРіР° РЅРµ только РІ долголетие, РЅРѕ Рё РІ «мечту всех мечт мечтее», РІ бессмертие! РќРѕ РІ чем же тогда дело? Почему РјС‹ РІСЃРµ-таки умираем, несмотря РЅР° то, что между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј стоит причинно-следственный знак равенства? Секрет смерти РІ РѕРґРЅРѕР№ маленькой детали, можно сказать, РІ мелочи. Между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј можно было Р±С‹ СЃРїРѕРєРѕР№РЅРѕ поставить знак равенства РІ том случае, если Р±С‹ время нашей жизни РІ Биочасах Земли шло строго РїРѕ РєСЂСѓРіСѓ. Рђ этого РЅРµ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚. Время идет РїРѕ спирали, РіРґРµ каждый последующий РіРѕРґРѕРІРѕР№ виток РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает точной копией витка предыдущего. Поэтому потраченная РЅР° производство протонов клеточная РІРѕРґР° РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ может быть полностью восполнена РІ РіРѕРґРѕРІРѕРј цикле окисления Рё восстановления. Мешает действие реликтового излучения Вселенной. РЎРІРѕСЋ лепту РІ нашу смерть РІРЅРѕСЃРёС‚ Рё 11-летний цикл солнечной активности, связанный СЃ вращением Солнца РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё. Расстояние между годовыми витками спирали времени называется шагом. Шаг спирали жизни РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает постоянным. Шаг, учитываемый после прекращения периода роста, равен РіРѕРґРѕРІРѕРјСѓ дефициту протона. Получается, что РїСЂРё самом общем рассмотрении РІРѕРїСЂРѕСЃР° жизни Рё смерти человека, причиной смерти можно назвать дыхание кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°. РџСЂРё ближайшем рассмотрении проблемы причиной смерти можно назвать водородный дефицит организма. РџСЂРё более пристальном взгляде РЅР° вещи, причиной смерти является спиральный С…РѕРґ времени РІ Биочасах относительно реликтового излучения Вселенной. РќСѓ Р° РїСЂРё расследовании СЃ пристрастием причиной смерти является реликтовое излучение Вселенной Рё периодическая активность Солнца РІ его 11-летнем цикле. Рменно РѕРЅРё РЅРµ позволяют воспроизводить РЅР° Земле РѕРґРЅРѕ Рё то же время РёР· РіРѕРґР° РІ РіРѕРґ, Р° посему РјС‹ умираем. РќРѕ кто есть кто РІ этой фундаментальной причине? Ответ РїСЂРѕСЃС‚. Реликтовое излучение является радиоволнами, Р° Солнце СЃРІРѕРґРёС‚ нас РІ могилу оранжевыми лучами своего спектра. Рменно радиоволны Рё оранжевые лучи останавливают колебания весов Р–РёР·РЅРё РІ Биочасах, блокируя нашу печень, почку, толстую кишку, РєРѕСЂСѓ головного РјРѕР·РіР°, сердечную СЃСѓРјРєСѓ, костный РјРѕР·Рі Рё кости, желудок, мочевой пузырь. Но… Рменно оранжевые лучи Рё радиоволны помогают снять нам зеленый экран смерти. Так почему же РјС‹ умираем? Что причина нашей смерти? Ответ РІСЃРµ тот же: дефицит РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) суть причина смерти человека Рё всего живого РЅР° планете Земля. Да, никто РЅРµ может погасить радиоволны реликтового излучения Вселенной, никто РЅРµ может остановить движение Рё вращение Солнца, РЅРѕ никто РЅРµ может запретить каждому РёР· нас восполнить водородный дефицит Рё замкнуть спираль времени РІ кольцо времени. Рђ РІ песне поется, что «у кольца начала нет Рё нет конца».
6. Водород и Вселенная.
Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции
21 Рќ + 31 Рќ 42 He + n0 + 17,6 РњСЌРІ.
Рта реакция начинается РїСЂРё десяти миллионах градусов Рё протекает Р·Р° ничтожные доли секунды РїСЂРё взрыве термоядерной Р±РѕРјР±С‹, причем выделяется гигантское' РїРѕ 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...
Но когда-нибудь настанет время,— и это время не за горами,—когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. Ртогда 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 триста литров бензина. Рчеловечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света...
Список использованной литературы:
1. Большой энциклопедический словарь
2. «Основы общей С…РёРјРёРёВ» Р“.Р. РќРѕРІРёРєРѕРІ — РњРѕСЃРєРІР°, 1988Рі. «Высшая школа»
3. Справочник по химии 8-11 кл.
4. Учебное пособие для химико-технологических специальных ВУЗов
5. «Вариации на тему одной планеты», Франц Шебек Москва, 1977г.
6. «Семь чудес и другие», В.З. Черняк — Москва, 1990г.
www.ronl.ru
Задачи:
в процессе исследования изучить физические и химические свойства водорода и его соединений;
развивать дальнейшие умения составлять уравнения химических реакций;
учить сравнивать, обобщать, анализировать и делать выводы;
развивать познавательную деятельность через эксперимент и посредством заданий развивающего характера;
^ Метод обучения: Объяснительно-иллюстративный, проблемно-поисковый.
Организационные формы: беседа, самостоятельная и практическая работа, сообщения учащихся
^ Средства обучения: таблицы, химическое оборудование и реактивы, медиапроектор.
Приёмы активизации мыслительной деятельности учащихся:
Анализ учебной информации
Раскрытие межпредметных связей между химией, биологией, географией, астрономией.
Выдвижение гипотез
Анализ и составление обобщающих таблиц.
Основные особенности использования цифровых образовательных ресурсов:
Во время изучения данной темы будут использованы иллюстративные материалы интернет-ресурсов, содержащие справочные данные по физико-химическим свойствам и значении водорода и воды; ресурсы компакт-дисков, содержащих информацию и иллюстративный материал по данной теме; компьютерные программные средства – Microsoft Word, Microsoft Power Point, и другие для подготовки материалов к уроку и самостоятельной работы учащихся.
^ Компьютерная презентация к уроку (Приложение №1)
Ожидаемые результаты обучения:
В результате изучения данной темы учащиеся:
Получают знания о строении, свойствах и значении водорода на Земле и во Вселенной
Получают представление о распространенности водорода в природе
Приобретают знание физических и химических свойств водорода
Знакомятся с важнейшими областями применения водорода и методами его получения из природного сырья
Приобретают умение объяснить причину опасности работы с водородом
Приобретают навыки работы с химическими веществами и оборудованием
Умеют использовать средства Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Power Point, Front Page, Microsoft Office для подготовки презентаций, рефератов, докладов, проектных работ по данной теме.
Рспользуемая литература:
С.С.Бердоносов, Е.А. Менделеева «Особенности содержания и методики преподавания некоторых избранных тем курса химии 8-9 классов.»Москва Педагогический университет 2006.
Р’.Р’.Еремин Рќ.Р• Кузьменко.В» РЎР±РѕСЂРЅРёРє задач Рё упражнений РїРѕ С…РёРјРёРё. Школьный РєСѓСЂСЃ. РњРѕСЃРєРІР° «ОНРРљРЎ21 век»Мир Рё Образование 2003.
Рнциклопедический словарь СЋРЅРѕРіРѕ С…РёРјРёРєР°.РњРѕСЃРєРІР°. «Педагогика» 1990.
Журнал «Вокруг Света» Рюль 2006. Разворот РЅР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ.
Структура урока
I.Ориентировочно-мотивационный блок (Предъявление темы, обоснование её актуальности, возбуждение интереса к ней). Вводная беседа, создание проблемной ситуации.
II. Рнформационный блок (Формирование стержневой проблемы, организация обсуждения РїРѕ этапам, составление РѕРїРѕСЂРЅРѕРіРѕ конспекта.)
III. Генерализация (Обобщение и систематизация результатов поиска и ответа на проблему, составление схем обобщающих поисковую деятельность )
IV. Рефлексия.
V. Домашнее задание.
^ РҐРѕРґ СѓСЂРѕРєР°
Рпиграф Рє СѓСЂРѕРєСѓ:
Ресли вчера человечество благоговело перед новым видом энергии- электричеством, а позавчера перед паровым котлом, то сегодня мы управляем реакцией распада атомного ядра, а завтра будем управлять реакцией синтеза ядер- создадим земные солнца!
Р”.Р.Щербаков.
Учитель:
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. Однако 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. Кстати, именно эта его особенность больше всего привлекает сегодняшних экологов и «зеленых».
О каком газе идет речь?
Ученики: ^ О Водороде
Учитель:
Ртак тема нашего СѓСЂРѕРєР° «Водород».
Ребята, а что бы вы хотели узнать об этом удивительном элементе. Составим схему:
Общая характеристика
Применение Водород в природе
Атом водорода
Получение Водород
Молекула водорода
Химические свойства
Физические свойства
Опорный конспект:
Общая характеристика:
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ занимает первое место РІ периодической системе (Z = 1). РћРЅ имеет простейшее строение атома: СЏРґСЂРѕ атома окружено электронным облаком. Рлектронная конфигурация 1s1.
Р’ РѕРґРЅРёС… условиях РІРѕРґРѕСЂРѕРґ проявляет металлические свойства (отдает электрон), РІ РґСЂСѓРіРёС… — неметаллические (принимает электрон). Однако РїРѕ свойствам РѕРЅ более сходен СЃ галогенами, чем СЃРѕ щелочными металлами. Поэтому РІРѕРґРѕСЂРѕРґ помещают РІ VII РіСЂСѓРїРїСѓ периодической системы элементов Р”.Р. Менделеева, Р° РІ I РіСЂСѓРїРїРµ СЃРёРјРІРѕР» водорода заключают РІ СЃРєРѕР±РєРё.
^ Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ:
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.
Когда-то люди обожествляли Солнце. Но теперь оно стало объектом точных исследований, и мы редко задумываемся о том, что само наше существование целиком и полностью зависит от происходящих на нем процессов.
Каждую секунду Солнце излучает РІ космическое пространство энергию, эквивалентную примерно 4 млн т массы. Рта энергия рождается РІ С…РѕРґРµ слияния четырех ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, протонов, РІ СЏРґСЂРѕ гелия; реакция идет РІ несколько стадий, Р° ее суммарный результат записывается РІРѕС‚ таким уравнением:
411Рќ+ в†’ 42РќРµ2+ + 2Рµ+ + 26,7 РњСЌР’.
Много это или мало –26,7 МэВ на один элементарный акт? Очень много: при «сгорании» 1 г протонов выделяется в 20 млн раз больше энергии, чем при сгорании 1 г каменного угля. На Земле такую реакцию еще никто не наблюдал: она идет при температуре и давлении, существующих лишь в недрах звезд и еще не освоенных человеком.
Солнце - это сферически симметричный раскаленный плазменный шар, находящийся РІ равновесии. РћРЅРѕ, вероятно, возникло вместе СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё телами Солнечной системы РёР· газопылевой туманности примерно 5 млрд. лет назад. Р’ начале своей жизни солнце, примерно РЅР° 3/4 состояло РёР· РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Затем, РёР·-Р·Р° гравитационного сжатия, температура Рё давление РІ недрах настолько увеличились, что самопроизвольно начала происходить термоядерная реакция, РІ С…РѕРґРµ которой РІРѕРґРѕСЂРѕРґ превращаться РІ гелий. Р’ результате этого очень сильно поднялась температура РІ центре Солнца, (РїРѕСЂСЏРґРєР° 15.000.000Рѕ Рљ),В Р° давление РІ его недрах возросло настолько ( 1,5С…105 РєРі/Рј3), что смогло уравновесить силу тяжести Рё остановить гравитационное сжатие. Так возникла современная структура Солнца. Р—Р° время существования Солнца уже около половины РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ его центральной области превратилось РІ гелий Рё вероятно ещё через 5 млрд. лет, РєРѕРіРґР° РІ центре светила водород будет на исходе, Солнце ( жёлтый карлик РІ настоящее время) увеличится РІ размерах Рё станет красным гигантом.В
В природе водород встречается в виде двух изотопов — протия (99,98%) и дейтерия (0,02%). Поэтому в обычной воде содержатся большие количества тяжелой воды
^ 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 Рќ2 более энергетиВчески устойчива, чем его отдельные атомы. Чтобы разорвать РІ 1 моль РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° молекулы РЅР° атомы, необходимо затратить энергию 436 кДж:
Н2 = 2Н, ∆H° = 436 кДж/моль
Ртим объясняется сравнительно небольшая активность молекулярного РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РїСЂРё обычной температуре.
^ 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).
Химические свойства
Для водорода характерны следующие реакции с простыми веществами (с Al, B, Si, P соединения водорода получают косвенным путём):^ Взаимодействие с неметаллами При поджигании или в присутствии платинового катализатора реагирует с кислородом
O2 + 2h3 = 2h3O, реакция протекает со взрывом.
Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называется гремучим газом.
При нагревании водород обратимо взаимодействует с серой:
S + h3 ⇔ h3S
С азотом — при нагревании, повышенном давлении и в присутствии катализатора (железо):
N2 + 3h3 = 2Nh4
С галогенами образует галогеноводороды:
F2 + h3 = 2HF, реакция протекает со взрывом при любой температуре,
Cl2 + h3 = 2HCl, реакция протекает только на свету.
С сажей взаимодействует при сильном нагревании:
C + 2h3 = Ch5 ^ ] Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами Водород образует с активными металлами гидриды:
Na + h3 = 2NaH
Ca + h3 = Cah3
Гидриды — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются:
Cah3 + 2h3O = Ca(OH)2 + 2h3 ↑ ^ Взаимодействие с оксидами металлов (как правило, d-элементов) Оксиды восстанавливаются до металлов:
CuO + h3 = Cu + h3O
Fe2O3 + 3h3 = 2Fe + 3h3O
WO3 + 3h3 = W + 3h3O ^ Гидрирование органических соединений При действии водорода на ненасыщенные углеводороды в присутствии никель-катализатора и повышенной температуре происходит реакция гидрирования:
Ch3=Ch3 + h3 = Ch4-Ch4
Водород восстанавливает альдегиды до спиртов:
Ch4CHO + h3 = C2H5OH
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.
Рксперимент РїРѕ получению РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РёР· РІРѕРґС‹ СЃ помощью солнечной энергии (Университет РќРѕРІРѕРіРѕ Южного Уэльса, Австралия). Р’ этой технологии солнечный свет сначала преобразуется РІ электричество, которое уже разлагает РІРѕРґСѓ РЅР° кислород Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ присутствии катализатора (РґРёРѕРєСЃРёРґР° титана)
^ Р’ промышленности 1.Рлектролиз водных растворов солей:
2NaCl + 2h3O в†’ h3 + 2NaOH + Cl2
2.Пропускание паров воды над раскаленным коксом при температуре около 1000°C:
h3O + C ⇔ h3 + CO
3.РР· РїСЂРёСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ газа.
Конверсия с водяным паром:
Ch5 + h3O ⇔ CO + 3h3 (1000°C)
Каталитическое окисление кислородом:
2Ch5 + O2 ⇔ 2CO + 4h3
4. Крекинг и реформинг углеводородов в процессе переработки нефти.^ В лаборатории 1.Действие разбавленных кислот на металлы. Для проведения такой реакции чаще всего используют цинк и соляную кислоту:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + h3
2.Взаимодействие кальция с водой:
Ca + 2h3O = Ca(OH)2 + h3
3.Гидролиз гидридов:
NaH + h3O = NaOH + h3
4.Действие щелочей на цинк или алюминий:
2Al + 2NaOH + 6h3O = 2Na[Al(OH)4] + 3h3
Zn + 2KOH + 2h3O = K2[Zn(OH)4] + h3
5.С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например:
2h4O+ + 2e = h3 + 2h3O
Применение:В качестве перспективного горючего водород начал рассматриваться уже в середине прошлого века, а до этого он успел поработать в дирижаблях и сварочных аппаратах, ныне же часто трудится в роли одного из самых эффективных аккумуляторов энергии. Внедрение водорода в качестве горючего долго тормозилось его взрывоопасностью, а самое главное, себестоимостью его добычи. Но скоро ситуация может резко измениться
Наработав в достаточном количестве этот легкий газ, люди сначала приспособили его для воздушных полетов. В этом качестве первый элемент Таблицы Менделеева применяли вплоть до 1937 года, когда в воздухе сгорел крупнейший в мире, в два футбольных поля размером, заполненный водородом немецкий дирижабль «Гинденбург». Катастрофа унесла жизни 36 человек, и на таком использовании водорода был поставлен крест. С тех пор аэростаты заправляют исключительно гелием. Гелий — газ, увы, более плотный, но зато негорючий. .
Водород используют при синтезе аммиака Nh4, хлороводорода HCl, метанола СН3ОН, при гидрокрекинге (крекинге в атмосфере водорода) природных углеводородов, как восстановитель при получении некоторых металлов. Гидрированием природных растительных масел получают твёрдый жир — маргарин. Жидкий водород находит применение как ракетное топливо, а также как хладагент. Смесь кислорода с водородом используют при сварке.
РћРґРЅРѕ время высказывалось предположение, что РІ недалёком будущем основным источником получения энергии станет реакция горения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, Рё водородная энергетика вытеснит традиционные источники получения энергии (уголь, нефть Рё РґСЂ.). РџСЂРё этом предполагалось, что для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ больших масштабах можно будет использовать электролиз РІРѕРґС‹. Рлектролиз РІРѕРґС‹ — довольно энергоёмкий процесс, Рё РІ настоящее время получать РІРѕРґРѕСЂРѕРґ электролизом РІ промышленных масштабах невыгодно. РќРѕ ожидалось, что электролиз будет основан РЅР° использовании среднетемпературной (500—600 В°C) теплоты, которая РІ больших количествах возникает РїСЂРё работе атомных электростанций. Рта теплота имеет ограниченное применение, Рё возможности получения СЃ её помощью РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° позволили Р±С‹ решить как проблему экологии (РїСЂРё сгорании РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РЅР° РІРѕР·РґСѓС…Рµ количество образующихся экологически вредных веществ минимально), так Рё проблему утилизации среднетемпературной теплоты.
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.
Баварские автомобилестроители в рамках программы CleanEnergy («чистая энергия») приспособили под езду на Н2 несколько «семерок» и MINI Cooper.
Оборудованная 4-литровым двигателем водородная «семерка» развивает мощность в 184 лошадиные силы и проходит на одной заправке (170 литтров жидкого водорода «под завязку») 300 км.
РќРѕ большинство производителей пошли РїРѕ пути создания электромобилей РЅР° топливных элементах. РР±Рѕ РєСЂРѕРјРµ «экологичности» Сѓ РЅРёС… есть масса РґСЂСѓРіРёС… преимуществ. Например, гораздо более высокий (РґРѕ нескольких раз) РљРџР” двигателя или бесшумность.
Рђ больше всех новым топливом заинтересовались японцы. Рэто понятно. Рта страна, практически лишенная хоть каких-РЅРёР±СѓРґСЊ природных запасов нефти Рё газа, обладает неограниченными объемами сырья для РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (РІ РІРёРґРµ океанской РІРѕРґС‹) Рё поистине завидной сообразительностью населения. Рђ поэтому здесь водородные аналоги есть практически Сѓ любого РІРёРґР° техники — РѕС‚ работающего РЅР° топливных элементах локомотива РґРѕ человекоподобного робота SpeecysFC. Рљ тому же японцы РІРѕРІСЃСЋ ведут разработки топливных элементов для ноутбуков Рё мобильных телефонов. Р’РѕРїСЂРѕСЃ? Так как же хранят РІРѕРґРѕСЂРѕРґ?
Водородное топливо сберегают тремя способами: в сжатом виде, в сжиженном и в металлогидридах. Самое простое, конечно, — закачать водород в бак мощным компрессором. В баках той же Mazda водородное топливо содержится под давлением 350 атмосфер. Но способ этот, будучи самым дешевым, и самый небезопасный. При таком высоком давлении любая слабинка в системе грозит протечкой газа. А где протечка, там пожар, а то и взрыв.
Более надежный и практичный способ — держать водород в жидком виде. Но для этого его нужно охладить до –253 градусов Цельсия. В BMW топливо хранится именно в таком виде: поэтому почти половину топливной системы занимает мощнейшая теплоизоляция. Рвсе равно, стоит оставить машину на стоянке, скажем, на недельку, и она встретит вернувшегося хозяина с пустыми баками. Никакая изоляция не может полностью защитить систему от нагрева. В результате водород начинает испаряться, давление в баке растет, и газ просто стравливается в атмосферу через предохранительный клапан. По техническим условиям полная заправка испаряется всего за три дня…
Самый перспективный способ — хранение в металлогидридных композициях. Водород, оказывается, очень хорошо растворяется металлами, как вода впитывается губкой. Причем он поглощается в огромных объемах, значительно превосходящих объемы «губки». Такие «напитанные» водородом металлы называются металлогидридами. При охлаждении они вбирают водород, при нагревании — активно его отдают.
Представьте себе такой опыт. В приборе для электролиза воды катод изготовлен в виде пластинки. Вы включаете ток, и... пластинка сама собой начинает изгибаться! Секрет этого фокуса заключается в том, что пластинка изготовлена из палладия и с одной стороны покрыта слоем лака. При электролизе на не лакированной стороне пластинки выделяется водород и тотчас же растворяется в металле; а так как при этом объем палладия увеличивается, то возникает усилие, изгибающее пластинку.
Рто явлении, называется окклюзией.
^ Водород и будущее Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции:
21Рќ + 31Рќ в†’ 42РќРµ +10n + 17,6 РњСЌР’.
Рта реакция начинается РїСЂРё 10 млн градусов Рё протекает Р·Р° ничтожные доли секунды РїСЂРё взрыве термоядерной Р±РѕРјР±С‹, причем выделяется гигантское РїРѕ 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...
Но когда-нибудь настанет время – и это время не за горами, – когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. Ртогда 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. Рчеловечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света...
^ Домашнее задание: Ответить на контрольные вопросы,
Контрольные вопросы по теме:
Какой элемент характеризуется наибольшей распространенностью во Вселенной?
Кто впервые выделил водород в чистом виде?
Какова электронная конфигурация водорода?
Назовите изотопы водорода.
Чем объясняется сравнительно небольшая активность молекулярного водорода при обычной температуре.
В каких модификациях может существовать газообразный водород?
Охарактеризуйте химические свойства водорода.
Что называют гремучим газом?
Какие соединения водород образует с активными металлами?
Оксиды каких элементов восстанавливаются до металлов водородом?
Что такое реакции гидрирования?
Каковы способы получения водорода в промышленности?
Как получают водород в лаборатории?
Перечислите основные области применения водорода.
Что такое водородное топливо?
Почему баллоны, содержащие сжатый кислород можно хранить в помещениях, а баллоны с водородом нельзя?
Каково значение водорода в природе.
Проверочные задания по теме водород:
1) Какой минимальный объем гремучего газа нужно использовать для получения
2 Р» РІРѕРґС‹?
2) Какую массу цинка (г) надо растворить в соляной кислоте, чтобы полученным водородом можно было восстановить 14.4 г оксида меди(II)?
3)Самый тяжелый из изотопов водорода- тритий- радиактивен. В какой элемент превращается радиактивный водород при β-распаде?
4)Рассчитайте количество водорода, которое может быть получено из 21 г гидрида кальция в случае: а) термического разложения твердого образца; б) реакции такого же образца с водой.
5) В солнечной атмосфере содержится 82% водорода-1 и 18 % гелия-4 по числу атомов. Рассчитайте массовую долю атомарного водорода в атмосфере солнца.
6) Допишите уравнения реакций:
Zn + 2HCl = ? + h3
? + 2h3O = Ca(OH)2 + h3
NaH + h3O = NaOH + ?
2Al + 2NaOH + 6h3O = ? + 3h3
Zn + ? + 2h3O = K2[Zn(OH)4] + h3
www.ronl.ru
Средней школы № 64
Серазетдинова Диана -
Под руководством учителя химии
Захаровой Л.С.
Казань 2001г.
План:
1. Введение.
2. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение элемента РІ периодической системе Р”.Р. Менделеева.
3. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
4. Получение водорода.
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
6. Водород и Вселенная.
7. Список использованной литературы.
1.Введение.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ (Hudrogenium) был открыт РІ первой половине XVI века немецким врачом Рё естествоиспытателем Парацельсом. Р’ 1776 Рі. Кавендиш (Англия) установил его свойства Рё указал отличия РѕС‚ РґСЂСѓРіРёС… газов. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ имеет три изотопа: протий В№Рќ, дейтерий ВІРќ или D, тритий ВіРќ или Рў. РС… массовые числа равны 1, 2 Рё 3. Протий Рё дейтерий стабильны, тритий – радиоактивен (период полураспада 12,5 лет). Р’ природных соединениях дейтерий Рё протий РІ среднем содержатся РІ отношении 1:6800 (РїРѕ числу атомов). Тритий РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ находится РІ ничтожно малых количествах.
Ядро атома водорода ¹Н содержит один протон. Ядро дейтерия и трития включают не только протон, но и один, два нейтрона. Молекула водорода состоит из двух атомов. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу водорода:
Рнергия ионизации атома, СЌР’ 13,60
Сродство атома к электрону, эВ 0,75
Относительная электроотрицательность 2,1
Радиус атома, нм 0,046
Межъядерное расстояние в молекуле, нм 0,0741
Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25ºС436,1
2. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ периодической таблице Р”.Р. Менделеева.
В самом конце XVIII и в начале XIХ века химия вступила в период установления количественных закономерностей: в 1803 году был сформулирован закон кратных отношений (вещества реагируют между собой в весовых отношениях, кратных химическим эквивалентам), а в 1814 году опубликована первая в истории химической науки таблица относительных атомных весов элементов. В этой таблице на первом месте оказался водород, а атомные массы других элементов выражались числами, близкими к целым.
Особое положение, которое с самого начала занял водород, не могло не привлечь внимания ученых, и в 1841 году химики смогли ознакомиться с теорией Уильяма Праута, развившего теорию Древнегреческих философов о единстве мира и предположившего, что все элементы образованы из водорода как из самого легкого элемента. Прауту возражал Й.Я. Берцелиус, как раз занимавшийся уточнением атомных весов: из его опытов следовало, что атомные веса элементов не находятся в целочисленных отношениях к атомному весу водорода. Но, возражали сторонники Праута, атомные веса определены еще недостаточно точно и в качестве примера ссылались на эксперименты Жана Стаса, который в 1840 году исправил атомный вес углерода с 11,26 (эта величина была установлена Берцелиусом) на 12,0.
Рвсе же привлекательную гипотезу Праута пришлось на время оставить: вскоре тот же Стас тщательными и не подлежащими сомнению исследованиями установил, что, например, атомный вес хлора равен 35,45, т. е. никак не может быть выражен числом, кратным атомному весу водорода...
РќРѕ РІРѕС‚ РІ 1869 РіРѕРґСѓ Дмитрий Рванович Менделеев создал СЃРІРѕСЋ периодическую классификацию элементов, положив РІ ее РѕСЃРЅРѕРІСѓ атомные веса элементов как РёС… наиболее фундаментальную характеристику. Р РЅР° первом месте РІ системе элементов, естественно, оказался РІРѕРґРѕСЂРѕРґ.
С открытием периодического закона стадо ясно, что химические элементы образуют единый ряд, построение которого подчиняется какой-то внутренней закономерности. Рэто не могло вновь не вызвать к жизни гипотезу Праута, — правда, в несколько измененной форме: в 1888 году Уильям Крукс предположил, что все элементы, в том числе и водород, образованы путем уплотнения некоторой первичной материи, названной им протилом. А так как протил, рассуждал Крукс, по-видимому, имеет очень малый атомный вес, то отсюда понятно и возникновение дробных атомных весов.
РќРѕ РІРѕС‚ что любопытно. Самого Менделеева необычайно занимал РІРѕРїСЂРѕСЃ: Р° почему периодическая система должна начинаться именно СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°? Что мешает существованию элементов СЃ атомным весом, меньше единицы? Р РІ качестве такого элемента РІ 1905 годуМенделеев называет… «мировой эфир». Более того, РѕРЅ помещает его РІ нулевую РіСЂСѓРїРїСѓ над гелием Рё рассчитывает его атомный вес — 0,000001! Рнертный газ СЃРѕ столь малым атомным весом должен быть РїРѕ мнению Менделеева, всепроникающим, Р° его СѓРїСЂСѓРіРёРµ колебания могли Р±С‹ объяснить световые явления...
Увы, атому предвидению великого ученого не было суждено сбыться. Но Менделеев был прав в том отношении, что элементы не построены из тождественных частиц: мы знаем теперь, что они построены из протонов, нейтронов и электронов.
Но позвольте, воскликнете вы, ведь протон — это ядро атома водорода. Значит Праут был все-таки прав? Да, он действительно был по-своему прав. Но это была, если можно так выразиться, преждевременная правота, потому что в то время ее нельзя было ни по-настоящему подтвердить, ни по-настоящему опровергнуть...
Впрочем, сам водород сыграл в истории развития научной мысли еще немалую роль. В 1913 году Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты, объяснившие на основе квантовой механики особенности строения атома и внутреннюю сущность закона периодичности. Ртеория Бора была признана потому, что рассчитанный на ее основе спектр водорода полностью совпал с наблюдаемым.
3. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ встречается РІ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРј состоянии РЅР° Земле лишь РІ незначительных количествах. РРЅРѕРіРґР° РѕРЅ выделяется вместе СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё газами РїСЂРё вулканических извержениях, Р° также РёР· буровых скважин РїСЂРё добычи нефти. РќРѕ РІ РІРёРґРµ соединений РІРѕРґРѕСЂРѕРґ весьма распространен. Рто РІРёРґРЅРѕ уже РёР· того, что РѕРЅ составляет девятую часть массы РІРѕРґС‹. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав всех животных Рё растительных организмов, нефти, каменного Рё Р±СѓСЂРѕРіРѕ углей, природных газов Рё СЂСЏРґР° минералов. РќР° долю РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РёР· всей массы земной РєРѕСЂС‹, считая РІРѕРґСѓ Рё РІРѕР·РґСѓС…, приходится около 1%. Однако РїСЂРё пересчете РЅР° проценты РѕС‚ общего числа атомов содержание РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ земной РєРѕСЂРµ 17%.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ самый распространенный элемент РєРѕСЃРјРѕСЃР°. РќР° его долю приходится около половины массы Солнца Рё большинства РґСЂСѓРіРёС… звезд. РћРЅ содержится РІ газовых туманностях, РІ межзвездном газе, РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав звезд. Р’ недрах звезд РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ превращение ядер атомов РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ СЏРґСЂР° атомов гелия. Ртот процесс протекает СЃ выделением энергии; для РјРЅРѕРіРёС… звезд, РІ том числе для Солнца, РѕРЅ служит главным источником энергии. Скорость процесса, С‚. Рµ. количество ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, превращающихся РІ СЏРґСЂР° гелия РІ РѕРґРЅРѕРј кубическом метре Р·Р° РѕРґРЅСѓ секунду, мала. Поэтому Рё количество энергии, выделяющейся Р·Р° единицу времени РІ единице объема, мало. Однако, вследствие огромности массы Солнца, общее количество энергии, генерируемой Рё излучаемой Солнцем, очень велико. РћРЅРѕ соответствует уменьшению массы Солнца приблизительно РЅР° 4 млн. С‚ РІ секунду.
4. Получение водорода.
Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде — кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты — использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого
«магического порошка».
Возможен также микробиологический СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р’ почве существует СЂСЏРґ микроорганизмов, которые выделяют РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РІРёРґРµ побочного продукта. Р’ случае решения задачи дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ топлива Рё разработки технологии его накопления, хранения Рё транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного РІ естественную систему круговорота РІРѕРґС‹. Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° — электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде — кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты — использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого «магического порошка».
Возможен также микробиологический способ получения водорода. В почве существует ряд микроорганизмов, которые выделяют водород в виде побочного продукта. В случае решения задачи дешевого получения водородного топлива и разработки технологии его накопления, хранения и транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного в естественную систему круговорота воды.
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
Рљ смерти нас РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ дефицит протонов. Старение Рё его многочисленные лица, болезни, также являются результатом РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ дефицита. Организм без РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РЅРµ способен снять зеленый экран смерти Рё РјС‹ покидаем этот РјРёСЂ. Возникновение зеленого экрана зависит РѕС‚ дыхания кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°, который сжигает розовый гем, превращая его РІ зеленый биливердин. Кислород — сильнейший окислитель. РќРѕ убирает зеленый экран РІРѕРґРѕСЂРѕРґ (протон). Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ — сильнейший восстановитель. Ресли кислород — сжигатель, то РІРѕРґРѕСЂРѕРґ — гаситель. Окисление Рё восстановление суть РґРІР° противоположных процесса. РќРѕ эти процессы едины: РѕРґРЅРѕ РЅРµ бывает без РґСЂСѓРіРѕРіРѕ. Более того, там, РіРґРµ есть РѕРґРЅРѕ проявляется Рё РїСЂСЏРјРѕ противоположное РґСЂСѓРіРѕРµ. Рто хорошо РІРёРґРЅРѕ РЅР° примере нашего дыхания. Биохимия называет дыхание биологическим окислением. РќРѕ та же Р±РёРѕС…РёРјРёСЏ дала дыханию Рё РґСЂСѓРіРѕРµ, более точное наименование. РџРѕ-РґСЂСѓРіРѕРјСѓ, дыхание — это отщепление РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РѕС‚ субстратов СЃ помощью кислорода (дегидрирование субстратов). РўРѕ есть согласно этому определению, кислород служит для того, чтобы получать РёРѕРЅС‹ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Рђ РјС‹ уже знаем, для чего РѕРЅРё нужны. Протоны нам дают возможность жить! Ртак, кислород дыхания служит для получения протонов. РќРѕ значит, вполне справедливо Рё должно иметь место РїСЂСЏРјРѕ противоположное явление, восстановление СЃ помощью РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РІ результате чего РјС‹ должны повышать потребление кислорода. РќРѕ именно так это Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚! Судите сами. Протон, убирая зеленый экран смерти, восстанавливает железо, увеличивает синтез гемоглобина Рё дыхательных ферментов. Рђ это значит, что РѕРЅ позволяет увеличить объемы потребления кислорода РІРѕР·РґСѓС…Р°, РёР±Рѕ есть, чем этот кислород принять! Рглавный признак старения организма, кислородный дефицит (РіРёРїРѕРєСЃРёСЏ) исчезает. Таков фундаментальный закон РџСЂРёСЂРѕРґС‹. Закон единства Рё Р±РѕСЂСЊР±С‹ противоположностей. (Рћ нем — РІ последней главе). Без кислорода нет РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РЅРѕ Рё без РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РЅРµ бывать кислороду. РЎ открытием Биочасов открылась РґРѕСЂРѕРіР° РЅРµ только РІ долголетие, РЅРѕ Рё РІ «мечту всех мечт мечтее», РІ бессмертие! РќРѕ РІ чем же тогда дело? Почему РјС‹ РІСЃРµ-таки умираем, несмотря РЅР° то, что между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј стоит причинно-следственный знак равенства? Секрет смерти РІ РѕРґРЅРѕР№ маленькой детали, можно сказать, РІ мелочи. Между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј можно было Р±С‹ СЃРїРѕРєРѕР№РЅРѕ поставить знак равенства РІ том случае, если Р±С‹ время нашей жизни РІ Биочасах Земли шло строго РїРѕ РєСЂСѓРіСѓ. Рђ этого РЅРµ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚. Время идет РїРѕ спирали, РіРґРµ каждый последующий РіРѕРґРѕРІРѕР№ виток РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает точной копией витка предыдущего. Поэтому потраченная РЅР° производство протонов клеточная РІРѕРґР° РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ может быть полностью восполнена РІ РіРѕРґРѕРІРѕРј цикле окисления Рё восстановления. Мешает действие реликтового излучения Вселенной. РЎРІРѕСЋ лепту РІ нашу смерть РІРЅРѕСЃРёС‚ Рё 11-летний цикл солнечной активности, связанный СЃ вращением Солнца РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё. Расстояние между годовыми витками спирали времени называется шагом. Шаг спирали жизни РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает постоянным. Шаг, учитываемый после прекращения периода роста, равен РіРѕРґРѕРІРѕРјСѓ дефициту протона. Получается, что РїСЂРё самом общем рассмотрении РІРѕРїСЂРѕСЃР° жизни Рё смерти человека, причиной смерти можно назвать дыхание кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°. РџСЂРё ближайшем рассмотрении проблемы причиной смерти можно назвать водородный дефицит организма. РџСЂРё более пристальном взгляде РЅР° вещи, причиной смерти является спиральный С…РѕРґ времени РІ Биочасах относительно реликтового излучения Вселенной. РќСѓ Р° РїСЂРё расследовании СЃ пристрастием причиной смерти является реликтовое излучение Вселенной Рё периодическая активность Солнца РІ его 11-летнем цикле. Рменно РѕРЅРё РЅРµ позволяют воспроизводить РЅР° Земле РѕРґРЅРѕ Рё то же время РёР· РіРѕРґР° РІ РіРѕРґ, Р° посему РјС‹ умираем. РќРѕ кто есть кто РІ этой фундаментальной причине? Ответ РїСЂРѕСЃС‚. Реликтовое излучение является радиоволнами, Р° Солнце СЃРІРѕРґРёС‚ нас РІ могилу оранжевыми лучами своего спектра. Рменно радиоволны Рё оранжевые лучи останавливают колебания весов Р–РёР·РЅРё РІ Биочасах, блокируя нашу печень, почку, толстую кишку, РєРѕСЂСѓ головного РјРѕР·РіР°, сердечную СЃСѓРјРєСѓ, костный РјРѕР·Рі Рё кости, желудок, мочевой пузырь. Но… Рменно оранжевые лучи Рё радиоволны помогают снять нам зеленый экран смерти. Так почему же РјС‹ умираем? Что причина нашей смерти? Ответ РІСЃРµ тот же: дефицит РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) суть причина смерти человека Рё всего живого РЅР° планете Земля. Да, никто РЅРµ может погасить радиоволны реликтового излучения Вселенной, никто РЅРµ может остановить движение Рё вращение Солнца, РЅРѕ никто РЅРµ может запретить каждому РёР· нас восполнить водородный дефицит Рё замкнуть спираль времени РІ кольцо времени. Рђ РІ песне поется, что «у кольца начала нет Рё нет конца».
6. Водород и Вселенная.
Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции
21 Рќ + 31 Рќ 42 He + n0 + 17,6 РњСЌРІ.
Рта реакция начинается РїСЂРё десяти миллионах градусов Рё протекает Р·Р° ничтожные доли секунды РїСЂРё взрыве термоядерной Р±РѕРјР±С‹, причем выделяется гигантское' РїРѕ 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...
Но когда-нибудь настанет время,— и это время не за горами,—когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. Ртогда 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 триста литров бензина. Рчеловечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света...
Список использованной литературы:
1. Большой энциклопедический словарь
2. «Основы общей С…РёРјРёРёВ» Р“.Р. РќРѕРІРёРєРѕРІ — РњРѕСЃРєРІР°, 1988Рі. «Высшая школа»
3. Справочник по химии 8-11 кл.
4. Учебное пособие для химико-технологических специальных ВУЗов
5. «Вариации на тему одной планеты», Франц Шебек Москва, 1977г.
6. «Семь чудес и другие», В.З. Черняк — Москва, 1990г.
www.ronl.ru
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
          Выполнила ученица 11 класса ГСредней школы № 64
Серазетдинова Диана?
Под руководством учителя химии
Захаровой Л.С.
В
В
В
В
Казань 2001г.
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
План:
1.    Введение.
2.В В В В Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение элемента РІ периодической системе Р”.Р. Менделеева.
3.В В В В Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
4.    Получение водорода.
5.    Так кто же виноват в нашей смерти?
6.    Водород и Вселенная.
7.    Список использованной литературы.
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
1.Введение.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ (Hudrogenium) был открыт РІ первой половине XVI века немецким врачом Рё естествоиспытателем Парацельсом. Р’ 1776 Рі. Кавендиш (Англия) установил его свойства Рё указал отличия РѕС‚ РґСЂСѓРіРёС… газов. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ имеет три изотопа: протий В№Рќ, дейтерий ВІРќ или D, тритий ВіРќ или Рў. РС… массовые числа равны 1, 2 Рё 3. Протий Рё дейтерий стабильны, тритий – радиоактивен (период полураспада 12,5 лет). Р’ природных соединениях дейтерий Рё протий РІ среднем содержатся РІ отношении 1:6800 (РїРѕ числу атомов). Тритий РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ находится РІ ничтожно малых количествах.
Ядро атома водорода ¹Н содержит один протон. Ядро дейтерия и трития включают не только протон, но и один, два нейтрона. Молекула водорода состоит из двух атомов. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу водорода:
Рнергия ионизации атома, СЌР’В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В 13,60В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В
Сродство атома к электрону, эВ                                                        0,75
Относительная электроотрицательность                                          2,1
Межъядерное расстояние РІ молекуле, РЅРјВ В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В В 0,0741В В В В
Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25ºС             436,1
В
2. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ. Положение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ периодической таблице Р”.Р. Менделеева.
В
В самом конце XVIII и в начале XIХ века химия вступила в период установления количественных закономерностей: в 1803 году был сформулирован закон кратных отношений (вещества реагируют между собой в весовых отношениях, кратных химическим эквивалентам), а в 1814 году опубликована первая в истории химической науки таблица относительных атомных весов элементов. В этой таблице на первом месте оказался водород, а атомные массы других элементов выражались числами, близкими к целым.
Особое положение, которое с самого начала занял водород, не могло не привлечь внимания ученых, и в 1841 году химики смогли ознакомиться с теорией Уильяма Праута, развившего теорию Древнегреческих философов о единстве мира и предположившего, что все элементы образованы из водорода как из самого легкого элемента. Прауту возражал Й.Я. Берцелиус, как раз занимавшийся уточнением атомных весов: из его опытов следовало, что атомные веса элементов не находятся в целочисленных отношениях к атомному весу водорода. Но, возражали сторонники Праута, атомные веса определены еще недостаточно точно и в качестве примера ссылались на эксперименты Жана Стаса, который в 1840 году исправил атомный вес углерода с 11,26 (эта величина была установлена Берцелиусом) на 12,0.
Рвсе же привлекательную гипотезу Праута пришлось на время оставить: вскоре тот же Стас тщательными и не подлежащими сомнению исследованиями установил, что, например, атомный вес хлора равен 35,45, т. е. никак не может быть выражен числом, кратным атомному весу водорода...
РќРѕ РІРѕС‚ РІ 1869 РіРѕРґСѓ Дмитрий Рванович Менделеев создал СЃРІРѕСЋ периодическую классификацию элементов, положив РІ ее РѕСЃРЅРѕРІСѓ атомные веса элементов как РёС… наиболее фундаментальную характеристику. Р РЅР° первом месте РІ системе элементов, естественно, оказался РІРѕРґРѕСЂРѕРґ.
С открытием периодического закона стадо ясно, что химические элементы образуют единый ряд, построение которого подчиняется какой-то внутренней закономерности. Рэто не могло вновь не вызвать к жизни гипотезу Праута, — правда, в несколько измененной форме: в 1888 году Уильям Крукс предположил, что все элементы, в том числе и водород, образованы путем уплотнения некоторой первичной материи, названной им протилом. А так как протил, рассуждал Крукс, по-видимому, имеет очень малый атомный вес, то отсюда понятно и возникновение дробных атомных весов.
РќРѕ РІРѕС‚ что любопытно. Самого Менделеева необычайно занимал РІРѕРїСЂРѕСЃ: Р° почему периодическая система должна начинаться именно СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°? Что мешает существованию элементов СЃ атомным весом, меньше единицы? Р РІ качестве такого элемента РІ 1905 РіРѕРґСѓ Менделеев называет... «мировой эфир». Более того, РѕРЅ помещает его РІ нулевую РіСЂСѓРїРїСѓ над гелием Рё рассчитывает его атомный вес — 0,000001! Рнертный газ СЃРѕ столь малым атомным весом должен быть РїРѕ мнению Менделеева, всепроникающим, Р° его СѓРїСЂСѓРіРёРµ колебания могли Р±С‹ объяснить световые явления...
Увы, атому предвидению великого ученого не было суждено сбыться. Но Менделеев был прав в том отношении, что элементы не построены из тождественных частиц: мы знаем теперь, что они построены из протонов, нейтронов и электронов.
Но позвольте, воскликнете вы, ведь протон — это ядро атома водорода. Значит Праут был все-таки прав? Да, он действительно был по-своему прав. Но это была, если можно так выразиться, преждевременная правота, потому что в то время ее нельзя было ни по-настоящему подтвердить, ни по-настоящему опровергнуть...
Впрочем, сам водород сыграл в истории развития научной мысли еще немалую роль. В 1913 году Нильс Бор сформулировал свои знаменитые постулаты, объяснившие на основе квантовой механики особенности строения атома и внутреннюю сущность закона периодичности. Ртеория Бора была признана потому, что рассчитанный на ее основе спектр водорода полностью совпал с наблюдаемым.
В
В В В В
В
В
3. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ.
В
Водород встречается РІ СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРј состоянии РЅР° Земле лишь РІ незначительных количествах. РРЅРѕРіРґР° РѕРЅ выделяется вместе СЃ РґСЂСѓРіРёРјРё газами РїСЂРё вулканических извержениях, Р° также РёР· буровых скважин РїСЂРё добычи нефти. РќРѕ РІ РІРёРґРµ соединений РІРѕРґРѕСЂРѕРґ весьма распространен. Рто РІРёРґРЅРѕ уже РёР· того, что РѕРЅ составляет девятую часть массы РІРѕРґС‹. Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав всех животных Рё растительных организмов, нефти, каменного Рё Р±СѓСЂРѕРіРѕ углей, природных газов Рё СЂСЏРґР° минералов. РќР° долю РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РёР· всей массы земной РєРѕСЂС‹, считая РІРѕРґСѓ Рё РІРѕР·РґСѓС…, приходится около 1%. Однако РїСЂРё пересчете РЅР° проценты РѕС‚ общего числа атомов содержание РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ земной РєРѕСЂРµ 17%.
Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ самый распространенный элемент РєРѕСЃРјРѕСЃР°. РќР° его долю приходится около половины массы Солнца Рё большинства РґСЂСѓРіРёС… звезд. РћРЅ содержится РІ газовых туманностях, РІ межзвездном газе, РІС…РѕРґРёС‚ РІ состав звезд. Р’ недрах звезд РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ превращение ядер атомов РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РІ СЏРґСЂР° атомов гелия. Ртот процесс протекает СЃ выделением энергии; для РјРЅРѕРіРёС… звезд, РІ том числе для Солнца, РѕРЅ служит главным источником энергии. Скорость процесса, С‚. Рµ. количество ядер РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, превращающихся РІ СЏРґСЂР° гелия РІ РѕРґРЅРѕРј кубическом метре Р·Р° РѕРґРЅСѓ секунду, мала. Поэтому Рё количество энергии, выделяющейся Р·Р° единицу времени РІ единице объема, мало. Однако, вследствие огромности массы Солнца, общее количество энергии, генерируемой Рё излучаемой Солнцем, очень велико. РћРЅРѕ соответствует уменьшению массы Солнца приблизительно РЅР° 4 млн. С‚ РІ секунду.
В
В
4. Получение водорода.
Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° - электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде - кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты - использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого
 "магического порошка".
Возможен также микробиологический СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Р’ почве существует СЂСЏРґ микроорганизмов, которые выделяют РІРѕРґРѕСЂРѕРґ РІ РІРёРґРµ побочного продукта. Р’ случае решения задачи дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ топлива Рё разработки технологии его накопления, хранения Рё транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного РІ естественную систему круговорота РІРѕРґС‹. Наиболее старый СЃРїРѕСЃРѕР± получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° - электролиз РІРѕРґС‹, РїСЂРё котором, пропуская постоянный ток, РЅР° катоде накапливают РІРѕРґРѕСЂРѕРґ, Р° РЅР° аноде - кислород. Такая технология делает его слишком РґРѕСЂРѕРіРёРј энергоносителем. Поэтому РїРѕРєР° РІРѕРґРѕСЂРѕРґ используется только для запуска космических аппаратов СЃ РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕ-кислородными двигателями. Чаще для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° используют технологию горячей переработки РІРѕРґСЏРЅРѕРіРѕ пара РїСЂРё температуре 700-900 °С СЃ участием легкого бензина Рё тяжелого жидкого топлива, отбирающего кислород. Рто тоже РґРѕСЂРѕРіРѕР№ СЃРїРѕСЃРѕР±. Существует несколько проектов дешевого получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Например, предлагается построить РІ Гренландии несколько грандиозных электростанций, которые Р±СѓРґСѓС‚ использовать талую РІРѕРґСѓ ледников для производства электроэнергии, Р° энергия будет РЅР° месте затрачиваться РЅР° электролиз для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, его сжижения Рё транспортировку РїРѕ трубопроводам Рё РІ танкерах РІ Европу Рё Америку. Другие проекты - использование энергии атомных Рё специальных солнечных электростанций для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° путем электролиза РІРѕРґС‹.
Однако сама РїСЂРёСЂРѕРґР° дает рецепт для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° без огромных затрат энергии. РќР° поверхности частиц взвесей РІ РІРѕРґРµ существуют адсорбированные Рё закрепленные РЅР° поверхности ферменты СЃ высокой специфичностью каталитического действия. РћРЅРё СЃРїРѕСЃРѕР±РЅС‹ расщеплять РѕРґРЅСѓ-единственную СЃРІСЏР·СЊ РІ РѕРґРЅРѕРј РёР· веществ РїСЂРё очень высокой активности РІ обычных условиях. Рммобилизованные ферменты РјРѕРіСѓС‚ быть использованы для получения РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Представьте себе горсть порошка СЃ иммобилизованным РЅР° частицах ферментом. Порошок засыпают РІ банку СЃ РІРѕРґРѕР№, стоящую РЅР° солнце, Рё РІ ней начинается активное выделение РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Уже делаются попытки создания такого "магического порошка".
Возможен также микробиологический способ получения водорода. В почве существует ряд микроорганизмов, которые выделяют водород в виде побочного продукта. В случае решения задачи дешевого получения водородного топлива и разработки технологии его накопления, хранения и транспортировки человечество получит неиссякаемый источник экологически чистого энергоносителя, встроенного в естественную систему круговорота воды.
В
В
В
В
5. Так кто же виноват в нашей смерти?
Рљ смерти нас РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ дефицит протонов. Старение Рё его многочисленные лица, болезни, также являются результатом РІРѕРґРѕСЂРѕРґРЅРѕРіРѕ дефицита. Организм без РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РЅРµ способен снять зеленый экран смерти Рё РјС‹ покидаем этот РјРёСЂ. Возникновение зеленого экрана зависит РѕС‚ дыхания кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°, который сжигает розовый гем, превращая его РІ зеленый биливердин. Кислород - сильнейший окислитель. РќРѕ убирает зеленый экран РІРѕРґРѕСЂРѕРґ (протон). Р’РѕРґРѕСЂРѕРґ - сильнейший восстановитель. Ресли кислород - сжигатель, то РІРѕРґРѕСЂРѕРґ - гаситель. Окисление Рё восстановление суть РґРІР° противоположных процесса. РќРѕ эти процессы едины: РѕРґРЅРѕ РЅРµ бывает без РґСЂСѓРіРѕРіРѕ. Более того, там, РіРґРµ есть РѕРґРЅРѕ проявляется Рё РїСЂСЏРјРѕ противоположное РґСЂСѓРіРѕРµ. Рто хорошо РІРёРґРЅРѕ РЅР° примере нашего дыхания. Биохимия называет дыхание биологическим окислением. РќРѕ та же Р±РёРѕС…РёРјРёСЏ дала дыханию Рё РґСЂСѓРіРѕРµ, более точное наименование. РџРѕ-РґСЂСѓРіРѕРјСѓ, дыхание - это отщепление РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) РѕС‚ субстратов СЃ помощью кислорода (дегидрирование субстратов). РўРѕ есть согласно этому определению, кислород служит для того, чтобы получать РёРѕРЅС‹ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°. Рђ РјС‹ уже знаем, для чего РѕРЅРё нужны. Протоны нам дают возможность жить! Ртак, кислород дыхания служит для получения протонов. РќРѕ значит, вполне справедливо Рё должно иметь место РїСЂСЏРјРѕ противоположное явление, восстановление СЃ помощью РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РІ результате чего РјС‹ должны повышать потребление кислорода. РќРѕ именно так это Рё РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚! Судите сами. Протон, убирая зеленый экран смерти, восстанавливает железо, увеличивает синтез гемоглобина Рё дыхательных ферментов. Рђ это значит, что РѕРЅ позволяет увеличить объемы потребления кислорода РІРѕР·РґСѓС…Р°, РёР±Рѕ есть, чем этот кислород принять! Рглавный признак старения организма, кислородный дефицит (РіРёРїРѕРєСЃРёСЏ) исчезает. Таков фундаментальный закон РџСЂРёСЂРѕРґС‹. Закон единства Рё Р±РѕСЂСЊР±С‹ противоположностей. (Рћ нем - РІ последней главе). Без кислорода нет РІРѕРґРѕСЂРѕРґР°, РЅРѕ Рё без РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° РЅРµ бывать кислороду. РЎ открытием Биочасов открылась РґРѕСЂРѕРіР° РЅРµ только РІ долголетие, РЅРѕ Рё РІ "мечту всех мечт мечтее", РІ бессмертие! РќРѕ РІ чем же тогда дело? Почему РјС‹ РІСЃРµ-таки умираем, несмотря РЅР° то, что между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј стоит причинно-следственный знак равенства? Секрет смерти РІ РѕРґРЅРѕР№ маленькой детали, можно сказать, РІ мелочи. Между кислородом Рё РІРѕРґРѕСЂРѕРґРѕРј можно было Р±С‹ СЃРїРѕРєРѕР№РЅРѕ поставить знак равенства РІ том случае, если Р±С‹ время нашей жизни РІ Биочасах Земли шло строго РїРѕ РєСЂСѓРіСѓ. Рђ этого РЅРµ РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚. Время идет РїРѕ спирали, РіРґРµ каждый последующий РіРѕРґРѕРІРѕР№ виток РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает точной копией витка предыдущего. Поэтому потраченная РЅР° производство протонов клеточная РІРѕРґР° РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ может быть полностью восполнена РІ РіРѕРґРѕРІРѕРј цикле окисления Рё восстановления. Мешает действие реликтового излучения Вселенной. РЎРІРѕСЋ лепту РІ нашу смерть РІРЅРѕСЃРёС‚ Рё 11-летний цикл солнечной активности, связанный СЃ вращением Солнца РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё. Расстояние между годовыми витками спирали времени называется шагом. Шаг спирали жизни РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ бывает постоянным. Шаг, учитываемый после прекращения периода роста, равен РіРѕРґРѕРІРѕРјСѓ дефициту протона. Получается, что РїСЂРё самом общем рассмотрении РІРѕРїСЂРѕСЃР° жизни Рё смерти человека, причиной смерти можно назвать дыхание кислородом РІРѕР·РґСѓС…Р°. РџСЂРё ближайшем рассмотрении проблемы причиной смерти можно назвать водородный дефицит организма. РџСЂРё более пристальном взгляде РЅР° вещи, причиной смерти является спиральный С…РѕРґ времени РІ Биочасах относительно реликтового излучения Вселенной. РќСѓ Р° РїСЂРё расследовании СЃ пристрастием причиной смерти является реликтовое излучение Вселенной Рё периодическая активность Солнца РІ его 11-летнем цикле. Рменно РѕРЅРё РЅРµ позволяют воспроизводить РЅР° Земле РѕРґРЅРѕ Рё то же время РёР· РіРѕРґР° РІ РіРѕРґ, Р° посему РјС‹ умираем. РќРѕ кто есть кто РІ этой фундаментальной причине? Ответ РїСЂРѕСЃС‚. Реликтовое излучение является радиоволнами, Р° Солнце СЃРІРѕРґРёС‚ нас РІ могилу оранжевыми лучами своего спектра. Рменно радиоволны Рё оранжевые лучи останавливают колебания весов Р–РёР·РЅРё РІ Биочасах, блокируя нашу печень, почку, толстую кишку, РєРѕСЂСѓ головного РјРѕР·РіР°, сердечную СЃСѓРјРєСѓ, костный РјРѕР·Рі Рё кости, желудок, мочевой пузырь. РќРѕ... Рменно оранжевые лучи Рё радиоволны помогают снять нам зеленый экран смерти. Так почему же РјС‹ умираем? Что причина нашей смерти? Ответ РІСЃРµ тот же: дефицит РёРѕРЅРѕРІ РІРѕРґРѕСЂРѕРґР° (протонов) суть причина смерти человека Рё всего живого РЅР° планете Земля. Да, никто РЅРµ может погасить радиоволны реликтового излучения Вселенной, никто РЅРµ может остановить движение Рё вращение Солнца, РЅРѕ никто РЅРµ может запретить каждому РёР· нас восполнить водородный дефицит Рё замкнуть спираль времени РІ кольцо времени. Рђ РІ песне поется, что «у кольца начала нет Рё нет конца».
В
В
В
В
В
6. Водород и Вселенная.
Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции
21Рќ + 31Рќ 42He + n0 + 17,6 РњСЌРІ.
Рта реакция начинается РїСЂРё десяти миллионах градусов Рё протекает Р·Р° ничтожные доли секунды РїСЂРё взрыве термоядерной Р±РѕРјР±С‹, причем выделяется гигантское' РїРѕ 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...
Но когда-нибудь настанет время,— и это время не за горами,—когда мерилом ценности станет не золото, а энергия. Ртогда 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 триста литров бензина. Рчеловечество будет с недоумением вспоминать, что было время, когда люди угрожали друг другу животворным источником тепла и света...
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
В
Список использованной литературы:
1.    Большой энциклопедический словарь
2.    «Основы общей С…РёРјРёРёВ» Р“.Р. РќРѕРІРёРєРѕРІ - РњРѕСЃРєРІР°, 1988Рі. «Высшая школа»
3.    Справочник по химии 8-11 кл.
4.    Учебное пособие для химико-технологических специальных ВУЗов
5.    «Вариации на тему одной планеты», Франц Шебек Москва, 1977г.
6.    «Семь чудес и другие», В.З. Черняк - Москва, 1990г.
В
www.referatmix.ru