Справочник АО «ГРАСИС»

Водород

При обычных условиях водород — газ без цвета и запаха, почти в 15 раз легче воздуха. Обладает очень высокой теплопроводностью, сравнимой с теплопроводностью металлов. Это происходит из-за легкости молекул водорода и, следовательно, большой скорости их движения. Водород хорошо растворяется в некоторых металлах: в одном объеме палладия, например, растворяется 900 объемов водорода.

Водород

Внешний вид простого вещества
газ без цвета, вкуса и запаха
Свойства атома
Имя, символ, номер	Водород / Hydrogenium (H), 1
Атомная масса (молярная масса)	11,00794 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	1s¹
Радиус атома	53 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	32 пм
Радиус иона	54 (-1 e) пм
Электроотрицательность	32,20 (шкала Полинга)
Степени окисления	1,0, -1
Энергия ионизации (первый электрон)	1311,3 кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	0,0000899 (при 273K (0 °C)) г/см³
Температура плавления	14,01 K
Температура кипения	20,28 K
Теплота плавления	0,117 кДж/моль
Теплота испарения	0,904 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	14,235 Дж/(K·моль)
Молярный объём	14,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	гексагональная
Отношение c/a	1,631
Температура Дебая	110 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 0,1815 Вт/(м·К)

История открытия

Выделение горючего газа при взаимодействии кислот и металлов наблюдали в XVI и XVII веках на заре становления химии как науки. Прямо указывал на выделение его и Михаил Васильевич Ломоносов, но уже определённо сознавая, что это не флогистон. Английский физик и химик Генри Кавендиш в 1766 году исследовал этот газ и назвал его «горючим воздухом». При сжигании «горючий воздух» давал воду, но приверженность Кавендиша теории флогистона помешала ему сделать правильные выводы. Французский химик Антуан Лавуазье совместно с инженером Ж. Менье, используя специальные газометры, в 1783 г. осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Таким образом он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен.

Основное применение

Пищевая отрасль

Чистый водород используется для производства пластмасс, полиэстэра и нейлона. Он также используется в процессах гидрогенизации аминов и жирных кислот (пищевые масла).

Производство стекла, цемента и извести

Водород является активным газом и в соединениях с азотом может использоваться в производстве полированного листового стекла для создания восстановительной газовой среды над лудильной ванной.

Водород также используется для термической обработки матриц для производства полого стекла и оптического волокна (кислородно-водородное пламя).

Металлургия

Водород отвечает за создание восстановительной газовой среды в различных процессах, связанных с термической обработкой.

Лабораторные исследования и анализы

Водород используется в качестве газа-носителя при проведении газовой хроматографии, а также в процессах, использующих различные приборы — чаще всего в качестве горючего компонента горючих газов для ионизации пламени и фотометрических детекторов пламени. Водородные смеси также используются при измерении искрового разряда и общего содержания углеводородов.

Сварка, резка и нанесение изоляции

Термическая обработка различных металлов.

Нефтегазовая отрасль

Десульфация дизельного топлива и бензина.

Электроника

Водород используется в качестве газа-носителя при производстве полупроводников, в первую очередь для осаждения силикона и выращивания кристаллов, а также в качестве продувочного газа при атмосферной пайке и нормализации медной ленты. Применение формир-газов (раствор H₂ в азоте) позволяет добиться практически полного удаления кислорода и исключения его воздействия на производственные процессы, протекающие при средних и высоких температурах.

Автомобильная и транспортная отрасль

Водород является безуглеродистым источником энергии, используемым в топливных элементах.