Хтось відкрив склад води. Історія відкриття водню – від теорії до практики Який вчений відкрив водень

У періодичній системі водень розташовується у двох абсолютно протилежних за своїми властивостями групах елементів. Ця особливість роблять його унікальним. Водень не просто є елементом або речовиною, але також є складовою багатьох складних сполук, органогенним і біогенним елементом. Тому розглянемо його властивості та характеристики більш докладно.

Виділення пального газу у процесі взаємодії металів та кислот спостерігали ще у XVI столітті, тобто під час становлення хімії як науки. Відомий англійський вчений Генрі Кавендіш досліджував речовину, починаючи з 1766 року, і дав йому назву «горюче повітря». При спалюванні цей газ давав воду. На жаль, прихильність вченого теорії флогістона (гіпотетичної «надтонкої матерії») завадила йому дійти правильних висновків.

Французький хімік і дослідник природи А. Лавуазьє разом з інженером Ж. Менье і за допомогою спеціальних газометрів в 1783 р. провів синтез води, а після і її аналіз за допомогою розкладання водяної пари розпеченим залізом. Таким чином, вчені змогли дійти правильних висновків. Вони встановили, що "горюче повітря" не тільки входить до складу води, але і може бути отримане з неї.

У 1787 році Лавуазьє висунув припущення, що досліджуваний газ є простою речовиною і, відповідно, належить до первинних хімічних елементів. Він назвав його hydrogene (від грецьких слів hydor – вода + gennao – народжую), тобто «що народжує воду».

Російську назву «водень» у 1824 році запропонував хімік М. Соловйов. Визначення складу води ознаменувало кінець «теорії флогістону». На стику XVIII і XIX століть було встановлено, що атом водню дуже легкий (порівняно з атомами інших елементів) та його маса була прийнята за основну одиницю порівняння атомних мас, отримавши значення 1.

Фізичні властивості

Водень є найлегшим із усіх відомих науці речовин (він у 14,4 разів легший за повітря), його щільність становить 0,0899 г/л (1 атм, 0 °С). Даний матеріал плавиться (твердне) і кипить (скраплюється), відповідно, при -259,1 ° С і -252,8 ° С (тільки гелій має більш низькі t ° кипіння і плавлення).

Критична температура водню дуже низька (-240 ° С). Тому його зрідження - досить складний і витратний процес. Критичний тиск речовини - 12,8 кгс/см2, а критична щільність становить 0,0312 г/см3. Серед усіх газів водень має найбільшу теплопровідність: за 1 атм і 0 °С вона дорівнює 0,174 вт/(мхК).

Питома теплоємність речовини у тих самих умовах - 14,208 кДж/(кгхК) чи 3,394 кал/(гх°С). Даний елемент слабо розчинний у воді (близько 0,0182 мл/г при 1 атм і 20 °С), але добре - у більшості металів (Ni, Pt, Pa та інших), особливо в паладії (приблизно 850 об'ємів на один об'єм Pd ).

З останньою властивістю пов'язана його здатність дифундування, при цьому дифузія через вуглецевий сплав (наприклад, сталь) може супроводжуватися руйнуванням сплаву через взаємодію водню з вуглецем (цей процес називається декарбонізація). У рідкому стані речовина дуже легка (щільність - 0,0708 г/см³ при t° = -253 °С) і текуча (в'язкість - 13,8 спуаз у тих самих умовах).

У багатьох сполуках цей елемент виявляє валентність +1 (ступінь окислення), подібно до натрію та інших лужних металів. Зазвичай він розглядається як аналог цих металів. Відповідно він очолює І групу системи Менделєєва. У гідридах металів іон водню виявляє негативний заряд (ступінь окислення при цьому -1), тобто Na+H- має структуру, подібну до хлориду Na+Cl-. Відповідно до цього та деяких інших фактів (близькість фізичних властивостей елемента «H» і галогенів, здатність його заміщення галогенами в органічних сполуках) Hydrogene відносять до VII групи системи Менделєєва.

У звичайних умовах молекулярний водень має низьку активність, безпосередньо з'єднуючись тільки з найактивнішими з неметалів (з фтором і хлором, з останнім – на світлі). У свою чергу при нагріванні він взаємодіє з багатьма хімічними елементами.

Атомарний водень має підвищену хімічну активність (якщо порівнювати із молекулярним). З киснем він утворює воду за формулою:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

виділяючи 285,937 кДж/моль тепла чи 68,3174 ккал/моль (25 °З, 1 атм). У нормальних температурних умовах реакція протікає досить повільно, а при t° >= 550 °З - неконтрольовано. Межі вибухонебезпечності суміші водень + кисень за обсягом становлять 4–94 % Н₂, а суміші водень + повітря – 4–74 % Н₂ (суміш із двох обсягів Н₂ та одного обсягу О₂ називають гримучим газом).

Цей елемент використовують для відновлення більшості металів, тому що він забирає кисень у оксидів:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О,

CuO + H₂ = Cu + H₂O і т.д.

З різними галогенами водень утворює галогеноводороды, наприклад:

Н₂ + Cl₂ = 2НСl.

Однак при реакції з фтором водень вибухає (це відбувається і в темряві при -252 ° С), з бромом і хлором реагує тільки при нагріванні або освітленні, а з йодом - виключно при нагріванні. При взаємодії з азотом утворюється аміак, але лише на каталізаторі, при підвищених тисках та температурі:

ЗН₂ + N₂ = 2NН₃.

При нагріванні водень активно реагує із сіркою:

Н₂ + S = H₂S (сірководень),

і значно важче – з телуром чи селеном. З чистим вуглецем водень реагує без каталізатора, але за високих температур:

2Н₂ + С (аморфний) = СН₄ (метан).

Дана речовина безпосередньо реагує з деякими з металів (лужними, лужноземельними та іншими), утворюючи гідриди, наприклад:

Н₂ + 2Li = 2LiH.

Важливе практичне значення мають взаємодії водню та оксиду вуглецю (II). При цьому залежно від тиску, температури та каталізатора утворюються різні органічні сполуки: НСНО, СН₃ОН та ін. Ненасичені вуглеводні в процесі реакції переходять у насичені, наприклад:

З n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

Водень та його сполуки грають у хімії виняткову роль. Він зумовлює кислотні властивості т.зв. протонних кислот, схильний утворювати з різними елементами водневий зв'язок, що надає значний вплив на властивості багатьох неорганічних та органічних сполук.

Одержання водню

Основними видами сировини для промислового виробництва цього елемента є гази нафтопереробки, природні горючі та коксові гази. Його також одержують із води за допомогою електролізу (у місцях з доступною електроенергією). Одним із найважливіших методів виробництва матеріалу з природного газу вважається каталітична взаємодія вуглеводнів, в основному метану, з водяною парою (т.з. конверсія). Наприклад:

СН₄ + H₂О = СО + ЗН₂.

Неповне окислення вуглеводнів киснем:

СН₄ + ½О₂ = СО + 2Н₂.

Синтезований оксид вуглецю (II) піддається конверсії:

СО + Н₂О = СО₂ + Н₂.

Водень, що виробляється з природного газу, є найдешевшим.

Для електролізу води застосовується постійний струм, який пропускається через розчин NaOH або КОН (кислоти не використовують, щоб уникнути корозії апаратури). У лабораторних умовах матеріал одержують електролізом води або в результаті реакції між соляною кислотою та цинком. Однак найчастіше застосовують готовий заводський матеріал у балонах.

З газів нафтопереробки та коксового газу даний елемент виділяють шляхом видалення решти всіх компонентів газової суміші, так як вони легше зріджуються при глибокому охолодженні.

Промисловим чином цей матеріал почали одержувати ще наприкінці XVIII ст. Тоді його використовували для заповнення повітряних куль. На даний момент водень широко застосовують у промисловості, головним чином – у хімічній, для виробництва аміаку.

Масові споживачі речовини - виробники метилового та інших спиртів, синтетичного бензину та багатьох інших продуктів. Їх одержують синтезом з оксиду вуглецю (II) та водню. Hydrogene використовують для гідрогенізації важкого та твердого рідкого палива, жирів тощо, для синтезу HCl, гідроочищення нафтопродуктів, а також у різанні/зварюванні металів. Найважливішими елементами для атомної енергетики є його ізотопи – тритій та дейтерій.

Біологічна роль водню

Близько 10 % маси живих організмів (у середньому) посідає цей елемент. Він входить до складу води та найважливіших груп природних сполук, включаючи білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи. Навіщо він служить?

Цей матеріал відіграє вирішальну роль: за підтримки просторової структури білків (четвертинної), у здійсненні принципу компліментарності нуклеїнових кислот (тобто у реалізації та зберіганні генетичної інформації), взагалі у «впізнанні» на молекулярному рівні.

Іон водню Н+ бере участь у важливих динамічних реакціях/процесах в організмі. У тому числі: у біологічному окисленні, яке забезпечує живі клітини енергією, у реакціях біосинтезу, у фотосинтезі у рослин, у бактеріальному фотосинтезі та азотфіксації, у підтримці кислотно-лужного балансу та гомеостазу, у мембранних процесах транспорту. Поряд із вуглецем і киснем він утворює функціональну та структурну основи явищ життя.

Водень, Hydrogenium, Н (1)

Як пальне (займисте) повітря водень відомий досить давно. Його отримували дією кислот на метали, спостерігали горіння та вибухи гримучого газу Парацельс, Бойль, Лемері та інші вчені XVI – XVIII ст. З поширенням теорії флогістону деякі хіміки намагалися отримати водень як "вільний флогістон". У дисертації Ломоносова "Про металевий блиск" описано отримання водню дією "кислотних спиртів" (наприклад, "соляного спирту", тобто соляної кислоти) на залізо та інші метали; Російський вчений першим (1745) висунув гіпотезу про те, що водень ("горюча пара" - vapor inflammabilis) є флогістон. Кавендіш, докладно досліджував властивості водню, висунув подібну ж гіпотезу в 1766 р. Він називав водень "займистим повітрям", отриманим з "металів" (inflammable air from metals), і вважав, як і всі флогістики, що при розчиненні в кислотах метал втрачає свій флогістон. Лавуазьє, що займався в 1779 р. дослідженням складу води шляхом її синтезу та розкладання, назвав водень Hydrogine (гідроген), або Hydrogene (гідрожен), від грецьк. гідро - вода та гайноме - виробляю, народжую.

Номенклатурна комісія 1787 р. прийняла слововиробництво Hydrogene від геннао – народжую. У "Таблиці простих тіл" Лавуазьє водень (Hydrogene) згаданий у числі п'яти (світло, теплота, кисень, азот, водень) "простих тіл, що належать до всіх трьох царств природи і які слід розглядати як елементи тіл"; як старі синоніми назви Hydrogene Лавуазьє називає горючий газ (gaz inflammable), основу пального газу. У російській хімічній літературі кінця XVIII та початку XIX ст. зустрічаються два роду назв водню: флогістичні (горючий газ, пальне, займистий повітря, загоряється повітря) і антифлогістичні (водотвор, водотворна істота, водотворний газ, водневий газ, водень). Обидві групи слів є перекладами французьких назв водню.

Ізотопи водню були відкриті в 30-х роках поточного століття і швидко набули великого значення в науці та техніці. Наприкінці 1931 р. Юрі, Брекуедд і Мерфі досліджували залишок після тривалого випарювання рідкого водню і виявили у ньому важкий водень з атомною вагою 2. Цей ізотоп назвали дейтерієм (Deuterium, D) від грец. - Інший, другий. Через чотири роки у воді, підданій тривалому електролізу, було виявлено ще важчий ізотоп водню 3Н, який назвали тритієм (Tritium, Т), від грец. - Третій.
Гелій, Helium, Не (2)

У 1868 р. французький астроном Жансен спостерігав в Індії повне сонячне затемнення та спектроскопічно досліджував хромосферу сонця. Він виявив у спектрі сонця яскраву жовту лінію, позначену ним D3, яка не збігалася із жовтою лінією D натрію. Одночасно з ним цю ж лінію у спектрі сонця побачив англійський астроном Лок'єр, який зрозумів, що вона належить невідомому елементу. Лок'єр спільно з Франкландом, у якого він тоді працював, вирішив назвати новий елемент гелієм (від грец. Геліос - сонце). Потім нова жовта лінія була виявлена ​​іншими дослідниками у спектрах "земних" продуктів; Так, в 1881 р. італієць Пальмієрі виявив її при дослідженні проби газу, відібраного в кратері Везувію. Американський хімік Гіллебранд, досліджуючи уранові мінерали, встановив, що при дії міцної сірчаної кислоти виділяють гази. Сам Гіллебранд вважав, що це азот. Рамзай, який звернув увагу на повідомлення Гіллебранда, піддав спектроскопічному аналізу гази, що виділяються при обробці кислотою мінералу клевеїту. Він виявив, що гази містять азот, аргон, і навіть невідомий газ, дає яскраву жовту лінію. Не маючи у своєму розпорядженні досить гарного спектроскопа, Рамзай надіслав проби нового газу Круксу та Лок'єру, які незабаром ідентифікували газ як гелій. У тому ж 1895 р. Рамзай виділив гелій із суміші газів; він виявився хімічно інертним, подібно до аргону. Незабаром після цього Лок'єр, Рунге і Пашен виступили із заявою, що гелій складається із суміші двох газів - ортогелій та парагелій; один із них дає жовту лінію спектру, інший – зелену. Цей другий газ вони запропонували назвати астерієм (Asterium) від грецьк. Спільно з Траверсом Рамзай перевірив це твердження і довів, що воно є помилковим, оскільки колір лінії гелію залежить від тиску газу.
Літій, Lithium, Li (3)

Коли Деві робив свої знамениті досліди з електролізу лужних земель, про існування літію ніхто й не підозрював. Літієва лужна земля була відкрита лише у 1817 р. талановитим хіміком-аналітиком, одним із учнів Берцеліуса Арфведсоном. У 1800 р. бразильський мінералог де Андрада Сільва, здійснюючи наукову подорож Європою, знайшов у Швеції два нових мінерали, названих ним петалітом і сподуменом, причому перший їх через кілька років знову відкрили острові Уте. Арфведсон зацікавився петалітом, зробив повний його аналіз і виявив незрозумілу спочатку втрату близько 4% речовини. Повторюючи аналізи ретельніше, він встановив, що у петаліті міститься " вогнепостійна луг досі невідомої природи " . Берцеліус запропонував назвати її літіоном (Lithion), оскільки цей луг, на відміну від калію та натру, вперше був знайдений у "царстві мінералів" (каменів); назва це вироблено від грецьк.- камінь. Пізніше Арфведсон виявив літієву землю, або літину, і в деяких інших мінералах, проте його спроби виділити вільний метал не мали успіху. Дуже невелика кількість металевого літію була отримана Деві та Бранде шляхом електролізу лугу. У 1855 р. Бунзен та Маттессен розробили промисловий спосіб отримання металевого літію електролізом хлориду літію. У російській хімічній літературі на початку ХІХ ст. зустрічаються назви: літіон, літін (Двігубський, 1826) та літій (Гес); літієву землю (луг) називали іноді літіном.
Берилій, Beryllium, Be (4)

Мінерали, що містять берилій (дорогоцінне каміння) - берил, смарагд, смарагд, аквамарин та ін-відомі з глибокої давнини. Деякі їх видобували Синайському півострові ще XVII в. до зв. е. У Стокгольмському папірусі (III ст.) описуються способи виготовлення підробленого каміння. Назва берил зустрічається у грецьких та латинських (Beryll) античних письменників і в давньоруських творах, наприклад у "Ізборнику Святослава" 1073, де берил фігурує під назвою віруліон. Дослідження хімічного складу дорогоцінних мінералів цієї групи розпочалося, проте, лише наприкінці XVIII ст. із настанням хіміко-аналітичного періоду. Перші аналізи (Клапрот, Биндгейм та інших.) не виявили у берилі нічого особливого. Наприкінці XVIII ст. Відомий мінералог абат Гаюї звернув увагу на повну схожість кристалічної будови берила з Ліможа та смарагду з Перу. Вокелен зробив хімічний аналіз обох мінералів (1797) і виявив в обох нову землю, відмінну від алюмінію. Отримавши солі нової землі, він встановив, що деякі з них мають солодкий смак, чому й назвав нову землю глюцину (Glucina) від грец. - Солодкий. Новий елемент, що міститься в цій землі, був названий відповідно до глюцинієм (Glucinium). Ця назва вживалася у Франції XIX в., існував навіть символ - Gl. Клапрот, будучи противником найменування нових елементів за випадковими властивостями їх сполук, запропонував називати глюцинію бериллієм (Beryllium), вказавши, що солодкий смак мають сполуки та інших елементів. Металевий берилій був вперше отриманий Велером і Буссі в 1728 шляхом відновлення хлориду берилію металевим калієм. Зазначимо тут видатні дослідження російського хіміка І. В. Авдєєва з атомної ваги та складу оксиду берилію (1842). Авдєєв встановив атомну вагу берилію 9,26 (сучасн. 9,0122), тоді як Берцеліус приймав його рівним 13,5, і правильну формулу оксиду.

Про походження назви мінералу берил, від якого утворено слово берилій, є кілька версій. А. М. Васильєв (за Діргартом) наводить таку думку філологів: латинська та грецька назви берилу можуть бути зіставлені з пракрітським велурією і санскритським ваідуріем. Останнє є назвою деякого каменю і походить від слова vidura (дуже далеко), що, мабуть, означає якусь країну чи гору. Мюллер запропонував інше пояснення: vaidurya походить від початкового vaidarya або vaidalya, а останнє від vidala (кішка). Інакше кажучи, vaidurya означає приблизно "котяче око". Рай вказує, що в санскриті топаз, сапфір та корал вважалися котячим оком. Третє пояснення дає Ліппман, який вважає, що слово берил означало якусь північну країну (звідки надходили дорогоцінні камені) чи народ. В іншому місці Ліппман зазначає, що Микола Кузанський писав, що німецьке Brille (окуляри) походить від варварсько-латинського berillus. Нарешті, Лемері, пояснюючи слово Берил (Beryllus), вказує, що Berillus, або Verillus, означає "чоловічий камінь".

У російській хімічній літературі на початку ХІХ ст. глюцина називалася - солодка земля, сладозем (Севергін, 1815), солодкозем (Захаров, 1810), глуцину, гліцину, основу гліцинної землі, а елемент іменувався гліцинієм, гліцінітом, гліцієм, солодімцем та ін. Гесс, проте, дотримувався назви гліцій; його використовував як синонім і Менделєєв (1-е вид. " Основ хімії " ).
Бор, Borum, (5)

Природні з'єднання бору (англ. Boron, франц. Воrе, нім. Bor), головним чином нечиста бура, відомі з раннього середньовіччя. Під назвами тинкал, тинкар або аттінкар (Tinkal, Tinkar, Attinkar) бура ввозилася до Європи з Тибету; вона вживалася для паяння металів, особливо золота та срібла. У Європі тинкал називався частіше боракс (Воrax) від арабського слова bauraq і перського - burah. Іноді боракс, або борако, позначав різні речовини, наприклад, соду (нітрон). Руланд (1612) називає боракс хризоколлою - смолою, здатною "склеювати" золото та срібло. Лемері (1698) також називає боракс "клеєм золота" (Auricolla, Chrisocolla, Gluten auri). Іноді боракс позначав щось на кшталт "узди золота" (capistrum auri). В Олександрійській, елліністичній та візантійській хімічній літературі борахи та борахон, а також в арабській (bauraq) позначали взагалі луг, наприклад bauraq arman (вірменський борак), або соду, пізніше так стали називати буру.

У 1702 р. Гомберг, прожарюючи буру із залізним купоросом, отримав "сіль" (борну кислоту), яку стали називати "заспокійливою сіллю Гомберга" (Sal sedativum Hombergii); ця сіль знайшла широке застосування у медицині. В 1747 Барон синтезував буру з "заспокійливої ​​солі" і натрону (соди). Однак склад бури та "солі" залишався невідомим до початку XIX ст. У " Хімічній номенклатурі " 1787 р. фігурує назва horacique асid (борна кислота). Лавуазьє в "Таблиці простих тіл" наводить radical boracique. У 1808 р. Гей-Люссаку і Тенару вдалося виділити вільний бір із борного ангідриду, нагріваючи останній із металевим калієм у мідній трубці; вони запропонували назвати елемент бору (Воrа) або бор (Воrе). Деві, який повторив досліди Гей-Люссака і Тенара, також отримав вільний бір і назвав його борацій (Boracium). Надалі в англійців цю назву скоротили до Boron. У російській літературі слово бура зустрічається у рецептурних збірниках XVII – XVIII ст. На початку ХІХ ст. російські хіміки називали бор буротвором (Захаров, 1810), буроном (Страхов,1825), основою бурової кислоти, бурацином (Сівергін, 1815), борієм (Двігубський, 1824). Перекладач книги Гізе називав бор бурієм (1813). Крім того, зустрічаються назви бурит, борін, буроніт та ін.
Вуглець, Carboneum, С (6)

Вуглець (англ. Carbon, франц. Carbone, нім. Kohlenstoff) у вигляді вугілля, кіптяви та сажі відомий людству з незапам'ятних часів; близько 100 тис. років тому, коли наші предки опанували вогнем, вони щодня мали справу з вугіллям та сажею. Ймовірно, дуже рано люди познайомилися і з алотропічними видозмінами вуглецю - алмазом і графітом, а також з кам'яним вугіллям, що викопується. Не дивно, що горіння вуглецевмісних речовин було одним із перших хімічних процесів, які зацікавили людину. Так як палаюча речовина зникала, що пожирається вогнем, горіння розглядали як процес розкладання речовини, і тому вугілля (або вуглець) не вважали за елемент. Елементом був вогонь – явище, що супроводжує горіння; у вченнях про елементи давнини вогонь зазвичай фігурує як один з елементів. На рубежі XVII – XVIII ст. виникла теорія флогістона, висунута Бехером та Шталем. Ця теорія визнавала наявність у кожному пальному тілі особливої ​​елементарної речовини - невагомого флюїду - флогістона, що випаровується в процесі горіння. Так як при згорянні великої кількості вугілля залишається лише трохи золи, флогістики вважали, що вугілля – це майже чистий флогістон. Саме цим пояснювали, зокрема, "флогістирующее" дію вугілля, - його здатність відновлювати метали з "вапно" і руд. Пізніші флогістики - Реомюр, Бергман та ін - вже почали розуміти, що вугілля є елементарною речовиною. Однак вперше таким "чисте вугілля" було визнано Лавуазьє, який досліджував процес спалювання в повітрі та кисні вугілля та інших речовин. У книзі Гітона де Морво, Лавуазьє, Бертолле та Фуркруа "Метод хімічної номенклатури" (1787) з'явилася назва "вуглецю" (carbone) замість французького "чисте вугілля" (charbone pur). Під цією назвою вуглець фігурує в "Таблиці простих тіл" в "Елементарному підручнику хімії" Лавуазьє. У 1791 р. англійський хімік Теннант першим отримав вільний вуглець; він пропускав пари фосфору над прожареною крейдою, внаслідок чого утворювався фосфат кальцію та вуглець. Те, що алмаз при сильному нагріванні згоряє без залишку, було відомо давно. Ще в 1751 р. французький король Франц I погодився дати алмаз і рубін для дослідів зі спалювання, після чого ці досліди навіть увійшли до моди. Виявилося, що згоряє лише алмаз, а рубін (окис алюмінію з домішкою хрому) витримує без ушкодження тривале нагрівання у фокусі лінзи запальної. Лавуазьє поставив новий досвід зі спалювання алмазу з допомогою великої запальної машини, і дійшов висновку, що алмаз є кристалічний вуглець. Другий алотроп вуглецю - графіт - в алхімічному періоді вважався видозміненим свинцевим блиском і називався plumbago; лише 1740 р. Потт виявив відсутність у графіті будь-якої домішки свинцю. Шееле досліджував графіт (1779) і, будучи флогістиком, вважав його сірчистим тілом особливого роду, особливим мінеральним вугіллям, що містить пов'язану повітряну кислоту (СО2) і велика кількість флогістону.

Через двадцять років Гітон де Морво шляхом обережного нагрівання перетворив алмаз на графіт, а потім на вугільну кислоту.

Міжнародна назва Carboneum походить від латів. carbo (вугілля). Слово це дуже давнє походження. Його зіставляють із cremare - горіти; корінь саr, cal, російське гар, гал, гол, санскритське ста означає кип'ятити, варити. Зі словом "carbo" пов'язані назви вуглецю та іншими європейськими мовами (carbon, charbone та ін.). Німецьке Kohlenstoff походить від Kohle - вугілля (старонімецьке коло, шведське kylla - нагрівати). Давньоруське угорати, або угарати (обпалювати, опалювати) має корінь гар, або гір, з можливим переходом у гол; вугілля по-староросійському юг'ль, або вуг'ль, того ж походження. Слово алмаз (Diamante) походить від давньогрецької - незламний, непохитний, твердий, а графіт від грецької - пишу.

На початку ХІХ ст. старе слово вугілля в російській хімічній літературі іноді замінювалося словом "вуглець" (Шерер, 1807; Севергін, 1815); з 1824 р. Соловйов ввів назву вуглець.

Азот, Nitrogenium, N (7)

Азот (англ. Nitrogen, франц. Azote, нім. Stickstoff) було відкрито майже одночасно кількома дослідниками. Кавендіш отримав азот з повітря (1772), пропускаючи останній через розпечене вугілля, а потім через розчин лугу для поглинання вуглекислоти. Кавендіш не дав спеціальної назви новому газу, згадуючи про нього як про мефітичне повітря (Air mephitic від латинського mephitis - задушливе або шкідливе випаровування землі). Незабаром Прістлі встановив, що якщо в повітрі довгий час горить свічка або знаходиться тварина (миша), то повітря стає непридатним для дихання. Офіційно відкриття азоту зазвичай приписується учневі Блека - Рутерфорду, який опублікував в 1772 р. дисертацію (на ступінь доктора медицини) - "Про повітрі, що називається інакше задушливим", де вперше описані деякі хімічні властивості азоту. У ці роки Шееле отримав азот з атмосферного повітря тим самим шляхом, як і Кавендиш. Він назвав новий газ "зіпсованим повітрям" (Verdorbene Luft). Оскільки пропускання повітря через розпечене вугілля розглядалося хіміками-флогістиками як його флогістування, Прістлі (1775) назвав азот флогістованим повітрям (Air phlogisticated). Про флогістування повітря у своєму досвіді говорив раніше і Кавендіш. Лавуазьє у 1776 – 1777 рр. докладно дослідив склад атмосферного повітря та встановив, що 4/5 його обсягу складаються з задушливого газу (Air mofette – атмосферний мофетт, або просто Mofett). Назви азоту - флогістоване повітря, мефітичне повітря, атмосферний мофетт, зіпсоване повітря та деякі інші - вживалися до визнання в європейських країнах нової хімічної номенклатури, тобто до появи відомої книги "Метод хімічної номенклатури" (1787).

Укладачі цієї книги - члени номенклатурної комісії Паризької академії наук - Гітон де Морво, Лавуазьє, Бертолле та Фуркруа - прийняли лише кілька нових назв простих речовин, зокрема, запропоновані Лавуазьє назви "кисень" та "водень". При виборі нової назви для азоту комісія, що виходила з принципів кисневої теорії, опинилася у скруті. Як відомо, Лавуазьє пропонував давати простим речовинам такі назви, які б відображали їх основні хімічні властивості. Відповідно, цьому азоту слід було б дати назву "радикал нітрик" або "радикал селітряної кислоти". Такі назви, пише Лавуазьє у своїй книзі "Початки елементарної хімії" (1789), засновані на старих термінах нітр або селітра, прийнятих у мистецтвах, хімії та суспільстві. Вони були б дуже підходящими, але відомо, що азот є також основою летючого лугу (аміаку), як це було незадовго до цього встановлено Бертолле. Тому назва радикал, або основа селітрової кислоти, не відбиває основних хімічних властивостей азоту. Чи не краще зупинитися на слові азот, яке, на думку членів номенклатурної комісії, відображає основну властивість елемента – його непридатність для дихання та життя. Автори хімічної номенклатури запропонували виробляти слово азот від грецької негативної приставки "а" та слова життя. Таким чином, назва азот, на їхню думку, відображала його нежиттєвість, або неживість.

Проте слово азот придумано не Лавуазьє та не його колегами по комісії. Воно відомо з давніх-давен і вживалося філософами та алхіміками середньовіччя для позначення "первинної матерії (основи) металів", так званого меркурія філософів, або подвійного меркурія алхіміків. Слово азот увійшло літературу, мабуть, у перші століття середньовіччя, як і ще зашифровані і мали містичний сенс назви. Воно зустрічається в творах багатьох алхіміків, починаючи з Бекона (ХІІІ ст.) - у Парацельса, Лібавія, Валентина та ін. ртуть. Але більш ймовірно, що ці слова з'явилися внаслідок спотворень переписувачами корінного слова азоту (azot або azoth). Тепер походження слова азот встановлено точніше. Давні філософи та алхіміки вважали "первинну матерію металів" альфою та омегою всього існуючого. У свою чергу, цей вислів запозичений з Апокаліпсису - останньої книги Біблії: "я - альфа та омега, початок і кінець, перший і останній". У давнину і в середні віки християнські філософи вважали пристойним вживати при написанні своїх трактатів тільки три мови, що визнавалися "священними", - латинська, грецька та давньоєврейська (напис на хресті при розп'ятті Христа за євангельською розповідю була зроблена цими трьома мовами). Для утворення слова азот були взяті початкові та кінцеві літери алфавітів цих трьох мов (а, альфа, алеф і сет, омега, тов – АААZОТ).

Укладачі нової хімічної номенклатури 1787 р., і перш за все ініціатор її створення Гітон де Морво, добре знали про існування з давніх-давен слова азот. Морво відзначив у "Методичній енциклопедії" (1786) алхімічне значення цього терміна. Після опублікування "Методу хімічної номенклатури" супротивники кисневої теорії – флогістики – виступили з різкою критикою нової номенклатури. Особливо, як зазначає сам Лавуазьє у своєму підручнику хімії, критикувалося прийняття "стародавніх найменувань". Зокрема, Ламетрі - видавець журналу "Observations sur la Physique" - оплот противників кисневої теорії, вказував на те, що слово азот вживалося алхіміками в іншому сенсі.

Незважаючи на це, нова назва була прийнята у Франції, а також і в Росії, замінивши собою раніше прийняті назви "флогістований газ", "мофетт", "основа мофетта" і т.д.

Словотвір азот від грецької теж викликало справедливі зауваження. Д. Н. Прянишников у своїй книзі "Азот у житті рослин і в землеробстві СРСР" (1945) абсолютно правильно помітив, що словотвори від грецької "викликає сумніви". Очевидно, ці сумніви були і у сучасників Лавуазьє. Сам Лавуазьє у своєму підручнику хімії (1789) вживає слово азот поряд із назвою "радикал нітрик" (radical nitrique).

Цікаво відзначити, що пізніші автори, намагаючись, мабуть, якось виправдати неточність, допущену членами номенклатурної комісії, виробляли слово азот від грецької - дає життя, життєдайний, створивши штучне слово "азотикос", відсутнє в грецькій мові (Діргарт, Ремі та ін). Однак цей шлях утворення слова азот навряд чи може бути визнаний правильним, оскільки похідне слово для назви азот мало б звучати "азотикон".

Невдалість назви азот була очевидною для багатьох сучасників Лавуазьє, які цілком співчували його кисневій теорії. Так, Шапталь у своєму підручнику хімії "Елементи хімії" (1790) запропонував замінити слово азот словом нітроген (нітрожен) і називав газ, відповідно до поглядів свого часу (кожна молекула газу представлялася оточеної атмосферою теплорода), "газ нітрожен" (Gas nitrogene). Свою пропозицію Шапталь докладно мотивував. Одним із доказів послужило вказівку, що назва, що означає неживий, могла б з великими підставами бути дано іншим простим тілам (які мають, наприклад, сильні отруйні властивості). Назва нітроген, прийнята в Англії та в Америці, стала надалі основою міжнародної назви елемента (Nitrogenium) та символу азоту – N. У Франції на початку ХIХ ст. замість символу N використовували символ Az. У 1800 р. один із співавторів хімічної номенклатури - Фуркруа запропонував ще одну назву - алкаліген (алкаліжен - alcaligene), виходячи з того, що азот є "підставою" летючого лугу (Alcali volatil) - аміаку. Але ця назва не була прийнята хіміками. Згадаємо, нарешті, назву азоту, яку вживали хіміки-флогістики та, зокрема, Прістлі, наприкінці ХVIII ст. - септон (Septon від французького Septique – гнильний). Ця назва запропонована, мабуть, Мітчелом - учнем Блека, який згодом працював в Америці. Деві відкинув цю назву. У Німеччині з кінця ХVІІІ ст. і до теперішнього часу азот називають Stickstoff, що означає "задушливу речовину".

Що ж до старих російських назв азоту, які фігурували у різноманітних творах кінця XVIII - початку ХIХ в., всі вони такі: задушливий гас, нечистий гас; мофетичне повітря (все це переклади французької назви Gas mofette), задушлива речовина (переклад німецької Stickstoff), флогістоване повітря, гас засмучений, засмучене повітря (флогістичні назви - переклад терміна, запропонованого Прістлі - Рlogisticated air). Вживалися також назви; зіпсоване повітря (переклад терміна Шееле Verdorbene Luft), селітротвор, селітротворний гас, нітроген (переклад назви, запропонованого Шапталем - Nitrogene), алкаліген, луг (терміни Фуркруа, перекладені російською мовою в 1799 і 1812 рр.., 1, 1812). ) та інших. Поруч із цими численними назвами вживалися і слова азот і азотний керосин, особливо початку ХIХ в.

В.Севергін у своєму "Посібнику до зручного розуміння хімічних книг іноземних" (1815) пояснює слово азот наступним чином: "Azoticum, Azotum, Azotozum - азот, задушлива речовина"; "Azote - Азот, селітротвор"; "Селітротворний газ, азотний газ". Остаточно слово азот увійшло російську хімічну номенклатуру і витіснило й інші назви після виходу світ " Основ чистої хімії " Р. Гесса (1831).
Похідні назви сполук, що містять азот, утворені російською та іншими мовами або від слова азот (азотна кислота, азосполуки та ін), або від міжнародної назви нітрогеніум (нітрати, нітросполуки та ін). Останній термін походить від стародавніх назв нітр, нітрум, нітрон, що позначали зазвичай селітру, іноді – природну соду. У словнику Руланда (1612) сказано: "Нітрум, борах (baurach), селітра (Sal petrosum), нітрум, у німців - Salpeter, Vergsalz - те саме, що і Sal реtrae".

Кисень, Oxygenium, O (8)

Відкриття кисню (англ. Oxygen, франц. Oxygene, нім. Sauerstoff) ознаменувало початок сучасного періоду розвитку хімії. З давніх-давен було відомо, що для горіння необхідне повітря, проте багато століть процес горіння залишався незрозумілим. Лише XVII в. Майов і Бойль незалежно один від одного висловили думку, що в повітрі міститься деяка субстанція, яка підтримує горіння, але ця цілком раціональна гіпотеза не отримала тоді розвитку, оскільки уявлення про горіння, як про процес з'єднання тіла, що горить, з якоюсь складовою повітря, здавалося у той час таким, що суперечить настільки очевидному факту, як те, що при горінні має місце розкладання палаючого тіла на елементарні складові. Саме цій основі межі XVII в. виникла теорія флогістона, створена Бехером та Шталем. З настанням хіміко-аналітичного періоду розвитку хімії (друга половина XVIII ст.) та виникненням "пневматичної хімії" - однієї з головних гілок хіміко-аналітичного спрямування - горіння, а також дихання знову привернули до себе увагу дослідників. Відкриття різних газів та встановлення їх важливої ​​ролі в хімічних процесах стало одним із головних стимулів для систематичних досліджень процесів горіння речовин, вжитих Лавуазьє. Кисень був відкритий на початку 70-х XVIII ст. Перше повідомлення про це відкриття було зроблено Прістлі на засіданні Англійського королівського товариства в 1775 р. Прістлі, нагріваючи червоний окис ртуті великим запальним склом, отримав газ, у якому свічка горіла яскравіше, ніж у звичайному повітрі, а тліюча лучина спалахувала. Прістлі визначив деякі властивості нового газу і назвав його дефлогістованим повітрям (daphlogisticated air). Однак двома роками раніше Прістлі (1772) Шееле теж отримував кисень розкладанням окису ртуті та іншими способами. Шееле назвав цей газ вогненним повітрям (Feuerluft). Повідомлення ж про своє відкриття Шееле зміг зробити лише в 1777 р. Тим часом у 1775 р. Лавуазьє виступив перед Паризькою академією наук з повідомленням, що йому вдалося отримати "найчистішу частину повітря, яке нас оточує", і описав властивості цієї частини повітря. Спочатку Лавуазьє називав це "повітря" емпірейним, життєвим (Air empireal, Air vital), основою життєвого повітря (Base de l'air vital). Майже одночасне відкриття кисню кількома вченими в різних країнах викликало суперечки про пріоритет. По суті суперечки ці не закінчилися досі. Детальне вивчення властивостей кисню та його ролі в процесах горіння та утворення оксидів призвело Лавуазьє до неправильного висновку про те, що цей газ є кислотоутворюючим початком. У 1779 р. Лавуазьє відповідно до цього висновку ввів для кисню нову назву - кислотоутворюючий принцип (principe acidifiant ou principe oxygine). Слово oxygine Лавуазьє, що фігурує в цій складній назві, виробив від грецьк. - кислота та "я виробляю".
Фтор, Fluorum, F (9)

Фтор (англ. Fluorine, франц. і нім. Fluor) отримано у вільному стані в 1886 р., але його сполуки були відомі давно і широко застосовувалися у металургії та виробництві скла. Перші згадки про флюорит (CaF2) під назвою плавиковий шпат (Fliisspat) відносяться до XVI ст. В одному з творів, що приписуються легендарному Василеві Валентину, згадуються пофарбовані в різні кольори камені - флюс (Fliisse від лат. fluere - текти, литися), які застосовувалися як плавні при виплавці металів. Про це ж пишуть Агрікола та Лібавіус. Останній вводить спеціальні назви для цього плавня - плавиковий шпат (Flusspat) і мінеральний плавик. Багато авторів хіміко-технічних творів XVII та XVIII ст. описують різні види плавикого шпату. У Росії це каміння іменувалися плавик, спалт, спат; Ломоносов відносив це каміння до розряду селенітів і називав шпатом або флусом (кришталевий флус). Російські майстри, а також збирачі колекцій мінералів (наприклад, у XVIII ст. князь П. Ф. Голіцин) знали, що деякі види шпатів при нагріванні (наприклад, у гарячій воді) світяться у темряві. Втім, ще Лейбніц у своїй історії фосфору (1710) згадує у зв'язку з цим про термофосфор (Thermophosphorus).

Очевидно, хіміки і хіміки-ремісники познайомилися з плавиковою кислотою пізніше XVII в. У 1670 р. нюрнберзький ремісник Шванхард використовував плавиковий шпат у суміші із сірчаною кислотою для витравлювання візерунків на скляних келихах. Однак у той час природа плавикового шпату та плавикової кислоти була зовсім невідома. Вважали, наприклад, що протравлюючу дію в процесі Шванхарда надає крем'яна кислота. Цю помилкову думку усунув Шееле, довівши, що при взаємодії плавикового шпату з сірчаною кислотою крем'яна кислота виходить в результаті роз'їдання скляної реторти плавикової кислотою, що утворюється. Крім того, Шееле встановив (1771), що плавиковий шпат є з'єднанням вапняної землі з особливою кислотою, яка отримала назву "шведська кислота". Лавуазьє визнав радикал плавикової кислоти (radical fluorique) простим тілом і включив його до своєї таблиці простих тіл. У більш менш чистому вигляді плавикова кислота була отримана в 1809 р. Гей-Люссаком і Тенаром шляхом перегонки плавикового шпату з сірчаною кислотою в свинцевій або срібній реторті. При цій операції обидва дослідники отримали отруєння. Справжню природу плавикової кислоти встановив 1810 р. Ампер. Він відкинув думку Лавуазьє про те, що в плавиковій кислоті повинен бути кисень, і довів аналогію цієї кислоти з хлористоводневою кислотою. Про свої висновки Ампер повідомив Деві, котрий незадовго до цього встановив елементарну природу хлору. Деві повністю погодився з доводами Ампера і витратив чимало зусиль отримання вільного фтору електролізом плавикової кислоти та інші шляхами. Зважаючи на сильну роз'їдну дію плавикової кислоти на скло, а також на рослинні та тваринні тканини, Ампер запропонував назвати елемент, що міститься в ній, фтором (грец. - руйнування, загибель, мор, чума тощо). Однак Деві не прийняв цієї назви і запропонував іншу - флюорин (Fluorine) за аналогією з тодішньою назвою хлору - хлорин (Chlorine), обидві назви досі вживаються англійською мовою. У російській збереглася назва, дана Ампером.

Численні спроби виділити вільний фтор у ХІХ ст. не сприяли успішним результатам. Лише 1886 р. Муассану вдалося зробити і отримати вільний фтор як газу жовто-зеленого кольору. Оскільки фтор є надзвичайно агресивним газом, Муассану довелося подолати безліч труднощів, як він знайшов матеріал, придатний для апаратури у дослідах з фтором. U-подібна трубка для електролізу фтористоводневої кислоти при мінус 55oС (охолоджувана рідким хлористим метилом) була зроблена з платини з пробками з плавикового шпату. Після того, як було досліджено хімічні та фізичні властивості вільного фтору, він знайшов широке застосування. Зараз фтор - один із найважливіших компонентів синтезу фторорганічних речовин широкого асортименту. У російській літературі початку ХІХ ст. фтор називався по-різному: основа плавикової кислоти, флуорин (Двігубський, 1824), плавковість (Іовський), флюор (Щеглов, 1830), флуор, плавик, плавикотвор. Гесс з 1831 р. ввів у вжиток назву фтор.
Неон, Neon, Nе (10)

Цей елемент відкритий Рамзаєм та Траверсом у 1898 р., через кілька днів після відкриття криптону. Вчені відібрали перші бульбашки газу, що утворюється при випаровуванні рідкого аргону, і встановили, що спектр газу вказує на присутність нового елемента. Рамзай так розповідає про вибір назви для цього елемента:

"Коли ми вперше розглядали його спектр, при цьому був мій 12-річний син.
- Батьку, - сказав він, - як називається цей гарний газ?
- Це ще не вирішено, - відповів я.
- Він новий? - поцікавився син.
- Нововідкритий, - заперечив я.
- Чому б у такому разі не назвати його Novum, тату?
- Це не підходить, бо novum не грецьке слово, - відповів я. - Ми назвемо його неоном, що по-грецьки означає новий.
Ось таким чином газ отримав свою назву".
Автор: Фігуровський Н.А.
Хімія та Хімікі № 1 2012

Далі буде...

Має форму кулі, а уявляли її у вигляді диска і навіть плаваючого прямокутника, вогонь, повітря, землю та водувважали чотирма основними елементами світобудови. Хто перестав називати воду елементом? Хто її позбавив цього високого звання? ? Цілий ряд сміливих хіміків, які працювали незалежно один від одного, майже одночасно зробили це відкриття.

Першовідкривачі кисню та водню

З того часу, як хіміки відтіснили алхіміків і чаклунів від реторту, сім'я елементів відразу збільшилася. Якщо сто років тому вона налічувала лише 60 членів, то тепер, рахуючи штучно отримані елементи, їх стало сто. Їхні назви, хімічний знак, атомну вагу та порядковий номер ми знайдемо в будь-якій хімічній таблиці. Тільки імена предків зникли з неї. Першовідкривачами кисню та воднювважаються:

1. Французький хімік Антуан Лоран Лавуазьє. Він був керуючим селітровим і пороховим заводом, а пізніше, після перемоги французької буржуазної революції, комісаром національної скарбниці, одним із найвпливовіших людей Франції.
2. Англійська хімік Генрі Кавендіш, родом із старої герцогської сім'ї, який пожертвував значну частку свого стану науці.
3. Співвітчизник Кавендіша, Джозеф Прістлі. Він був священиком. Як затятий прихильник французької революції, Прістлі був вигнаний з Англії і втік до Америки.
4. Відомий шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле, фармацевт.

Це їхні імена. А що вони зробили?

Кисень - у воді та повітрі

Лавуазьє, Прістлі та Шееле зробили ряд дослідів. Спочатку вони відкрили кисень у воді та повітрі. Скорочено у хімії він позначається буквою «О». Коли ми казали:

Без води немає життя,

цим ще не було сказано, кому, власне, вода зобов'язана своєю цілющою силою. Тепер ми можемо відповісти на це запитання. Поживна сила води полягає в кисні. Кисень найважливіший елемент повітряної оболонки, що оточує Землю. Без кисню гасне життя, як полум'я свічки, поставленої під скляну банку. Навіть найбільша пожежа вщухає, якщо предмети, що горять, закидати піском, припинивши до них доступ кисню.
Тепер ви розумієте, чому вогонь у пічці так погано горить, якщо юшка закрита? Такий самий процес згоряння відбувається і в нашому організмі при обміні речовин. Парова машина працює за рахунок використання теплової енергії вугілля, що горить. Так само наш організм використовує енергію тих поживних речовин, які ми споживаємо. Повітря, яке ми вдихаємо, необхідне для того, щоб «пічка» - наш організм - добре горіла, - адже наше тіло повинно мати певну температуру. При видиху ми виділяємо воду у вигляді пари та продукти згоряння.
Лавуазьє вивчав ці процеси і виявив, що горіння - це швидке поєднання різних речовин з киснем повітря. У цьому виникає теплота. Але Лавуазьє не задовольнився тим, що відкрив кисень. Він хотів знати, з якими речовинами з'єднується кисень.

Відкриття водню

Майже одночасно з Кавендішем, який також розклав воду на складові, Лавуазьє відкрив водень. Цей елемент отримав назву "Hydrogenium", що означає: Водень позначається буквою "Н". Досліджуємо ще раз, чи дійсно водень знаходиться в склад води. Наповнимо пробірку льодом і нагріємо її над полум'ям спиртування. (Спирт, як і всякий алкоголь, багатий на водень.) І що ж ми побачимо? Зовнішній бік пробірки покриється як би росою. Або потримаємо чистий ніж над полум'ям свічки. Ніж також покриється краплями води. Звідки береться вода? Вода виникає із полум'я. Значить, вогонь – джерело води! Це не нове відкриття, і все ж таки воно вражає. Хіміки сказали б так: при згорянні водню, інакше кажучи, при з'єднанні водню з киснем утворюється водяна пара. Тому пробірка і ніж покриваються краплями води. Так сталося відкриття складу води. Отже, водень, який у 16 ​​разів легший від кисню та у 14 разів легший за повітря, горить! При цьому він утворює велику кількість тепла. Насамперед повітряні кулі наповнювали воднем. Це було дуже небезпечно. Тепер замість водню використовують гелій. Можна відповісти і на друге запитання:

Чому вода не горить?

Це питання здається настільки простим, що ми його спочатку навіть не ставили. Більшість скаже:

Вода мокра, тож вона й не горить.

Неправильно. Бензин теж «мокрий», але краще не спробуйте дізнатися, чи він горить! Вода не горить тому, що сама утворилася в результаті горіння. Це, можна сказати, «рідкий попіл» водню. Ось чому вода гасить вогонь не гірше, ніж пісок.

- Це газ, важливе значення якого в існуванні життя на планеті почалося ще мільярди років тому. За сучасними припущеннями, водень (H2) з'явився близько 14 мільярдів років тому. Він не має кольору чи запаху, а також є найлегшим елементом періодичної системи хімічних елементів, маючи атомну масу 1.00794. Водень має гексагональну кристалічну структуру і при 0° Цельсію його щільність становить 0.09099 г/л.

Можна вважати «аристократичним» газом, оскільки він був відкритий в 1766 британським філософом, фізиком і хіміком дворянського походження Генрі Кавендішем, а свою назву він отримав у 1783 завдяки французькому фізику, також дворянського походження, Антуану Лавуазьє. Лорд Кавендіш вважав за краще називати своє відкриття - "горюче повітря". Фантастично багатий Лорд Каведіш був настільки сором'язливим і замкнутим, що в одному з його маєтків навіть були встановлені окремі сходи на вхід через те, що він не міг спілкуватися зі слугами, особливо жіночої статі, з якими він був сором'язливий і спілкувався тільки за допомогою записок. За сучасними припущеннями Генрі Кавендіш страждав на синдром Аспергера.

Що ж до Антуана Лавуазьє, його кінець був сумний: після всіх важливих наукових праць він був позбавлений французькими селянами голови з допомогою гільйотини під час Французької революції. Через кілька тижнів після того, що сталося, вони визнали свою помилку і вибачилися перед сім'єю Антуана Лавуазьє, а пізніше навіть спорудили статую на його честь. Але через брак коштів, до статуї Лавуазьє приробили голову іншого пана. Це здається дуже іронічним, чи не так?

Адаптивність просто вражає. Водень здатний виробляти електрику, тому він використовується в паливних елементах і, як найбільш чистий варіант, в двигунах внутрішнього згоряння.

Водень виник у результаті великого вибуху і, відтоді, діє найрізноманітніших сферах Землі. За останні три з половиною мільярди років він бере активну участь у виробництві води, а також народженні та підтримці клітинного життя.

На сьогоднішній день водень (Н2) знаходиться під пильною увагою у медичних дослідженнях. Сотні наукових досліджень довели терапевтичний потенціал води, збагаченої воднем для більш ніж 140 моделей різних хвороб.

Ось короткий огляд деяких терапевтичних можливостей водню та водневої води:

1. знижує поверхневе натяг клітин, дозволяючи їм краще поглинати поживні речовини.
2. Це найменший , що має високу біодоступність.
3. Водень ліквідує тільки найруйнівніші, перетворюючи їх на безпечну воду без будь-яких токсичних відходів.
4. посилює дію таких антиоксидантів, як глутатіон та супероксиддисмутаза.
5. допомагає у здійсненні правильної гідратації клітин.
6. Воднева вода сприяє зменшенню молочної кислоти і, таким чином, позбавляє болю в м'язах під час та після фізичних тренувань.
7. сприяє виробництву АТФ у мітохондріях.
8. Воднева вода посилює функцію мітохондрій у головному мозку, покращуючи цим мозкову активність. Також підтримує баланс цукру та холестерину.
9. Воднева вода має протизапальну дію і захищає від шкідливого впливу радіації. Тому вживання

Мета сьогоднішньої публікації – подати непідготовленому читачеві вичерпні відомості про те, що таке водень, які його фізичні та хімічні властивості, сфера застосування, значення та способи отримання.

Водень присутній у переважній більшості органічних речовин і клітин, у яких його припадає майже дві третини атомів.

Фото 1. Водень вважається одним із найпоширеніших елементів у природі

У періодичній системі елементів Менделєєва водень займає почесну першу позицію з атомною вагою, що дорівнює одиниці.

Назва «водень» (у латинському варіанті – Hydrogenium) веде походження від двох давньогрецьких слів: ὕδωρ - « » і γεννάω - «народжую» (буквально - «народжує) і вперше було запропоновано в 1824 російським хіміком Михайлом Соловйовим.

Водень є одним із водоутворюючих (поряд з киснем) елементів (хімічна формула води H 2 O).

За фізичними властивостями водень характеризується як безбарвний газ (легше за повітря). При змішуванні з киснем або повітрям вкрай горючий.

Здатний розчинятися в деяких металах (титані, залозі, платині, паладії, нікелі) та в етанолі, проте дуже погано розчинний у сріблі.

Молекула водню і двох атомів і позначається H 2 . Водень має кілька ізотопів: протий (H), дейтерій (D) та тритій (T).

Історія відкриття водню

Ще в першій половині XVI століття під час проведення алхімічних дослідів, змішуючи метали з кислотами, Парацельс помітив досі невідомий горючий газ, який відокремити від повітря він так і не зміг.

Майже через півтора століття – наприкінці XVII століття – французькому вченому Лемері вдалося-таки відокремити водень (ще не знаючи, що це саме водень) від повітря і довести його горючість.

Фото 2. Генрі Кавендіш – першовідкривач водню

Хімічні досліди в середині XVIII століття дозволили Михайлу Ломоносову виявити процес виділення якогось газу в результаті деяких хімічних реакцій, який, однак, не є флогістоном.

Справжній прорив у дослідженні пального газу вдалося здійснити англійську хіміку Генрі Кавендішу, якому і приписується відкриття водню (1766).

Цей газ Кавендіш називав «горючим повітрям». Їм проведена реакція спалювання цієї речовини, в результаті якої виходила вода.

У 1783 р. французьким хімікам на чолі з Антуаном Лавуазьє було здійснено синтез води, а згодом – розкладання води із «пального повітря».

Ці дослідження остаточно довели присутність водню у складі води. Саме Лавуазьє запропонував назвати новий газ Hydrogenium (1801).

Корисні властивості водню

Водень легший за повітря в чотирнадцять з половиною разів.

Його ж відрізняє і найвища теплопровідність серед інших газів (біліше ніж у сім разів перевищує теплопровідність повітря).

У колишні повітряні кулі та дирижаблі заповнювали воднем. Після серії катастроф у середині 1930-х, які закінчилися вибухами дирижаблів, конструкторам довелося шукати заміну водню.

Тепер для подібних літальних апаратів використовується гелій, який набагато дорожчий за водень, зате не такий вибухонебезпечний.

Фото 3. Водень застосовується для виготовлення ракетного палива.

У багатьох країнах ведуться дослідження щодо створення економічних двигунів для легкових та вантажних автомобілів на основі водню.

Автомобілі на водневому паливі значно екологічніші за своїх бензинових і дизельних побратимів.

За звичайних умов (кімнатна температура і природний тиск) водень неохоче входить у реакції.

При нагріванні суміші водню та кисню до 600 °C починається реакція, що завершується утворенням молекул води.

Цю ж реакцію можна спровокувати за допомогою електричної іскри.

Реакції за участю водню завершуються, лише коли компоненти, що беруть участь в реакції, будуть витрачені цілком.

Температура водню, що горить, досягає 2500-2800 °C.

За допомогою водню здійснюють очищення різних типів палива на основі нафти та нафтопродуктів.

У живій природі водень замінити нічим, оскільки він присутній у будь-якій органіці (включаючи нафту) та у всіх білкових сполуках.

Без участі водню було б неможливо.

Агрегатні стани водню

Водень здатний перебувати у трьох основних агрегатних станах:

• газоподібному;
• рідкому;
• твердий.

Звичайне стан водню – газ. Знижуючи його температуру до -252,8 ° C, водень перетворюється на рідину, а після температурного порога -262 ° C водень стає твердим.

Фото 4. Вже кілька десятиліть замість дешевого водню для наповнення повітряних куль використовують дорогий гелій

Вчені припускають, що водень здатний перебувати у додатковому (четвертому) агрегатному стані – металевому.

Для цього потрібно лише створити тиск у два з половиною мільйони атмосфер.

Поки, на жаль, це лише наукова гіпотеза, оскільки отримати «металевий водень» ще нікому не вдавалося.

Рідкий водень через свою температуру - при попаданні на шкіру людини здатний викликати сильне обмороження.

Водень у таблиці Менделєєва

В основі розподілу хімічних елементів у періодичній таблиці Менделєєва лежить їхня атомна вага, розрахована щодо атомної ваги водню.

Фото 5. У таблиці Менделєєва водню відведено комірку з порядковим номером 1

Такого підходу багато років ніхто не міг ні спростувати, ні підтвердити.

З появою на початку XX століття і, зокрема, появою знаменитих постулатів Нільса Бора, які пояснюють з позицій квантової механіки будову атома, вдалося довести справедливість гіпотези Менделєєва.

Вірне і протилежне: саме відповідність постулатів Нільса Бора періодичному закону, що лежить в основі таблиці Менделєєва, і стала найвагомішим доказом на користь визнання їхньої істинності.

Участь водню у термоядерній реакції

Ізотопи водню дейтерій та тритій є джерелами неймовірно потужної енергії, що вивільняється в процесі термоядерної реакції.

Фото 6. Термоядерний вибух без водню був би неможливим

Така реакція можлива при температурі не нижче 1060 ° C і протікають дуже швидко протягом декількох секунд.

На Сонці термоядерні реакції протікають повільно.

Завдання вчених зрозуміти, чому так відбувається, щоб використовувати отримані знання для створення нових – практично невичерпних – джерел енергії.

Що таке водень (відео):

>