что при действии кислот на металлы выделяется горючий газ. В 1781 Кевендиш и одновременно Уатт показали, что при горении В. образуется вода. В. — бесцветный газ, лишенный запаха и вкуса, в 14, 38 раз легче воздуха; в жидком состоянии В. был получен впервые Дьюаром в 1898; для сжижения В. необходимо его сначала сильно охладить и только после этого подвергать расширению, т. к. при расширении без внешней работы выше — 80, 5° В. не охлаждается, как другие газы, а нагревается (см. Сжижение газов). Жидкий водород — бесцветная жидкость, кипит при — 253°, плотность при температуре кипения 0, 071; критич. температура — 242°. При — 259° жидкий В. замерзает.
В. является самым легким и простейшим элементом. По современным представлениям атом В. (см. — Атом в химии и физике) состоит из положительного ядра (протона) и одного электрона, при чем изучение спектра В. и теория квант (см.) позволили установить полную картину строения атома В.
Из этих же протонов и электронов построены и ядра атомов всех остальных элементов; т. о., В. является в известном смысле той «первичной материей», из которой получаются все другие формы вещества (см. Периодическая система элементов, Изотопы). Это представление, высказанное впервые в 1815 Прутом, получило окончательное подтверждение в опытах Резерфорда, который показал, что при разрушении ядер различных элементов альфа-лучами (см.) получаются ядра атома. В., так называемые Н-лучи (см. Превращение химических элементов, а также Радиоактивность).
Молекула В. состоит из двух атомов В., т. ч. молекулярный вес В. равен 2, 016.
Однако, при очень высоких температурах (ок. 3.000°) и под действием электрического разряда при низких давлениях молекула В. распадается на атомы; атомарный В., обладающий гораздо большей химической активностью, чем молекулярный, при обыкновенных температурах, однако, неустойчив, т, к. атомы В. стремятся снова соединиться в молекулы: Н + Н = Н2; при этом процессе выделяется огромное количество тепла (ок. 100 калорий на грамм-молекулу). Это свойство В. получило в последнее время даже техническое применение: В. продувается через вольтову дугу между вольфрамовыми электродами, и получающаяся при этом струя атомарного В. направляется на поверхность металла, который хотят подвергнуть сварке; атомы В. при этом воссоединяются в молекулы, и выделяющееся тепло нагревает металл до плавления. Принимается также, что атомарный В. получается и в виде промежуточной формы при многих химических реакциях, сопровождающихся выделением В., напр., при действии металлов на кислоты (т. н. В. in statu nascendi). Вели от атома В. отнять электрон, получается водородный ион (см.) Н+; известны также ионы состава Н2+ и Н3+ (см. Положительные лучи).
В атмосфере свободный В. содержится в виде незначительных следов; в верхних слоях ее, однако, содержание его делается преобладающим (см. Атмосфера); свобод 86
ный В. входит также в состав вулканических газов и многих горных пород. — В лаборатории В. получается обычно действием разбавленной серной кислоты на цинк или электролизом раствора серной кислоты или же гидрата окиси бария; последний способ дает особенно чистый В. — Важнейшие технические способы получения В. основаны на следующих реакциях
1. Действ ие кислот и щелочей на металлы. В., которым Шарль наполнил в 1783 свой первый воздушный шар, был получен действием серной кислоты на железные опилки: H2SO4+Fe=FeSO4+Ha.
В течение ста лет этот способ имел преимущественное значение для получения В. в технике. В наст, время он, вследствие своей экономической невыгодности, почти оставлен, тем более, что В., получающийся по указанной реакции, содержит всегда значительное количество ядовитых примесей. — Для получения В. в полевых условиях (для наполнения воздушных шаров) нашли себе применение реакции взаимодействия между растворами щелочей, алюминием и кремнием, а также действие воды на активированный амальгамированием алюминий и на водородистый кальций, по реакции СаН2 + 2На0 = Са(0Н) 2 + 2Н2.
В этих случаях решающее значение имеют не экономические факторы, а возможно малый вес исходных материалов, необходимых для получения 1 м* В.
2. Электролиз воды. Первые наблюдения над разложением воды электрическим током относятся к 1789; однако, техническое осуществление этот способ получил только в 80 — х гг. 19 века.
При электролизе для повышения электропроводности воды к ней прибавляют серную кислоту или щелочи. Хотя этот способ и дает очень чистый В., но экономически выгоден он только в странах с дешевой электрической энергией. При электролизе растворов хлористого натрия или калия, производимом с целью получения едких щелочей и хлора, В. является побочным продуктом; таким путем добываются весьма значительные количества В.
3. Действие воды на железо. При взаимодействии паров воды с раскаленным железом происходит реакция по уравнению: 3Fe+4HaOi>FeaO<+4Hs.
На этой реакции основан один из старейших методов получения В., имеющий значительное применение и в настоящее время. Получающаяся окись железа восстанавливается опять в металлическое железо генераторным газом.
4. Действие паров воды на уголь.
При пропускании паров воды над углем, нагретым до 1.000°, получается так называемый водяной газ (см.) по уравнению С + Н2О = СО + Н2.
Кроме окиси углерода, образуется и нек-рое количество двуокиси углерода. Последняя, вследствие своей большой' растворимости, без труда отделяется от В. поглощением в воде под большим давлением.
Для отделения В. от окиси углерода был предложен целый ряд методов, напр., способ Франка-Линде, основанный на том, что окись углерода при достаточно низкой температуре обращается в жидкость, между тем как В. остается еще газообразным. Наибольшее значение из всех способов имеет, однако, в наст, время способ Баденской анилиново-содовой фабрики. По этому способу окись углерода водяного газа окисляется кислородом паров воды в присутствии подходящих катализаторов (окись железа с различными примесями), по реакции: СО + Н2О^СО2 + Н2.
Т. о., водяной газ превращается в смесь В. и углекислоты, отделение к-рой не представляет затруднений. По этому способу Баденская анилиновосодовая фабрика готовит В., необходимый для синтеза аммиака по Габеру (см. Азот); полная потребность в В. заводов в Мерзебурге и Оппау исчисляется в 2 млн. м3 в день.
5. Наконец, необходимо еще отметить получение водорода из углеводородов под действием высокой температуры.
В продажу водород поступает в баллонах, под давлением в 150 атмосфер.
При обыкновен. температуре В. не обнаруживает особенно большой химическ. активности; только со фтором взаимодействие
