Водород

Химия водорода во многом отличается от химии других элементов, что обусловлено одноэлектронностью его атомов и отсутствием промежуточных электронных слоев (конфигурация 1 s ¹). По ряду свойств водород похож на элементы IA-подгруппы Периодической системы Д.И. Менделеева, но в большей степени проявляет сходство с элементами VIIA-группы (галогенами). Признаками, общими у водорода и элементов VIIA-группы, являются: двухатомность и ковалентность связи в молекулах Н₂ и Г₂, сходство галогенидов и гидридов активных металлов, близкие значения энергии ионизации Н и Г, отсутствие электрической проводимости, полярность связей в большинстве соединений, закономерное изменение свойств в ряду Н–At.

В свободном состоянии водород в небольших количествах содержится в вулканических и некоторых природных газах. Он входит в состав воды, бурых и каменных углей, нефти, животных и растительных организмов, ряда минералов.

Промышленные способы получения водорода основаны на каталитическом взаимодействии с водяным паром метана СН₄ и СО, а также на неполном окислении углеводородов из природных и коксовых газов и продуктов газификации топлива. Используется также электролиз водных растворов щелочей и хлоридов активных металлов. В основе лабораторных способов получения водорода лежит восстановление металлами различных водородсодержащих соединений: воды, кислот, щелочей – например, взаимодействие цинка с разбавленной хлороводородной или серной кислотой.

Водород – это неметаллический элемент. С неметаллами он образует ковалентные соединения (степенью окисления Н +1), а с металлами – ионные соединения (степень окисления –1). Известны также соединения водорода с металлическим типом связи.

При обычных условиях молекулярный водород Н₂ относительно малоактивен и взаимодействует лишь с наиболее активными неметаллами. При нагревании он реагирует с металлами, многими неметаллами и сложными веществами. Водород проявляет восстановительные свойства: при нагревании он восстанавливает металлы из их оксидов, галогенидов, нитратов, а неметаллы – из их высших степеней окисления в низшие. При взаимодействии с сильными восстановителями Н₂ проявляется свойства окислителя и восстанавливается.

Атомарный водород Н, получаемый при действии на Н₂ тихого электрического разряда при пониженном давлении, обладает высокой химической активностью. При обычных условиях непосредственно соединяется со многими неметаллами (N₂, P₄, As, O₂, S₈ и др.), восстанавливает многие оксиды металлов.