Оглавление 66 67 68 69 70 — — — 270 

Атомарный водород. Если к раствору хлорного железа FеCl3 прибавить соляной кислоты и бросить в раствор кусочек цинка, то выделяющийся водород быстро превращает хлорное железо в хлористое FeCl2, о чем можно судить по переходу желтой окраски раствора в зеленую, свойственную хлористому железу:

FeCl3 + Н = FeCl2 + НСl

При пропускании через раствор FeCl3 газообразного водорода, например из газометра, эта реакция не происходит. Можно предположить, что специфическая активность, проявляемая водородом в данном случае, обусловлена тем, что водород реагирует с хлорным железом «в момент выделения» из химического соединения, когда его атомы еще не успели соединиться в молекулы.

Это предположение, высказанное еще в прошлом столетии, косвенно подтвердилось, когда удалось получить в свободном состоянии так называемый атомарный водород, т. е. водород, состоящий не из молекул Н2, а из отдельных атомов, и изучить его реакционную способность.

При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:

H2 ⇄ 2H

Осуществить эту реакцию можно, например, накаливая током вольфрамовую проволочку в атмосфере сильно разреженного водорода. Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. При 2000° количество диссоциировавших молекул составляет еще только 0,1%, при 3000° — 9%, при 4000° — 62,5%, при 5000° — 94,7%, т. е. диссоциация является почти полной.

Атомарный водород получается также при действии тихого электрического разряда на обыкновенный водород, находящийся под давлением около 0,5 мм. Образующиеся в этих условиях атомы водорода не сразу соединяются обратно в молекулы, что дает возможность изучить их химические свойства. Атомарный водород уже при обыкновенной температуре восстанавливает многие окислы металлов, непосредственно соединяется с серой, азотом и фосфором; с кислородом он образует перекись водорода.

Горелка для атомарного водорода

Рис. 59. Горелка для атомарного водорода

При разложении водорода на атомы поглощается большое количество тепла, составляющее 105 ккал на граммолекулу:

H2 ⇄ 2Н — 105 ккал

Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее, чем его молекулы. Чтобы обыкновенный водород вступил в какую-либо реакцию, его молекулы должны сперва распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется.

Тепло, затрачиваемое на разложение молекул водорода на атомы, выделяется обратно, когда эти атомы соединяются в молекулы.

На этом принципе основано устройство горелок, работающих на атомарном водороде (рис. 59). Струя водорода из баллона проходит через электрическую дугу, образующуюся между двумя вольфрамовыми электродами. При этом молекулы водорода распадаются на атомы, которые снова соединяются в молекулы на небольшом расстоянии от дуги, образуя очень горячее пламя. Высокая температура пламени обусловливается в данном случае не горением водорода, а образованием его молекул из атомов. Этот процесс особенно быстро протекает на поверхности различных металлов, которые таким путем могут быть нагреты до температуры выше 4000°. В пламени атомарного водорода легко плавятся все металлы, даже самый тугоплавкий из них —вольфрам (темп. пл. 3380°). Так как атомарный водород, кроме того, обладает сильной восстановительной способностью, то пламя его особенно пригодно для сварки металлов, подверженных окислению.

67 68 69

Вы читаете, статья на тему Атомарный водород