§ 15. Водород

Как химический элемент водород широко распространён в космосе, а на Земле входит в состав воды и множества органических веществ. Простое вещество состоит из двухатомных молекул H₂. При обычных условиях это бесцветный газ без запаха, почти нерастворимый в воде. Он значительно легче воздуха. Эти свойства объясняют особенности его собирания в лаборатории и историческое использование в летательных аппаратах.

В учебнике получение водорода связывается с взаимодействием некоторых металлов и кислот. Например, цинк вытесняет водород из соляной кислоты: Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂. Это реакция замещения: простое и сложное вещества дают новое простое и новое сложное. Однако правило нельзя переносить на любой металл и любую кислоту без проверки условий. Лабораторные способы требуют специального оборудования и контроля учителя.

При горении водорода в кислороде образуется вода и выделяется много энергии: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Поэтому водород рассматривают как топливо. Он также соединяется с некоторыми другими неметаллами и участвует в получении важных химических продуктов. Нельзя самостоятельно проверять газ поджиганием: примесь воздуха делает такую проверку опасной. Лёгкость газа не означает его безопасность и не отменяет требований к хранению.

Водород способен отнимать кислород у оксидов некоторых металлов. Например, при соответствующем нагревании CuO + H₂ → Cu + H₂O. Медь восстанавливается из своего соединения, а водород образует воду. На этом основано применение водорода как восстановителя при получении металлов. Его также используют при производстве аммиака и других веществ. Для понимания применения полезно различать две роли: источник энергии при горении и реагент в химическом производстве.