В каком веществе содержится больше водорода
Обобщающая схема «ВОДОРОД»
I.
Водород – химический элемент
а) Положение в ПСХЭ
- порядковый номер №1
- период 1
- группа I (главная подгруппа «А»)
- относительная масса Ar(Н)=1
- латинское название Hydrogenium (рождающий
воду)
б) Распространённость водорода в
природе
Водород — химический элемент. | В земной коре (литосфера и гидросфера) – 1% по массе (10 место |
АТМОСФЕРА — 0,0001% по числу атомов | |
Самый распространённый элемент во вселенной – 92% от числа всех атомов |
Водород – химический элемент | В соединениях | Н2О – вода (11% по массе) |
СН4 – газ метан (25% по массе) | ||
Органические вещества (нефть, горючие природные газы и В организмах животных и растений (то есть в составе белков, В теле человека в среднем содержится около 7 килограммов водорода. |
в) Валентность водорода в соединениях
I Н2 ↑,
ц, з, Mr(Н2)=2,
газ легче воздуха
H2O – вода;
Н2О2 —
перекись водорода
II. Водород – простое вещество (Н2)
Получение
1.Лаборатория А) Взаимодействие металлов с кислотами: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ соль Б) Взаимодействие активных металлов с водой: 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑ |
2. · эл. ток 2H2O = · t, Ni CH4 + 2H2O = |
Нахождение
водорода в природе.
Водород широко
распространен в природе, его содержание в земной коре (литосфера и гидросфера) составляет
по массе 1%, а по числу атомов 16%. Водород входит в состав самого
распространенного вещества на Земле — воды (11,19% Водорода по массе), в состав
соединений, слагающих угли, нефть, природные газы, глины, а также организмы
животных и растений (то есть в состав белков, нуклеиновых кислот, жиров,
углеводов и других). В свободном состоянии Водород встречается крайне редко, в
небольших количествах он содержится в вулканических и других природных газах.
Ничтожные количества свободного Водорода (0,0001% по числу атомов) присутствуют
в атмосфере. В околоземном пространстве Водород в виде потока протонов образует
внутренний («протонный») радиационный пояс Земли. В космосе Водород
является самым распространенным элементом. В виде плазмы он составляет около
половины массы Солнца и большинства звезд, основную часть газов межзвездной
среды и газовых туманностей. Водород присутствует в атмосфере ряда планет и в
кометах в виде свободного Н2, метана СН4, аммиака NH3,
воды Н2О, радикалов. В виде потока
протонов Водород входит в состав корпускулярного излучения Солнца и космических
лучей.
Существуют три изотопа водорода:
а) легкий водород – протий,
б) тяжелый водород – дейтерий (D),
в) сверхтяжелый водород – тритий (Т).
Тритий неустойчивый
(радиоактивный) изотоп, поэтому в природе он практически не встречается.
Дейтерий устойчив, но его очень мало: 0,015% (от массы всего земного водорода).
Валентность
водорода в соединениях
В соединениях водород
проявляет валентность I.
Физические
свойства водорода
Простое вещество
водород (Н2) – это газ, легче воздуха, без цвета, без запаха, без
вкуса, tкип = – 2530С, водород в воде нерастворим , горюч. Собирать водород можно путем вытеснения
воздуха из пробирки или воды. При этом пробирку нужно перевернуть вверх дном.
Получение
водорода
В лаборатории водород
получают в результате реакции
Видео — Эксперимент
«Получение водорода и проверка его на чистоту»
Zn + H2SO4
= ZnSO4 + H2
.
Вместо цинка можно
использовать железо, алюминий и некоторые другие металлы, а вместо серной
кислоты – некоторые другие разбавленные кислоты. Образующийся водород собирают
в пробирку методом вытеснения воды (см. рис. 10.2 б) или просто в
перевернутую колбу (рис. 10.2 а).
В промышленности в больших
количествах водород получают из природного газа (в основном это метан) при
взаимодействии его с парами воды при 800 °С в присутствии никелевого
катализатора:
CH4 + 2H2O = 4H2 +CO2
(t, Ni)
или обрабатывают при
высокой температуре парами воды уголь:
2H2O + С =
2H2 + CO2. (t)
Чистый водород получают
из воды, разлагая ее электрическим током (подвергая электролизу):
2H2O = 2H2+ O2(электролиз).
Дополнительно:
Видео — Эксперимент
«Мыльные пузыри с водородом»
ТРЕНАЖЁРЫ
Тренажёр №1- Нахождение
водорода в природе. Физические свойства
Тренажёр №2 —
Характеристика водорода по положению в Периодической системе элементов Д. И.
Менделеева
АЛГОРИТМ СОСТАВЛЕНИЯ УХР ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Описание
Содержимое в человеческом организме
Биологическая роль
Источники
Суточная потребность
Недостаток и избыток
Токсичность
Описание
(вернуться к оглавлению)
Водород обладает атомом с простейшим строением. Он содержит один электрон и один протон. В периодической системе элементов водород занимает первое место. Водород – наиболее распространенный элемент во Вселенной, так как его атомы сосредоточены в межзвездном пространстве (88,6% атомов, 11,3% атомов приходится на гелий, и только 0,1% – атомы всех остальных элементов). Это пространство не однородно. Водород сконцентрирован в скопления в виде огромных облаков. Помимо этого, водород составляет больше половины массы солнца и большинства звезд. Водород составляет около 1% от общей массы земной коры.
Простое вещество состоит из молекул Н2. При обычных условиях водород представляет собой бесцветный газ, не имеющий запаха, по свойствам приближающийся к идеальному газу. Межмолекулярные взаимодействия в водороде слабы, и поэтому он имеет очень низкие температуры плавления (-259°С) и кипения (-253°С).
Водород взаимодействует практически со всеми простыми веществами, как с металлами, так и с неметаллами. Способность молекулярного водорода реагировать с другими веществами существенно зависит от температуры. Энергия связи в молекуле Н2 (436 кДж/моль) достаточно велика, это позволяет при комнатной температуре (и в темноте) существовать смесям водорода, например, с кислородом или хлором. Но уже при 200-400°С водород проявляет высокую химическую активность.
Из всех соединений водорода наибольшее значение имеет его оксид Н2О, называемый водой. Общее количество воды на Земле, включая связанную в минералах литосферы и мантии, оценивается в 1,6?106 км3, в том числе пресной воды — 9?107 км3. Вода — непременный участник всех процессов жизнедеятельности. В живых организмах она составляет от 50% до 90% их общей массы.
Пресная вода содержит в среднем 35 г/л растворенных солей. В основном это хлористый натрий NaCL (27 г/л). Установлено, что океанская вода содержит в той или иной форме практически все элементы периодической системы.
Вода обладает уникальной химической связью, которая обуславливает ее уникальные химические свойства – увеличение плотности воды при плавлении. Она обладает значительной способностью реагировать с другими веществами. Вода реагирует со многими простыми веществами, как металлами, так и неметаллами, с оксидами, галогенидами и другими классами веществ. Наконец, вода является прекрасным катализатором большинства окислительно-восстановительных реакций.
Помимо оксида, водород образует еще одно соединение с кислородом – пероксид водорода Н2О2. Возможность его образования и свойства в большей мере определяются свойствами кислорода, чем водорода.
Взаимодействие кислорода и водорода протекает достаточно сложно, при этом скорость взаимодействия сильно зависит от температуры. Вода при непосредственном столкновении молекул Н2 и О2 не образуется. Важно то, что при появлении каждого нейтрального атома водорода образуется не одна, а несколько молекул воды. Взаимодействие водорода и кислорода может происходить не только под воздействием температуры, но и под влиянием катализатора, особенно платины.
Содержание в человеческом организме
(вернуться к оглавлению)
Водород входит в состав почти всех органических соединений, из чего следует, что в организме человека он распространен. Он входит в состав аминокислот, составных частей белков, представляющих основу жизнедеятельности. Помимо этого, водород является компонентом жиров и углеводов, веществ, обеспечивающих процесс жизнедеятельности живых организмов.
Помимо этого, водород присутствует человеческом организме в виде воды. Вода выступает в качестве главной среды процессов жизнедеятельности. В ней растворяется большинство веществ, участвующих в процессах метаболизма. Ниже указано содержание воды в органах и тканях человека.
Содержание воды в организме человека
Орган, ткань, биологическая жидкость | Содержание воды, % |
Головной мозг | 83 |
Спинной мозг | 74,8 |
Почки | 82 |
Сердце | 79 |
Легкие | 79 |
Мышцы | 75 |
Кожа | 72 |
Печень | 70 |
Скелет | 46 |
Желудочный сок | 99,5 |
Слюна | 99,4 |
Плазма крови | 92 |
Моча | 83 |
Желчь | 75 |
Слезная жидкость | 99 |
Биологическая роль
(вернуться к оглавлению)
Как уже было сказано выше, водород входит в состав органических соединений, из которых состоят органические формы жизни. Он входит в состав белков (10%), жиров (4,9%), углеводов (6,18%), нуклеиновых кислот, гормонов, ферментов, витаминов, то есть можно сказать, что водород в той или иной степени важен для всех органов и систем живого организма, и всех, протекающих в них процессов, поддерживающих его жизнедеятельности.
Помимо этого, водород входит в состав воды, которая составляет 60% от массы тела и является основой жизни.
Источники
(вернуться к оглавлению)
Основными источниками водорода являются вода и пища, состоящая все из тех же органических веществ – белков, жиров, углеводов и других. При попадании в организм эти вещества под действие пищеварительной системы распадаются до мономеров, которые в дальнейшем используются нашим организмом для собственных нужд. В основе этого процесса лежат соединения, в состав которых входит водород.
Суточная потребность
(вернуться к оглавлению)
Суточная потребность водорода не нормируется, но существуют нормы потребления вышеперечисленных органических веществ с пищей, в состав которых входит водород.
Помимо этого, существует суточная норма потребления воды, как необходимого для жизни вещества, она составляет 3 л.
Недостаток и тзбыток
(вернуться к оглавлению)
Вряд ли, представляется возможным оценить, как на организм влияет недостаток или избыток водорода, поскольку он входит в состав почти всех необходимых человеку веществ. Поэтому можно оценивать влияние нехватки или избытка лишь конкретных его соединений.
Особенное значение стоит уделить нехватке воды. Так как вода является основой живого организма, то ее недостаток отрицательно влияет на все происходящие в нем процессы. Недостаток воды приводит к такому патологическому состоянию как обезвоживание, которое может быть смертельно при потере воды 20-25% от общего количества воды в организме. Это может быть вызвано как недостаточным поступлением воды в организм человека, так и чрезмерной ее потерей, в следствии различных физиологических нарушений (например, диарея).
Токсичность
(вернуться к оглавлению)
Сам по себе водород не токсичен, но он является весьма распространенным веществом, входящим в состав множества токсичных химических соединений. Например, водород является частью бензола C6H6, вещества, стоящего на втором месте по токсичности согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Или, например, так называемая тяжелая вода D2O, представляющая собой соединение изотопа водорода дейтерия и кислорода, так же является токсичным веществом.