Kemijska svojstva vodika i njegovih spojeva. Kemijska svojstva vodika: značajke i primjena. Obilježja po položaju u pshe

Ima svoj specifičan položaj u periodnom sustavu koji odražava svojstva koja pokazuje i govori o njegovoj elektronskoj strukturi. Međutim, među svima njima postoji jedan poseban atom koji zauzima dvije ćelije odjednom. Nalazi se u dvije skupine elemenata koji su potpuno suprotni po svojim svojstvima. Ovo je vodik. Takve karakteristike čine ga jedinstvenim.

Vodik nije samo element, već i jednostavna tvar, kao i komponenta puno kompleksni spojevi, biogeni i organogeni element. Stoga, razmotrimo njegove karakteristike i svojstva detaljnije.

Vodik kao kemijski element

Vodik je element prve skupine glavne podskupine, kao i sedme skupine glavne podskupine u prvoj maloj periodi. Ovo razdoblje sastoji se od samo dva atoma: helija i elementa koji razmatramo. Opišimo glavne značajke položaja vodika u periodnom sustavu.

1. Atomski broj vodika je 1, broj elektrona je isti, a prema tome i broj protona je isti. Atomska masa - 1,00795. Postoje tri izotopa ovog elementa s masenim brojevima 1, 2, 3. Međutim, svojstva svakog od njih su vrlo različita, budući da je povećanje mase čak i za jedan za vodik odmah dvostruko.
2. Činjenica da sadrži samo jedan elektron na svojoj vanjskoj površini omogućuje mu uspješno ispoljavanje i oksidacijskih i redukcijskih svojstava. Osim toga, nakon predaje elektrona, on ostaje sa slobodnom orbitalom, koja sudjeluje u formiranju kemijske veze prema donor-akceptorskom mehanizmu.
3. Vodik je jako redukcijsko sredstvo. Stoga se njegovo glavno mjesto smatra prvom skupinom glavne podskupine, gdje predvodi najaktivnije metale - alkalije.
4. Međutim, u interakciji s jakim redukcijskim agensima, kao što su metali, također može biti oksidacijsko sredstvo, prihvaćajući elektron. Ti se spojevi nazivaju hidridi. Po tom svojstvu predvodi podskupinu halogena s kojom je sličan.
5. Zbog svoje vrlo male atomske mase vodik se smatra najviše svjetlosni element. Osim toga, njegova gustoća također je vrlo niska, pa je i mjerilo za lakoću.

Dakle, očito je da je atom vodika potpuno jedinstven element, za razliku od svih drugih elemenata. Samim tim su i njegova svojstva posebna, a vrlo su važne nastale jednostavne i složene tvari. Razmotrimo ih dalje.

Jednostavna tvar

Ako o ovom elementu govorimo kao o molekuli, onda moramo reći da je dvoatomski. To jest, vodik (jednostavna tvar) je plin. Njegova empirijska formula bit će napisana kao H2, a njegova grafička formula bit će napisana kroz jedan sigma H-H odnos. Mehanizam stvaranja veze između atoma je kovalentni nepolarni.

1. Parni reforming metana.
2. Rasplinjavanje ugljena - proces uključuje zagrijavanje ugljena na 1000 0 C, što rezultira stvaranjem vodika i ugljena s visokim udjelom ugljika.
3. Elektroliza. Ova metoda se može koristiti samo za vodene otopine raznih soli, budući da taline ne dovode do pražnjenja vode na katodi.

Laboratorijske metode za proizvodnju vodika:

1. Hidroliza metalnih hidrida.
2. Djelovanje razrijeđenih kiselina na aktivne metale i aktivnost medija.
3. Međudjelovanje alkalnih i zemnoalkalijskih metala s vodom.

Da biste prikupili proizvedeni vodik, morate držati epruvetu naopako. Uostalom, taj se plin ne može skupljati na isti način kao, primjerice, ugljikov dioksid. Ovo je vodik, puno je lakši od zraka. Brzo isparava, au velikim količinama eksplodira u miješanju sa zrakom. Stoga epruvetu treba preokrenuti. Nakon punjenja potrebno ju je zatvoriti gumenim čepom.

Za provjeru čistoće sakupljenog vodika treba prinijeti upaljenu šibicu grlu. Ako je pljesak tup i tih, to znači da je plin čist, s minimalnim nečistoćama zraka. Ako je glasan i zviždi, prljav je, s velikim udjelom stranih komponenti.

Područja upotrebe

Kod izgaranja vodika oslobađa se tolika količina energije (topline) da se ovaj plin smatra najisplativijim gorivom. Štoviše, ekološki je prihvatljiv. Međutim, do danas je njegova primjena u ovom području ograničena. Razlog tome su nedovoljno osmišljeni i neriješeni problemi sintetiziranja čistog vodika, koji bi bio pogodan za korištenje kao gorivo u reaktorima, motorima i prijenosnim uređajima, kao i kotlovima za grijanje stambenih objekata.

Uostalom, metode za proizvodnju ovog plina su prilično skupe, pa je prvo potrebno razviti posebnu metodu sinteze. Onaj koji će vam omogućiti nabavu proizvoda u velikim količinama i uz minimalne troškove.

Postoji nekoliko glavnih područja u kojima se koristi plin koji razmatramo.

1. Kemijske sinteze. Hidrogeniranje se koristi za proizvodnju sapuna, margarina i plastike. Uz sudjelovanje vodika sintetiziraju se metanol i amonijak, kao i drugi spojevi.
2. U prehrambenoj industriji - kao aditiv E949.
3. Zrakoplovna industrija (raketna znanost, proizvodnja zrakoplova).
4. Elektroprivreda.
5. Meteorologija.
6. Ekološki prihvatljivo gorivo.

Očito, vodik je važan onoliko koliko ga ima u izobilju u prirodi. Više velika uloga igraju različiti spojevi koje tvori.

Vodikovi spojevi

To su složene tvari koje sadrže atome vodika. Postoji nekoliko glavnih vrsta takvih tvari.

1. Vodikovi halogenidi. Opća formula- HHal. Od posebnog značaja među njima je klorovodik. To je plin koji se otapa u vodi i stvara otopinu klorovodične kiseline. Ova kiselina ima široku primjenu u gotovo svim kemijskim sintezama. Štoviše, i organski i anorganski. Klorovodik je spoj empirijske formule HCL i jedan je od najvećih proizvedenih u našoj zemlji godišnje. Halogenidi također uključuju jodid, fluorovodik i bromovodik. Svi oni tvore odgovarajuće kiseline.
2. Hlapljivi Gotovo svi su prilično otrovni plinovi. Na primjer, vodikov sulfid, metan, silan, fosfin i drugi. Istovremeno su vrlo zapaljive.
3. Hidridi su spojevi s metalima. Spadaju u klasu soli.
4. Hidroksidi: baze, kiseline i amfoterni spojevi. Oni nužno sadrže atome vodika, jedan ili više. Primjer: NaOH, K 2, H 2 SO 4 i drugi.
5. Vodikov hidroksid. Ovaj spoj je poznatiji kao voda. Drugi naziv je vodikov oksid. Empirijska formula izgleda ovako - H 2 O.
6. Vodikov peroksid. Ovo je jako oksidacijsko sredstvo, čija je formula H 2 O 2.
7. Brojni organski spojevi: ugljikovodici, bjelančevine, masti, lipidi, vitamini, hormoni, eterična ulja i drugi.

Očito je da je raznolikost spojeva elementa koji razmatramo vrlo velika. Time se još jednom potvrđuje njegova velika važnost za prirodu i čovjeka, kao i za sva živa bića.

- ovo je najbolje otapalo

Kao što je gore spomenuto, uobičajeni naziv za ovu tvar je voda. Sastoji se od dva atoma vodika i jednog atoma kisika, povezanih kovalentnim polarnim vezama. Molekula vode je dipol, što objašnjava mnoga svojstva koja pokazuje. Konkretno, to je univerzalno otapalo.

Gotovo svi kemijski procesi odvijaju se u vodenom okolišu. Unutarnje reakcije plastičnog i energetskog metabolizma u živim organizmima također se provode pomoću vodikovog oksida.

Voda se s pravom smatra najvažnijom tvari na planetu. Poznato je da nijedan živi organizam ne može živjeti bez njega. Na Zemlji može postojati u tri agregatna stanja:

• tekućina;
• plin (para);
• krutina (led).

Ovisno o izotopu vodika koji je uključen u molekulu, razlikuju se tri vrste vode.

1. Svjetlost ili protij. Izotop masenog broja 1. Formula - H 2 O. Ovo je uobičajeni oblik koji koriste svi organizmi.
2. Deuterij ili teški, njegova formula je D 2 O. Sadrži izotop 2 H.
3. Super teški ili tricij. Formula izgleda kao T 3 O, izotop - 3 H.

Rezerve slatke protijske vode na planetu su vrlo važne. U mnogim zemljama već postoji njegova nestašica. Razvijaju se metode za obradu slane vode za proizvodnju vode za piće.

Vodikov peroksid je univerzalni lijek

Ovaj spoj, kao što je gore spomenuto, izvrsno je oksidacijsko sredstvo. No, uz jake predstavnike može se ponašati i kao obnovitelj. Osim toga, ima izražen baktericidni učinak.

Drugi naziv za ovaj spoj je peroksid. Upravo u tom obliku koristi se u medicini. 3% otopina kristalnog hidrata predmetnog spoja medicinski je lijek koji se koristi za liječenje manjih rana u svrhu dezinfekcije. Međutim, dokazano je da to produljuje vrijeme zacjeljivanja rane.

Vodikov peroksid se također koristi u raketnom gorivu, u industriji za dezinfekciju i izbjeljivanje, te kao pjenilo za proizvodnju odgovarajućih materijala (pjena, na primjer). Osim toga, peroksid pomaže u čišćenju akvarija, izbjeljivanju kose i izbjeljivanju zuba. Međutim, šteti tkivima, pa ga stručnjaci ne preporučuju u te svrhe.

Tekućina

Vodik(lat. Hidrogenij; označen simbolom H) je prvi element periodnog sustava elemenata. Široko rasprostranjen u prirodi. Kation (i jezgra) najčešćeg izotopa vodika, 1H, je proton. Svojstva 1H jezgre omogućuju široku primjenu NMR spektroskopije u analizi organska tvar.

Tri izotopa vodika imaju svoja imena: 1H - protij (H), 2H - deuterij (D) i 3H - tricij (radioaktivni) (T).

Jednostavna tvar vodik - H 2 - je lagani bezbojni plin. Kada se pomiješa sa zrakom ili kisikom, zapaljiv je i eksplozivan. Netoksičan. Topljiv u etanolu i nizu metala: željezo, nikal, paladij, platina.

Priča

Oslobađanje zapaljivog plina tijekom međudjelovanja kiselina i metala uočeno je u 16. i XVII stoljeća u praskozorje formiranja kemije kao znanosti. Mihail Vasiljevič Lomonosov također je izravno ukazivao na njegovu izoliranost, ali je već tada bio definitivno svjestan da se ne radi o flogistonu. engleski fizičar a kemičar Henry Cavendish ispitao je ovaj plin 1766. i nazvao ga "zapaljivim zrakom". Kada je sagorijevao, "zapaljivi zrak" proizvodio je vodu, ali Cavendishovo pridržavanje teorije o flogistonu spriječilo ga je da donese točne zaključke. Francuski kemičar Antoine Lavoisier, zajedno s inženjerom J. Meunierom, pomoću posebnih gasometara, 1783. godine izvodi sintezu vode, a potom i njezinu analizu, razlažući vodenu paru vrućim željezom. Tako je utvrdio da je “zapaljivi zrak” dio vode i da se iz nje može dobiti.

porijeklo imena

Lavoisier je vodiku dao ime hydrogène - "rađa vodu". Ruski naziv "vodik" predložio je kemičar M. F. Solovjev 1824. godine - po analogiji sa Slomonosovljevim "kisikom".

Prevalencija

Vodik je najrasprostranjeniji element u svemiru. Čini oko 92% svih atoma (8% su atomi helija, udio svih ostalih elemenata zajedno manji je od 0,1%). Dakle, vodik je glavna komponenta zvijezda i međuzvjezdanog plina. U uvjetima zvjezdanih temperatura (npr. površinska temperatura Sunca je ~ 6000 °C) vodik postoji u obliku plazme; u međuzvjezdanom prostoru ovaj element postoji u obliku pojedinačnih molekula, atoma i iona i može tvoriti molekularni oblaci koji se značajno razlikuju po veličini, gustoći i temperaturi.

Zemljina kora i živi organizmi

Maseni udio vodika u Zemljina koračini 1% - to je deseti najčešći element. Međutim, njegova uloga u prirodi nije određena masom, već brojem atoma, čiji je udio među ostalim elementima 17% (drugo mjesto nakon kisika, čiji je udio atoma ~ 52%). Stoga je važnost vodika u kemijskim procesima koji se odvijaju na Zemlji gotovo jednako velika kao i kisika. Za razliku od kisika, koji na Zemlji postoji i u vezanom i u slobodnom stanju, gotovo sav vodik na Zemlji je u obliku spojeva; U atmosferi se nalazi samo vrlo mala količina vodika u obliku jednostavne tvari (0,00005% volumena).

Vodik je dio gotovo svih organskih tvari i prisutan je u svim živim stanicama. U živim stanicama vodik čini gotovo 50% broja atoma.

Priznanica

Industrijske metode proizvodnje jednostavne tvari ovise o obliku u kojem se odgovarajući element nalazi u prirodi, odnosno što može biti sirovina za njegovu proizvodnju. Dakle, kisik, koji je dostupan u slobodnom stanju, dobiva se fizički - izdvajanjem iz tekućeg zraka. Gotovo sav vodik je u obliku spojeva, pa ga koriste za dobivanje kemijske metode. Posebno se mogu koristiti reakcije razgradnje. Jedan od načina za proizvodnju vodika je razgradnja vode električnom strujom.

Glavna industrijska metoda za proizvodnju vodika je reakcija metana, koji je dio prirodnog plina, s vodom. Provodi se na visokoj temperaturi (lako je provjeriti da pri prolasku metana čak i kroz kipuću vodu ne dolazi do reakcije):

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 −165 kJ

U laboratoriju za dobivanje jednostavnih tvari ne koriste nužno prirodne sirovine, već biraju one polazne tvari iz kojih je lakše izolirati traženu tvar. Primjerice, u laboratoriju se kisik ne dobiva iz zraka. Isto vrijedi i za proizvodnju vodika. Jedna od laboratorijskih metoda za dobivanje vodika, koja se ponekad koristi u industriji, je razgradnja vode električnom strujom.

Obično se vodik proizvodi u laboratoriju reakcijom cinka s klorovodičnom kiselinom.

U industriji

1. Elektroliza vodenih otopina soli:

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2. Propuštanje vodene pare preko vrućeg koksa na temperaturi od oko 1000 °C:

H2O+C? H2+CO

3. Iz prirodnog plina.

Steam konverzija:

CH4 + H2O? CO + 3H 2 (1000 °C)

Katalitička oksidacija s kisikom:

2CH4 + O2? 2CO + 4H2

4. Krekiranje i reforming ugljikovodika tijekom rafiniranja nafte.

U laboratoriju

1.Djelovanje razrijeđenih kiselina na metale. Za izvođenje ove reakcije najčešće se koriste cink i razrijeđena klorovodična kiselina:

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.Interakcija kalcija s vodom:

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + H 2

3.Hidroliza hidrida:

NaH + H 2 O → NaOH + H 2

4.Učinak lužina na cink ili aluminij:

2Al + 2NaOH + 6H 2 O → 2Na + 3H 2

Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.Korištenje elektrolize. Tijekom elektrolize vodenih otopina lužina ili kiselina na katodi se oslobađa vodik, npr.

2H 3 O + + 2e − → H 2 + 2H 2 O

Fizička svojstva

Vodik može postojati u dva oblika (modifikacije) - u obliku orto- i para-vodika. U molekuli ortovodika o-H 2 (t.t. −259,10 °C, t.t. −252,56 °C) nuklearni spinovi usmjereni su identično (paralelno), a za paravodik str-H 2 (talište −259,32 °C, vrelište −252,89 °C) - međusobno nasuprot (antiparalelni). Ravnotežna smjesa o-H2 i str-H 2 pri određenoj temperaturi naziva se ravnotežni vodik e-H2.

Modifikacije vodika mogu se odvojiti adsorpcijom na aktivnom ugljenu pri temperaturi tekućeg dušika. Pri vrlo niskim temperaturama, ravnoteža između ortovodika i paravodika gotovo je potpuno pomaknuta prema potonjem. Na 80 K omjer oblika je približno 1:1. Zagrijavanjem se desorbirani paravodik pretvara u ortovodik sve dok ne nastane smjesa koja je u ravnoteži na sobnoj temperaturi (orto-para: 75:25). Bez katalizatora, transformacija se odvija sporo (u uvjetima međuzvjezdanog medija - s karakteristična vremena do kozmološke), što omogućuje proučavanje svojstava pojedinih modifikacija.

Vodik je najlakši plin, 14,5 puta je lakši od zraka. Očito, što je manja masa molekula, to je veća njihova brzina pri istoj temperaturi. Kao najlakše molekule, molekule vodika se kreću brže od molekula bilo kojeg drugog plina i stoga mogu brže prenositi toplinu s jednog tijela na drugo. Iz toga slijedi da vodik ima najveću toplinsku vodljivost među plinovite tvari. Njegova toplinska vodljivost približno je sedam puta veća od toplinske vodljivosti zraka.

Molekula vodika je dvoatomna - H2. Pod normalnim uvjetima, to je plin bez boje, mirisa i okusa. Gustoća 0,08987 g/l (n.s.), vrelište −252,76 °C, specifična toplina izgaranja 120,9×10 6 J/kg, slabo topljiv u vodi - 18,8 ml/l. Vodik je visoko topljiv u mnogim metalima (Ni, Pt, Pd, itd.), posebno u paladiju (850 volumena po 1 volumenu Pd). Topljivost vodika u metalima povezana je s njegovom sposobnošću difuzije kroz njih; Difuziju kroz leguru ugljika (na primjer, čelik) ponekad prati razaranje legure zbog interakcije vodika s ugljikom (tzv. dekarbonizacija). Praktički netopljiv u srebru.

Tekući vodik postoji u vrlo uskom temperaturnom području od −252,76 do −259,2 °C. To je bezbojna tekućina, vrlo lagana (gustoća na −253 °C 0,0708 g/cm3) i tekućina (viskoznost na −253 °C 13,8 spuaz). Kritični parametri vodika su vrlo niski: temperatura −240,2 °C i tlak 12,8 atm. To objašnjava poteškoće u ukapljivanju vodika. U tekuće stanje ravnotežni vodik sastoji se od 99,79% para-H2, 0,21% orto-H2.

Čvrsti vodik, talište −259,2 °C, gustoća 0,0807 g/cm 3 (pri −262 °C) - masa poput snijega, heksagonalni kristali, prostorna skupina P6/mmc, parametri ćelije a=3,75 c=6,12. Pri visokom tlaku vodik prelazi u metalno stanje.

Izotopi

Vodik se javlja u obliku tri izotopa, koji imaju pojedinačne nazive: 1 H - protij (H), 2 H - deuterij (D), 3 H - tricij (radioaktivni) (T).

Procij i deuterij su stabilni izotopi s masenim brojevima 1 i 2. Njihov sadržaj u prirodi je 99,9885 ± 0,0070%, odnosno 0,0115 ± 0,0070%. Ovaj omjer može malo varirati ovisno o izvoru i metodi proizvodnje vodika.

Izotop vodika 3H (tricij) je nestabilan. Njegov poluživot je 12,32 godine. Tricij se prirodno javlja u vrlo malim količinama.

Literatura također pruža podatke o izotopima vodika s masenim brojevima od 4 - 7 i poluživotima od 10 -22 - 10 -23 s.

Prirodni vodik sastoji se od molekula H 2 i HD (deuterijev vodik) u omjeru 3200:1. Sadržaj čistog deuterijevog vodika D 2 je još manji. Omjer koncentracija HD i D 2 je približno 6400:1.

Od svih izotopa kemijski elementi fizički i Kemijska svojstva Izotopi vodika se međusobno najviše razlikuju. To je zbog najveće relativne promjene atomskih masa.

	Temperatura topljenje, K	Temperatura ključanje, K	Utrostručiti točka, K/kPa	Kritično točka, K/kPa	Gustoća tekućina/plin, kg/m³

Deuterij i tricij također imaju orto- i para-modifikacije: str-D 2, o-D 2, str-T 2, o-T 2 . Heteroizotop vodika (HD, HT, DT) nema orto- i para-modifikacije.

Kemijska svojstva

Frakcija disociranih molekula vodika

Molekule vodika H2 su prilično jake, a da bi vodik reagirao, mora se potrošiti puno energije:

H 2 = 2H − 432 kJ

Stoga, pri uobičajenim temperaturama, vodik reagira samo s vrlo aktivnim metalima, poput kalcija, tvoreći kalcijev hidrid:

Ca + H 2 = CaH 2

i s jedinim nemetalom - fluorom, tvoreći fluorovodik:

Vodik reagira s većinom metala i nemetala na povišenim temperaturama ili pod drugim utjecajima, na primjer, svjetlom:

O 2 + 2H 2 = 2H 2 O

Može "oduzeti" kisik nekim oksidima, na primjer:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

Napisana jednadžba odražava redukcijska svojstva vodika.

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

S halogenima stvara halogenide:

F 2 + H 2 → 2HF, reakcija se odvija eksplozivno u mraku i na bilo kojoj temperaturi,

Cl 2 + H 2 → 2HCl, reakcija se odvija eksplozivno, samo na svjetlu.

Interakcija s čađom pod visokom temperaturom:

C + 2H 2 → CH 4

Interakcija s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima

U interakciji s aktivnim metalima vodik stvara hidride:

2Na + H 2 → 2NaH

Ca + H 2 → CaH 2

Mg + H 2 → MgH 2

Hidridi- čvrste tvari slične soli, lako hidrolizirane:

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

Interakcija s metalnim oksidima (obično d-elementima)

Oksidi se reduciraju u metale:

CuO + H 2 → Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O

WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

Hidrogenacija organskih spojeva

Molekularni vodik naširoko se koristi u organskoj sintezi za redukciju organski spojevi. Ti se procesi nazivaju reakcije hidrogenacije. Ove se reakcije provode u prisutnosti katalizatora pri povišenom tlaku i temperaturi. Katalizator može biti ili homogen (npr. Wilkinsonov katalizator) ili heterogen (npr. Raney nikal, paladij na ugljiku).

Tako posebno tijekom katalitičke hidrogenacije nezasićenih spojeva kao što su alkeni i alkini nastaju zasićeni spojevi - alkani.

Geokemija vodika

Slobodni vodik H2 je relativno rijedak u kopnenim plinovima, ali u obliku vode ima izuzetno važnu ulogu u geokemijskim procesima.

Vodik može biti prisutan u mineralima u obliku amonijevog iona, hidroksilnog iona i kristalne vode.

U atmosferi se kontinuirano proizvodi vodik kao rezultat razgradnje vode sunčevim zračenjem. Uz malu masu, molekule vodika imaju veliku brzinu difuzijskog gibanja (blizu je drugoj kozmičkoj brzini) i kada uđu u gornje slojeve atmosfere, mogu letjeti u svemir.

Značajke liječenja

Vodik pomiješan sa zrakom stvara eksplozivnu smjesu – takozvani detonirajući plin. Ovaj plin je najeksplozivniji kada je volumni omjer vodika i kisika 2:1, odnosno vodika i zraka približno 2:5, budući da zrak sadrži približno 21% kisika. Vodik također predstavlja opasnost od požara. Tekući vodik može uzrokovati ozbiljne ozebline ako dođe u dodir s kožom.

Eksplozivne koncentracije vodika i kisika javljaju se od 4% do 96% volumena. Kada se pomiješa sa zrakom od 4% do 75(74)% po volumenu.

Ekonomija

Cijena vodika za velike veleprodajne zalihe kreće se od 2-5 USD po kg.

Primjena

Za zavarivanje atomskim vodikom koristi se atomski vodik.

Kemijska industrija

• U proizvodnji amonijaka, metanola, sapuna i plastike
• U proizvodnji margarina iz tekućih biljnih ulja
• Registriran kao dodatak prehrani E949(plin za pakiranje)

Industrija hrane

Zrakoplovna industrija

Vodik je vrlo lagan i uvijek se diže u zrak. Nekad davno, zračni brodovi i Baloni ispunjen vodikom. Ali u 30-ima. XX. stoljeća Bilo je nekoliko katastrofa tijekom kojih su zračni brodovi eksplodirali i gorjeli. Danas se zračni brodovi pune helijem, unatoč znatno većoj cijeni.

Gorivo

Vodik se koristi kao raketno gorivo.

U tijeku su istraživanja korištenja vodika kao goriva za automobile i kamione. Motori na vodik ne zagađuju okoliš a ispušta samo vodenu paru.

Gorivne ćelije vodik-kisik koriste vodik za izravno pretvaranje energije kemijske reakcije u električnu energiju.

"Tekući vodik"("LH") je tekuće stanje vodika, s niskom specifičnom gustoćom od 0,07 g/cm³ i kriogenim svojstvima s točkom smrzavanja od 14,01 K (−259,14 °C) i točkom vrelišta od 20,28 K (−252,87 °C) ). To je bezbojna tekućina bez mirisa, koja se pomiješana sa zrakom klasificira kao eksplozivna s rasponom zapaljivosti od 4-75%. Omjer spina izomera u tekućem vodiku je: 99,79% - paravodik; 0,21% - ortovodik. Koeficijent širenja vodika pri promjeni agregatnog stanja u plinovito je 848:1 pri 20°C.

Kao i kod svakog drugog plina, ukapljivanje vodika dovodi do smanjenja njegovog volumena. Nakon ukapljivanja, tekuća tekućina se skladišti u toplinski izoliranim spremnicima pod pritiskom. Tekući vodik Tekući vodik, LH2, LH 2) aktivno se koristi u industriji, kao oblik skladištenja plina, iu svemirskoj industriji, kao raketno gorivo.

Priča

Prvu dokumentiranu upotrebu umjetnog hlađenja izveo je engleski znanstvenik William Cullen 1756., Gaspard Monge prvi je dobio tekuće stanje sumporovog oksida 1784., Michael Faraday prvi je dobio ukapljeni amonijak, američki izumitelj Oliver Evans je prvi razvio rashladni kompresor 1805., Jacob Perkins je prvi patentirao rashladni stroj 1834., a John Gorey je prvi patentirao klima uređaj u Sjedinjenim Državama 1851. Werner Siemens predložio je koncept regenerativnog hlađenja 1857., Karl Linde patentirao je opremu za proizvodnju tekućeg zraka korištenjem kaskade "Joule-Thomsonov učinak ekspanzije" i regenerativno hlađenje 1876. Godine 1885. poljski fizičar i kemičar Zygmunt Wroblewski objavio je kritičnu temperaturu vodika od 33 K, kritični tlak od 13,3 atm. i vrelište na 23 K. Vodik je prvi ukapljio James Dewar 1898. pomoću regenerativnog hlađenja i njegovog izuma, Dewarove tikvice. Prvu sintezu stabilnog izomera tekućeg vodika, paravodika, izveli su Paul Harteck i Carl Bonhoeffer 1929. godine.

Spinski izomeri vodika

Vodik na sobnoj temperaturi sastoji se prvenstveno od spinskog izomera, ortovodika. Nakon proizvodnje, tekući vodik je u metastabilnom stanju i mora se pretvoriti u paravodikov oblik kako bi se izbjegla eksplozivna egzotermna reakcija koja se javlja kada se mijenja na niskim temperaturama. Pretvorba u paravodikovu fazu obično se postiže upotrebom katalizatora kao što su željezni oksid, krom oksid, aktivni ugljen, azbest obložen platinom, rijetki zemni metali ili upotrebom aditiva urana ili nikla.

Korištenje

Tekući vodik mogao bi se koristiti kao oblik skladištenja goriva za motore unutarnje izgaranje i gorive ćelije. Razne podmornice (projekti "212A" i "214", Njemačka) i koncepti transporta vodika stvoreni su korištenjem ovog agregatnog oblika vodika (vidi na primjer "DeepC" ili "BMW H2R"). Zbog blizine dizajna, kreatori LHV opreme mogu koristiti ili samo modificirati sustave koji koriste ukapljeni prirodni plin (LNG). Međutim, zbog niže volumetrijske gustoće energije, izgaranje zahtijeva veći volumen vodika od prirodnog plina. Ako se tekući vodik koristi umjesto "CNG-a" u klipnim motorima, obično je potreban glomazniji sustav goriva. S izravnim ubrizgavanjem, povećani gubici u usisnom traktu smanjuju punjenje cilindra.

Tekući vodik također se koristi za hlađenje neutrona u eksperimentima raspršenja neutrona. Mase neutrona i jezgre vodika gotovo su jednake, pa je izmjena energije pri elastičnom sudaru najučinkovitija.

Prednosti

Prednost korištenja vodika je "nula emisija" njegove uporabe. Produkt njegove interakcije sa zrakom je voda.

Prepreke

Jedna litra "ZhV" teži samo 0,07 kg. To jest, njegova specifična težina je 70,99 g/l na 20 K. Tekući vodik zahtijeva tehnologiju kriogenog skladištenja, kao što su posebni toplinski izolirani spremnici i zahtijeva posebno rukovanje, što je tipično za sve kriogene materijale. Po tom pitanju je blizak tekućem kisiku, ali zahtijeva veći oprez zbog opasnosti od požara. Čak i s izoliranim spremnicima, teško ga je držati na niskim temperaturama potrebnim da ostane tekući (obično isparava brzinom od 1% dnevno). Pri rukovanju s njim također morate slijediti uobičajene mjere opreza pri radu s vodikom - dovoljno je hladan da ukapljuje zrak, što je eksplozivno.

Raketno gorivo

Tekući vodik je uobičajena komponenta raketnih goriva koja se koristi za pogon lansirnih vozila i svemirskih letjelica. U većini tekućina raketni motori vodik, prvo se koristi za regenerativno hlađenje mlaznice i drugih dijelova motora prije nego što se pomiješa s oksidansom i spali za stvaranje potiska. Moderni motori koji koriste komponente H 2 /O 2 troše smjesu goriva pretjerano obogaćenu vodikom, što dovodi do određene količine neizgorenog vodika u ispušnim plinovima. Osim povećanja specifičnog impulsa motora smanjenjem molekularne težine, ovo također smanjuje eroziju mlaznice i komore za izgaranje.

Takve prepreke za korištenje LH u drugim područjima, kao što su kriogena priroda i niska gustoća, također su ograničavajući faktor za upotrebu u ovom slučaju. Od 2009. postoji samo jedna raketa-nosač (nosač Delta-4), koja je u potpunosti raketa na vodik. U osnovi, "ZhV" se koristi ili na gornjim stupnjevima raketa ili na blokovima, koji obavljaju značajan dio posla lansiranja korisnog tereta u svemir u vakuumu. Kao jedna od mjera za povećanje gustoće ove vrste goriva, postoje prijedlozi korištenja muljnog vodika, odnosno polusmrznutog oblika “tekućeg vodika”.

Vodik H je najčešći element u Svemiru (oko 75% mase), a na Zemlji je deveti po zastupljenosti. Najvažniji prirodni spoj vodika je voda.
Vodik zauzima prvo mjesto u periodnom sustavu (Z = 1). Ima najjednostavniju atomsku strukturu: jezgru atoma čini 1 proton, okružen elektronskim oblakom koji se sastoji od 1 elektrona.
U nekim uvjetima vodik pokazuje metalna svojstva (donira elektron), dok u drugim pokazuje nemetalna svojstva (prima elektron).
Izotopi vodika koji se nalaze u prirodi su: 1H - protij (jezgra se sastoji od jednog protona), 2H - deuterij (D - jezgra se sastoji od jednog protona i jednog neutrona), 3H - tricij (T - jezgra se sastoji od jednog protona i dva neutroni).

Jednostavna tvar vodik

Molekula vodika sastoji se od dva atoma povezana kovalentnom nepolarnom vezom.
Fizička svojstva. Vodik je plin bez boje, mirisa, okusa i neotrovan. Molekula vodika nije polarna. Stoga su sile međumolekularnog međudjelovanja u plinovitom vodiku male. To se očituje niskim vrelištem (-252,6 0C) i talištem (-259,2 0C).
Vodik je lakši od zraka, D (po zraku) = 0,069; slabo topljiv u vodi (2 volumena H2 otopi se u 100 volumena H2O). Stoga se vodik, kada se proizvodi u laboratoriju, može prikupiti metodama istiskivanja zraka ili vode.

Proizvodnja vodika

U laboratoriju:

1. Učinak razrijeđenih kiselina na metale:
Zn +2HCl → ZnCl2 +H2

2. Interakcija između alkalnih i metali s vodom:
Ca +2H2O → Ca(OH)2 +H2

3. Hidroliza hidrida: metalni hidridi se lako razgrađuju vodom da nastanu odgovarajuće lužine i vodik:
NaH +H 2 O → NaOH + H 2
CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

4. Učinak lužina na cink ili aluminij ili silicij:
2Al +2NaOH +6H 2 O → 2Na +3H 2
Zn +2KOH +2H2O → K2 +H2
Si + 2NaOH + H 2 O → Na 2 SiO 3 + 2H 2

5. Elektroliza vode. Za povećanje električna provodljivost vode, dodaje se elektrolit, na primjer NaOH, H 2 SO 4 ili Na 2 SO 4. Na katodi nastaju 2 volumena vodika, a na anodi 1 volumen kisika.
2H 2 O → 2H 2 +O 2

Industrijska proizvodnja vodika

1. Pretvorba metana s parom, Ni 800 °C (najjeftinije):
CH 4 + H 2 O → CO + 3 H 2
CO + H 2 O → CO 2 + H 2

Ukupno:
CH 4 + 2 H 2 O → 4 H 2 + CO 2

2. Vodena para kroz vrući koks na 1000 o C:
C + H 2 O → CO + H 2
CO +H 2 O → CO 2 + H 2

Nastali ugljični monoksid (IV) apsorbira voda i tako nastaje 50% industrijskog vodika.

3. Zagrijavanjem metana na 350°C u prisutnosti katalizatora željeza ili nikla:
CH 4 → C + 2H 2

4. Elektroliza vodenih otopina KCl ili NaCl kao nusprodukta:
2H 2 O + 2NaCl → Cl 2 + H 2 + 2NaOH

Kemijska svojstva vodika

• U spojevima je vodik uvijek jednovalentan. Karakterizira ga oksidacijsko stanje +1, ali u metalnim hidridima ono je jednako -1.
• Molekula vodika sastoji se od dva atoma. Pojava veze između njih objašnjava se stvaranjem generaliziranog para elektrona H:H ili H 2
• Zahvaljujući ovoj generalizaciji elektrona, molekula H 2 je energetski stabilnija od svojih pojedinačnih atoma. Za razbijanje 1 mola molekule vodika na atome potrebno je utrošiti 436 kJ energije: H 2 = 2H, ∆H° = 436 kJ/mol
• To objašnjava relativno nisku aktivnost molekularnog vodika pri običnim temperaturama.
• S mnogim nemetalima, vodik tvori plinovite spojeve kao što su RH 4, RH 3, RH 2, RH.

1) Gradi halogenide s halogenima:
H 2 + Cl 2 → 2HCl.
Istodobno eksplodira s fluorom, s klorom i bromom reagira samo pri osvjetljavanju ili zagrijavanju, a s jodom samo pri zagrijavanju.

2) s kisikom:
2H 2 + O 2 → 2H 2 O
s oslobađanjem topline. Na normalnim temperaturama reakcija se odvija sporo, iznad 550°C eksplodira. Mješavina 2 volumena H 2 i 1 volumena O 2 naziva se detonirajući plin.

3) Kada se zagrije, snažno reagira sa sumporom (mnogo teže sa selenom i telurijem):
H 2 + S → H 2 S (vodikov sulfid),

4) S dušikom uz stvaranje amonijaka samo na katalizatoru i pri povišenim temperaturama i tlakovima:
ZN 2 + N 2 → 2NH 3

5) S ugljikom na visokim temperaturama:
2H 2 + C → CH 4 (metan)

6) Gradi hidride s alkalijskim i zemnoalkalijskim metalima (vodik je oksidacijsko sredstvo):
H 2 + 2Li → 2LiH
u metalnim hidridima vodikov ion je negativno nabijen (oksidacijsko stanje -1), odnosno Na + H hidrid - građen slično Na + Cl kloridu -

Sa složenim tvarima:

7) S metalnim oksidima (koriste se za redukciju metala):
CuO + H 2 → Cu + H 2 O
Fe 3 O 4 + 4H 2 → 3Fe + 4H 2 O

8) s ugljikovim monoksidom (II):
CO + 2H 2 → CH 3 OH
Sinteza – plin (mješavina vodika i ugljičnog monoksida) ima važnu praktičnu važnost, jer ovisno o temperaturi, tlaku i katalizatoru nastaju različiti organski spojevi, npr. HCHO, CH 3 OH i drugi.

9) Nezasićeni ugljikovodici reagiraju s vodikom, postajući zasićeni:
C n H 2n + H 2 → C n H 2n+2.

Najčešći element u svemiru je vodik. U materiji zvijezda ima oblik jezgre - protona - i materijal je za termonuklearne procese. Gotovo polovicu Sunčeve mase također čine molekule H 2 . Njegov sadržaj u zemljinoj kori doseže 0,15%, a atomi su prisutni u nafti, prirodnom plinu i vodi. Zajedno s kisikom, dušikom i ugljikom organogen je element koji je dio svih živih organizama na Zemlji. U našem ćemo članku proučiti fizikalna i kemijska svojstva vodika, odrediti glavna područja njegove primjene u industriji i njegovo značenje u prirodi.

Položaj u Mendeljejevom periodnom sustavu kemijskih elemenata

Prvi element koji se otvara periodni sustav elemenata- ovo je vodik. Njegovo atomska masa je 1,0079. Ima dva stabilna izotopa (protij i deuterij) i jedan radioaktivni izotop (tricij). Fizikalna svojstva određena su mjestom nemetala u tablici kemijskih elemenata. U normalnim uvjetima, vodik (njegova formula je H2) je plin koji je gotovo 15 puta lakši od zraka. Struktura atoma elementa je jedinstvena: sastoji se samo od jezgre i jednog elektrona. Molekula tvari je dvoatomna, čestice u njoj povezane su kovalentnom nepolarna veza. Njegov energetski intenzitet je prilično visok - 431 kJ. To objašnjava nisku kemijsku aktivnost spoja u normalnim uvjetima. Elektronska formula vodika je: H:H.

Tvar također ima niz svojstava koja nemaju analoge među ostalim nemetalima. Pogledajmo neke od njih.

Topljivost i toplinska vodljivost

Metali najbolje provode toplinu, ali vodik im je blizak po toplinskoj vodljivosti. Objašnjenje fenomena leži u vrlo velikoj brzini toplinskog kretanja lakih molekula tvari, stoga se u atmosferi vodika zagrijani objekt hladi 6 puta brže nego u zraku. Spoj može biti visoko topljiv u metalima; na primjer, gotovo 900 volumena vodika može se apsorbirati jednim volumenom paladija. Metali mogu stupiti u kemijske reakcije s H2, u čemu se očituju oksidacijska svojstva vodika. U ovom slučaju nastaju hidridi:

2Na + H2 = 2 NaH.

U ovoj reakciji atomi elementa prihvaćaju elektrone od metalnih čestica, postajući anioni s jednim negativnim nabojem. Jednostavna tvar H2 u ovom je slučaju oksidacijsko sredstvo, što obično nije tipično za nju.

Vodik kao redukcijsko sredstvo

Ono što povezuje metale i vodik nije samo visoka toplinska vodljivost, već i sposobnost njihovih atoma da u kemijskim procesima odustanu od vlastitih elektrona, odnosno da oksidiraju. Na primjer, bazični oksidi reagiraju s vodikom. Redoks reakcija završava oslobađanjem čistog metala i stvaranjem molekula vode:

CuO + H 2 = Cu + H 2 O.

Interakcija tvari s kisikom pri zagrijavanju također dovodi do stvaranja molekula vode. Proces je egzoterman i praćen je oslobađanjem velika količina Termalna energija. Ako plinska smjesa H 2 i O 2 reagira u omjeru 2:1, tada se zove jer eksplodira kada se zapali:

2H2 + O2 = 2H2O.

Voda je i igra vitalnu ulogu u formiranju Zemljine hidrosfere, klime i vremena. Osigurava kruženje elemenata u prirodi, podržava sve životne procese organizama – stanovnika našeg planeta.

Međudjelovanje s nemetalima

Najvažnija kemijska svojstva vodika su njegove reakcije s nemetalnim elementima. U normalnim su uvjetima prilično kemijski inertni, pa tvar može reagirati samo s halogenima, primjerice s fluorom ili klorom, koji su najaktivniji među svim nemetalima. Tako mješavina fluora i vodika eksplodira u mraku ili na hladnoći, a s klorom - pri zagrijavanju ili na svjetlu. Produkti reakcije bit će halogenidi, vodene otopine koje su poznate kao fluoridne i kloridne kiseline. C interagira na temperaturi od 450-500 stupnjeva, tlaku od 30-100 mPa iu prisutnosti katalizatora:

N₂ + 3H₂ ⇔ p, t, kat ⇔ 2NH3.

Razmatrana kemijska svojstva vodika imaju veliki značaj za industriju. Na primjer, možete dobiti vrijedan kemijski proizvod - amonijak. Glavna je sirovina za proizvodnju nitratne kiseline i dušičnih gnojiva: uree, amonijevog nitrata.

Organska tvar

Između ugljika i vodika dolazi do proizvodnje najjednostavnijeg ugljikovodika - metana:

C + 2H2 = CH4.

Tvar je najvažnija komponenta prirodnih i Koriste se kao vrijedna vrsta goriva i sirovina za industriju organske sinteze.

U kemiji ugljikovih spojeva, element je dio ogromnog broja tvari: alkana, alkena, ugljikohidrata, alkohola itd. Poznate su mnoge reakcije organskih spojeva s molekulama H 2. Imaju zajedničko ime - hidrogenizacija ili hidrogenizacija. Tako se aldehidi mogu reducirati vodikom u alkohole, nezasićene ugljikovodike - u alkane. Na primjer, etilen se pretvara u etan:

C2H4 + H2 = C2H6.

Kemijska svojstva vodika, kao što je, na primjer, hidrogenizacija tekućih ulja: suncokreta, kukuruza, uljane repice, imaju važnu praktičnu važnost. Dovodi do proizvodnje čvrste masti - svinjske masti, koja se koristi u proizvodnji glicerina, sapuna, stearina i tvrdog margarina. Za poboljšanje izgled a okusu prehrambenog proizvoda dodaju se mlijeko, životinjske masti, šećer i vitamini.

U našem smo članku proučavali svojstva vodika i otkrili njegovu ulogu u prirodi i ljudskom životu.

• Oznaka - H (vodik);
• Latinski naziv - Hydrogenium;
• Razdoblje - I;
• Grupa - 1 (Ia);
• Atomska masa - 1,00794;
• Atomski broj - 1;
• Atomski polumjer = 53 pm;
• Kovalentni polumjer = 32 pm;
• Raspodjela elektrona - 1s 1;
• temperatura taljenja = -259,14°C;
• vrelište = -252,87°C;
• Elektronegativnost (prema Paulingu/prema Alpredu i Rochowu) = 2,02/-;
• Oksidacijsko stanje: +1; 0; -1;
• Gustoća (br.) = 0,0000899 g/cm 3 ;
• Molarni volumen = 14,1 cm3/mol.

Binarni spojevi vodika s kisikom:

Vodik ("rađanje vode") otkrio je engleski znanstvenik G. Cavendish 1766. godine. To je najjednostavniji element u prirodi - atom vodika ima jezgru i jedan elektron, što je vjerojatno razlog zašto je vodik najzastupljeniji element u Svemiru (na koji se odnosi više od polovice mase većine zvijezda).

Za vodik možemo reći da je "špula mala, ali skupa." Unatoč svojoj "jednostavnosti", vodik daje energiju svim živim bićima na Zemlji - na Suncu se odvija kontinuirana termonuklearna reakcija tijekom koje se iz četiri atoma vodika formira jedan atom helija, a taj proces prati oslobađanje ogromne količine energije (za više detalja pogledajte Nuklearna fuzija).

U zemljinoj kori maseni udio vodika iznosi samo 0,15%. U međuvremenu, ogroman broj (95%) svih poznatih na Zemlji kemijske tvari sadrže jedan ili više atoma vodika.

U spojevima s nemetalima (HCl, H 2 O, CH 4 ...), vodik predaje svoj jedini elektron više elektronegativnih elemenata, pokazujući oksidacijsko stanje +1 (češće), tvoreći samo kovalentne veze (vidi Kovalentna veza).

U spojevima s metalima (NaH, CaH 2 ...), vodik, naprotiv, prihvaća još jedan elektron u svoju jedinu s-orbitalu, pokušavajući tako dovršiti svoj elektronički sloj, pokazujući oksidacijsko stanje -1 (rjeđe), često tvoreći ionsku vezu (vidi Ionska veza), jer razlika u elektronegativnosti atoma vodika i atoma metala može biti prilično velika.

H 2

U plinovitom stanju, vodik postoji u obliku dvoatomnih molekula, tvoreći nepolarnu kovalentnu vezu.

Molekule vodika imaju:

• velika mobilnost;
• velika snaga;
• niska polarizabilnost;
• male veličine i težine.

Svojstva plinovitog vodika:

• najlakši plin u prirodi, bez boje i mirisa;
• slabo topljiv u vodi i organskim otapalima;
• otapa se u malim količinama u tekućim i čvrstim metalima (osobito platini i paladiju);
• teško se pretvara u tekućinu (zbog niske polarizabilnosti);
• ima najveću toplinsku vodljivost od svih poznatih plinova;
• kada se zagrijava, reagira s mnogim nemetalima, pokazujući svojstva redukcijskog sredstva;
• na sobnoj temperaturi reagira s fluorom (dolazi do eksplozije): H 2 + F 2 = 2HF;
• reagira s metalima stvarajući hidride, pokazujući oksidirajuća svojstva: H 2 + Ca = CaH 2 ;

U spojevima, vodik pokazuje svoja redukcijska svojstva mnogo jače nego svoja oksidacijska svojstva. Vodik je najsnažniji redukcijski agens nakon ugljena, aluminija i kalcija. Reducirajuća svojstva vodika naširoko se koriste u industriji za dobivanje metala i nemetala (jednostavnih tvari) iz oksida i galida.

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

Reakcije vodika s jednostavnim tvarima

Vodik prihvaća elektron, igrajući ulogu redukcijsko sredstvo, u reakcijama:

• S kisik(pri paljenju ili u prisutnosti katalizatora), u omjeru 2:1 (vodik:kisik) nastaje eksplozivni detonirajući plin: 2H 2 0 +O 2 = 2H 2 +1 O+572 kJ.
• S siva(kada se zagrije na 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• S klor(pri paljenju ili zračenju UV zrakama): H 2 0 +Cl 2 = 2H +1 Cl
• S fluor: H20 +F2 = 2H +1 F
• S dušik(pri zagrijavanju u prisutnosti katalizatora ili pri visokom tlaku): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Vodik donira elektron, igrajući ulogu oksidacijsko sredstvo, u reakcijama sa alkalni I zemno alkalna metali uz stvaranje metalnih hidrida – soli sličnih ionskih spojeva koji sadrže hidridne ione H – to su nestabilne bijele kristalne tvari.

Ca+H 2 = CaH 2 -1 2Na+H 2 0 = 2NaH -1

Nije tipično da vodik pokazuje oksidacijsko stanje od -1. Kada reagiraju s vodom, hidridi se raspadaju, reducirajući vodu do vodika. Reakcija kalcijevog hidrida s vodom je sljedeća:

CaH 2 -1 +2H 2 +1 0 = 2H 2 0 +Ca(OH) 2

Reakcije vodika sa složenim tvarima

• na visokim temperaturama vodik reducira mnoge metalne okside: ZnO+H 2 = Zn+H 2 O
• metilni alkohol se dobiva reakcijom vodika s ugljikovim monoksidom (II): 2H 2 +CO → CH 3 OH
• U reakcijama hidrogenacije, vodik reagira s mnogim organskim tvarima.

Detaljnije jednadžbe kemijske reakcije o vodiku i njegovim spojevima govori se na stranici "Vodik i njegovi spojevi - jednadžbe kemijskih reakcija s vodikom".

Primjene vodika

• V nuklearna energija koriste se izotopi vodika - deuterij i tricij;
• u kemijskoj industriji vodik se koristi za sintezu mnogih organskih tvari, amonijaka, klorovodika;
• u prehrambenoj industriji vodik se koristi u proizvodnji krutih masti kroz hidrogenaciju biljnih ulja;
• za zavarivanje i rezanje metala koristi se visoka temperatura izgaranja vodika u kisiku (2600°C);
• u proizvodnji nekih metala vodik se koristi kao redukcijsko sredstvo (vidi gore);
• Budući da je vodik laki plin, koristi se u aeronautici kao punilo baloni, baloni, zračni brodovi;
• Vodik se koristi kao gorivo pomiješan s CO.

U posljednje vrijeme znanstvenici veliku pažnju posvećuju traženju alternativni izvori obnovljiva energija. Jedno od obećavajućih područja je "vodikova" energija, u kojoj se kao gorivo koristi vodik, čiji je produkt izgaranja obična voda.

Metode dobivanja vodika

Industrijske metode za proizvodnju vodika:

• konverzija metana (katalitička redukcija vodene pare) s vodenom parom na visokoj temperaturi (800°C) na nikalnom katalizatoru: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
• konverzija ugljičnog monoksida s vodenom parom (t=500°C) na Fe 2 O 3 katalizatoru: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
• toplinska razgradnja metana: CH 4 = C + 2H 2;
• rasplinjavanje krutih goriva (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
• elektroliza vode (vrlo skupa metoda kojom se dobiva vrlo čisti vodik): 2H 2 O → 2H 2 + O 2.

Laboratorijske metode za proizvodnju vodika:

• djelovanje na metale (obično cink) solnom ili razrijeđenom sumpornom kiselinom: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2 ; Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2;
• interakcija vodene pare s vrućim željeznim piljevinama: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2.