Водород
Водород - бесцветный газ, без вкуса и запаха, по виду не отличающийся
от воздуха. Впервые замечен он был Парацельзом в первой половине ХVI
века; но только Лемери, в конце ХVII века, отличил В. от обыкновенного
воздуха, показав его горючесть. Более подробно изучил это вещество
Кавендиш в прошлом столетии. Это самый легкий газ: один литр В., при 0°
и 760 мм. давления, весит 0,089538 гр. для широты 45° и при уровне моря.
Плотность относительно воздуха - 0,06949, т. е. В. почти в 141/2 раз
легче воздуха; благодаря этому он удерживается на некоторое время в
сосуде, обращенном открытым горлом книзу, и очень быстро улетает при
приведении сосуда в нормальное положение. Рассмотрим: 1) физические
свойства В.; 2) атомный его вес; 3) химические отношения; 4)
распространение в природе; 5) происхождение, получение и очищение В.; 6)
техническое применения В.
Гей-Люссака с отклонениями более или менее значительными. По мере
возрастания давления он сжимается все менее и менее, чем следовало бы по
первому закону. Коэффициент расширения вследствие нагревания, вместо
того, чтобы быть постоянным, как требует закон Гей-Люссака, уменьшается
по мере увеличения давления. Вследствие этих отклонений от обоих законов
коэффициент расширения (при постоянном давлении) не одинаков с
коэффициентом (температурного изменения) упругости (при постоянном
объеме); первый равен 0, 003661, для температур от 0° до 100° и давления
в 760 мм., второй 0, 003667. До семидесятых годов водород вместе с
некоторыми другими газами относили к числу так называемых совершенных
газов, т. е. неспособных принимать жидкое состояние, при чем В. называли
даже более чем совершенным газом, так как отклонения его от закона
Бойля-Мариотта обратны с отклонениями кислорода и других газов. В
настоящее время сжижены все газы, некоторые обращены даже в твердое
состояние, только В. в жидком виде не наблюдали; однако, никто не
сомневается, что и этот последний может быть сжижен, хотя достигнуть
этого очень трудно, потому что критическая температура В. очень низка и
трудно достижима; она вычисляется не выше - 174°.
его в воде в связи с этим обстоятельством очень мала: 100 объемов воды
растворяют 2 объема газа при 0° и 760 мм. давления. Теплоемкость В. при
постоянном объеме относительно воды 2, 411; отношение теплоемкости при
постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме - 1,41; он
теплопроводнее и электропроводнее других газов, что приводят в связь с
металлическими (в химич. смысле) свойствами этого вещества. Спектр
накаленного в гейслеровой трубке В. обладает тремя яркими линиями -
красной, синевато-зеленой и фиолетовой, убывающей силы; эти линии
отвечают фрауенгоферовым - С, F и G. В. быстрее других газов проникает,
диффундирует чрез тонкие отверстия, что совершается по закону обратной
пропорциональности с корнем квадратным из плотности газа. Закон
справедлив в случае очень тонкой перегородки, чрез которую совершается
диффузия; при пористых перегородках более или менее значительной толщины
диффузия не подчиняется этому закону. Подобно другим газам, водород
способен проникать чрез каучук. Диффузия этого рода зависит от
способности их поглощаться, растворяться в каучуке (Грагам);
растворенный газ собственно и диффундирует. Водород проникает чрез
некоторые металлы при возвышенной температуре и при том гораздо легче
многих других газов, что находится, очевидно, в связи с его способностью
соединяться с металлами; чрез платину, например, проникает 211 к. с. В.
при тех же условиях, при которых других газов проникает 0,2 к. с.
самый удельно легкий из газов, обладает, и самым малым частичным
(молекулярным) и атомным весом. Атомный вес его принимается за единицу
атомных весов прочих элементов, Н = 1. Частица его, как и большинство
газообразных простых тел, содержит два атома = Н2. Атомные веса почти
всех элементов определяются в действительности относительно кислорода и
потому находятся в зависимости от точности отношения атомного веса
кислорода к атомному весу В. Это отношение между тем нельзя до сих пор
считать строго установленным. В виду этого ныне вслед за Браунером
выражают атомные веса относительно кислорода, принимая О=16.
реакции. Горение смеси В. с кислородом, при чем образуется вода,
начинается только при нагревании (около 600°) или при действии
электрической искры; раз начавшись, реакция продолжается пока не
исчерпан материал. В. в момент выделения из соединений (in sтатu
nаsсеnтi), а также в присутствии пористых и порошкообразных тел,
способных сгущать на своей поверхности газы, какова губчатая платина)
делается способным вступать в реакции и при обыкновенной температуре.
Водородное пламя бледно, но сильно накалено. Пламя делается ярким, если
В. горит под сильным давлением (Франкданд). Температура водородного
пламени вычисляется из различных опытных данных в 2500° (Девилль), даже
около 2800° (Бунзен). Теплота соединения В. с кислородом, при
образовании молекулярного веса водяного пара, насыщающего пространство,
в граммах - около 59000 калорий. Вследствие этого смесь В. с кислородом,
состоящая из 2 объемов первого и 1 объема второго (отношение, в котором
они соединяются для образования воды), сильно взрывает при воспламенении
и потому называется гремучим газом. При образовании воды происходит
собственно сжатие: из 3 объемов смеси образуется 2 объема водяного пара,
но вследствие громадного выделения тепла объем пара возрастает весьма
значительно и крайне быстро - происходит взрыв.