Химия

Открытие водорода

С древних времен людям были известны вещества, способные растворять некоторые металлы. Слабые растворы этих веществ имеют кислый вкус, поэтому их назвали «кислоты». Например, лимонная кислота содержится в лимоне, яблочная кислота – в яблоке. Вещество с химической формулой H₂SO₄ называется серной кислотой.

Многие исследователи проводили опыты с кислотами. Было замечено, что при действии кислот на некоторые металлы выделяются пузырьки газа. Полученный газ легко воспламенялся, и его назвали «горючим воздухом».

Подробно свойства этого газа были изучены английским ученым Г. Кавендишем в 1766 г. Он помещал металлы в растворы серной и соляной кислот и во всех случаях получал одно и то же легкое газообразное вещество, которое позже назвали водородом.

Реакции замещения

Приведем примеры уравнений реакций взаимодействия металла с кислотой, в ходе которых образуется водород. При взаимодействии железа с соляной кислотой образуется хлорид железа (II) и водород. При взаимодействии железа с раствором серной кислоты образуется сульфат железа (II) FeSO₄ и водород. Обратите внимание, в обеих реакциях водород выделяется из раствора, что показано с помощью стрелки.

Рис. 1. Взаимодействие железа	Рис. 2. Взаимодействие железа
с соляной кислотой	с раствором серной кислоты

Приведенные реакции относятся к типу замещения. В каждую из этих реакций вступает одно простое вещество и одно сложное вещество, и образуется новое простое и новое сложное. Такие реакции и называются реакциями замещения.

Некоторые металлы могут замещать водород в кислотах.

Поэтому, кислотами называют вещества, в состав которых входит водород, способный замещаться металлами.

Происхождение названия и физические свойства водорода

Название «водород» происходит от греч. слов «гидор» - вода и «генао» - рождаю, т. е. «рождающий воду». Действительно, при горении водорода образуется вода. Это название предложил А. Лавуазье в 1779 г.

Водород является самым распространенным химическим элементом Вселенной, из него в основном состоят звезды. Химический элемент водород входит в состав всех растений и животных, а также в состав самого распространенного вещества на Земле – воды.

Простое вещество водород имеет формулу Н₂. Это газообразное вещество, без вкуса и запаха, малорастворимое в воде. Температура кипения водорода -253°С. Водород – самый легкий из всех газообразных веществ, он в 14,5 раз легче воздуха.

Получение водорода

Способы получения водорода в лаборатории и промышленности различны. В промышленности водород нужно получать в больших объемах из дешевого сырья. Обычно его получают в результате электролитического разложения воды или при восстановлении углем водяного пара.

В результате электролиза воды образуются газообразные вещества – водород и кислород. При восстановлении углем водяного пара образуются водород и угарный газ СО.

В лаборатории водород получают при взаимодействии металлов (например, цинка) с кислотами.

Чаще всего проводят реакцию цинка с соляной кислотой в аппарате Киппа.

Рис. 3. Получение водорода взаимодействием цинка с соляной кислотой в аппарате Киппа

В небольших количествах водород можно получить и в обычной пробирке при взаимодействии цинка с соляной кислотой.

Проведем опыт. Поместим в пробирку несколько гранул цинка, прильем немного соляной кислоты, закроем пробирку пробкой с газоотводной трубкой. Наденем на трубку пустую пробирку. Выделяющийся в ходе реакции водород будет подниматься вверх, т. к. он значительно легче воздуха, и заполнит пустую пробирку. Этот метод собирания водорода называется вытеснение воздуха. Чтобы доказать, что образовавшийся газ является водородом, поднесем пробирку, заполненную газом к пламени спиртовки. Мы услышим хлопок или свистящий звук.

Водород можно собрать и методом вытеснения воды, т.к. он практически не растворяется в воде.

Список рекомендованной литературы

1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П. А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П. А. Оржековский, Н. А. Титов, Ф. Ф. Гегеле. – М.: АСТ: Астрель, 2006. (с. 85-88)
2. Ушакова О. В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П. А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О. В. Ушакова, П. И. Беспалов, П. А. Оржековский; под. ред. проф. П. А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 75-78)
3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, М. М. Шалашова. – М.: Астрель, 2013. (§24)
4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П. А. Оржековский, Л. М. Мещерякова, Л. С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§30)
5. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: неорг. химия: учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений. М.: Просвещение. 2018. § 28-30.
6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред. В. А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. – М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

1. Нерастворимость водорода в воде (Источник)
2. Получение водорода и проверка его на чистоту (Источник)

Домашнее задание

1. с. 76-78 №№ 2, 3, 5, 6, 9 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П. А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О. В. Ушакова, П. И. Беспалов, П. А. Оржековский; под. ред. проф. П. А. Оржековского. - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.
2. с. 140-141 №№ 2, 6  из учебника П. А. Оржековского, Л. М. Мещеряковой, М. М. Шалашовой «Химия: 8 кл.», 2013 г.