Нахождение в природе
Водород – это неметалл. Он является одним из самых распространенных элементов на Земле.
В природе
водород существует в виде трех нуклидов
с массовыми числами 1, 2 и 3, которые
называются соответственно: протий,
дейтерий и тритий. Нуклиды
водорода в отличие от нуклидов остальных
элементов обозначаются отдельными
символами. Самый легкий нуклид водорода
протий
является и самым распространенным. Его
мольная доля составляет 99,985%. Остальные
0,015% приходятся на долю дейтерия
и трития
.
Протий и дейтерий являются стабильными
нуклидами, а тритий – радиоактивен
(период полураспада – 12,26 года). Поэтому
он в природе встречается во много раз
реже дейтерия, его обычно получают
искусственным путем с помощью ядерных
реакций.
В земной коре массовая доля водорода составляет около 1% (девятое место среди остальных элементов), однако по числу атомов (мольная доля составляет 15,52%) водород стоит уже на третьем месте.
Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. На его долю приходится свыше 90% атомов и приблизительно 75% массы Вселенной. Водород – первичный элемент, из которого в недрах звезд синтезируются все остальные химические элементы.
На Земле водород существует как в свободном, так и в связанном виде. В свободном состоянии простое вещество Н2 (с тем же названием) является газом и встречается очень редко. Так, в малых количествах он входит в состав атмосферы (объемная доля 5 ∙ 10-5%). Как самый легкий газ водород находится, в основном, в верхних ее слоях, откуда постепенно улетучивается в космическое пространство.
Свободный водород часто содержится в вулканических газах. Он образуется также при разложении органических остатков, поэтому в небольших количествах присутствует в природных газах, растворен в нефти.
В связанном виде водород входит в состав многих сложных веществ, главными из которых являются: Н2O, многочисленные органические соединения животных и растительных клеток, углеводороды нефти, природных газов, составные компоненты угля, торфа.
Физические свойства простого вещества
Водород не имеет аллотропных модификаций и образует только одно простое вещество.
Простое вещество Н2 – это газ без цвета, вкуса и запаха, не ядовит, не поддерживает дыхания.
В Н2О плохо растворим, т.к. его молекулы неполярны. (В одном объеме Н2О при обычных условиях растворяется ≈ 2 объема Н2). Зато водород очень хорошо поглощается некоторыми металлами (никелем, платиной, палладием). Например, 1 объем палладия может растворить до 900 объемов Н2.
Молекулы Н2 благодаря своей малой массе, участвуя в тепловом движении, перемещаются с большой скоростью (≈ 1800 м/с). Они способны проникать через стенки сосуда, в котором находятся, т.к. обладают еще и небольшими размерами. Например, наполненный водородом и тщательно завязанный ниткой воздушный шарик спустя довольно короткое время сдувается. При повышении температуры скорость диффузии водорода и его способность проникать даже через более плотные оболочки (металлические стенки сосудов) увеличивается.
Водород очень плохо сжижается и обладает низкой температурой кипения (-252,8оС при давлении 101,325 кПа).