* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

621 ВОДОРОД 622 соких темп-рах молекулярный В. диссоциирует на атомы; степень диссоциации К при 1 атм составляет: К 2,56 • 10-34 300 1,22 . Ю-з 2000 0,9469 5000 0,9996 10000 Хемп-ра, °К . . . Атомарный В. образуется также при получении его различными химич. реакциями (напр., действием Zn на НС1), однако существование В. в атомарном состоянии длится лпшь короткое время, атомы рекомбинируют в молекулы Н с выделением теплоты, чис­ ленно равной теплоте диссоциации. Атомарный В. обладает повышенной химич. активностью по сравне­ нию с молекулярным. В химич. соединениях В. всегда одновалентен, яв­ ляясь в основном электроположительным элементом (лишь в гидридах металлов он электроотрицателен); В. — хороший восстановитель. При Обычных усло­ виях молекулярный В. сравнительно мало активен, непосредственно соединяется лишь с наиболее актив­ ными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами. С кислородом В. образует воду: Н тг- / О г ^ Н з О , теплота реакции при 1 атм и 25° АЩиъ ~ •—68,3174 ккал/моль (реакция экзотермична). При обычных темп-рах реакция протекает крайне медленно, выше 550° — со взрывом. Пределы взрывоопасности водородо-кислородной смеси составляют (по объему) от 4 до 94% Н , а водородо-воздушной смеси — от 4 до 74% Н . В. отнимает кислород от окислов металлов и используется для их восстанов­ ления: СиО + H - * C u + H 0 ; Fe 0 + 4 H ^ 3 F e + + 4 Н 0 , и т. д. С галогенами В. образует галогеноводороды со след. теплотами реакций (ккал/молъ): / а Н + V 2 F 2 — * - • H F , ДЯ° = - 6 4 , 2 ; 7 Н + V C1 -^HC1, Д#° = = —22,063; / Е + VaBra НВг, АЩ = -г-8,66; / г Н + V 2 J 2 — • HJ, Д # з = + 6 , 2 . с фтором реакция идет со взрывом (даже в темноте и при —-252°), с хлором и бромом — лишь при освещении или нагре­ вании, а с иодом только при нагревании. Синтез хлористого водорода из В. и хлора имеет промышлен­ ное значение. Взаимодействие В. с азотом с образо­ ванием аммиака протекает лишь на катализаторе и при повышенных темп-рах и давлениях. С серой, селеном и теллуром В. реагирует со след. теплотами реакций (ккал/моль): Н + S—»-H S, АН = —4,815; Н + Se H Se, АЯ° = +20,5; Н + Те Н Те, АЩ$ = +36,9. Реакция с серой протекает энергично при нагревании до 600°, с селеном и теллуром — значительно труднее. С чистым углеродом В. может реагировать без катализатора только при высоких темп-рах: 2 Н + С (аморфный) —>- СН , АЩ^ = —17,889 ккал/молъ. Практич. значение имеют реак­ ции В. с окисью углерода, при к-рых образуются в зависимости от темп-ры, давления и катализатора различные соединения (см. Углерода окись). Ненасы­ щенные углеводороды реагируют с В., образуя главным образом насыщенные продукты (см. Гидрогенизация и дегидрогенизация каталитические). В. непосред­ ственно реагирует со щелочными и щелочноземель­ ными металлами, а также со многими редкоземель­ ными и нек-рыми др. металлами, образуя гидриды. В. связывается также многими другими металлами, однако образующиеся системы скорее являются рас­ творами В. в металле, чем химич. соединениями. 2 1 3 2 3 2 2 2 3 4 2 2 1 2 298 2 2 2 2 298 1 2 2 98 1 2 9 8 а 2 2 39Ц 2 2 398 2 2 8 = 2 4 Находясь в соединениях, В. склонен образовывать со многими легкими электроотрицательными элемен­ тами (F, О, N , С и даже В, Cl, S, Р) других соедине­ ний т. н. водородную связь. Получение. Основными видами сырья для промыш­ ленного получения В. являются: природные и попут­ ные газы (см. Газы природные горючие), коксовый газ (см. Коксохимическое производство) и газы каталитич. риформинга (см. Газы нефтепереработки), а также продукты газификации твердых и жидких топлив (гл. обр. угля), В. получают также из воды электролизом. Важнейшими способами произ-ва В. из природного газа является взаимодействие углеводородов (гл. обр. СН ) с водяным паром (конверсия) и их неполное окисление кислородом. В основе первого способа лежит каталитич. реакция: С Н + Н 0 —»- СО + З Н . Эта реакция эндотермпчна. Образующаяся окись уг­ лерода также подвергается конверсии: СО + Н 0 —• -•С0 + Н . 4 4 2 2 2 2 2 Природный газ очищают от сернистых соединений ( H S и др., см. Газов очистка), смешивают с водяным паром, на­ гревают и направляют на никелевый катализатор, где при «00° происходит конверсия (см. Метан). Темп-ра поддерживается посредством сжигания нек-рой части исходного газа. После конверсии метана (и др. углеводородов) полученная газовая смесь В. и окиси углерода вновь смешивается с водяным паром и направляется на катализатор (Fe с добавкой Сг или Mg), где при 500—550° происходит конверсия СО. Далее газ про­ ходит очистку от С 0 и остатков СО. Другой способ получе­ ния В. из природного газа — неполное окисление метана — основан на реакции: С Н / 0 -* СО -J- 2 Н , идущей с вы­ делением теплоты. Дальнейшие стадии конверсии СО и очистки аналогичны применяемым в первом способе. Целесообразно сочетать вместе оба способа получения В. из природного газа, т . к . при этом для протекания эндотермич. реакции конверсии метана и др. углеводородов используется теплота, выделяющаяся при их неполном окислении. Д л я проведения такого процесса исходный природный газ смешивается с во­ дяным паром и кислородом. Реакции конверсии и неполного окисления протекают одновременно на никелевом катализа­ торе при 800—900°. Если же при первоначальном смешении вместо кислорода используют воздух, обогащенный кислоро­ дом, то получают В. в смеси с азотом, пригодный для синтеза аммиака. В., получаемый из природного газа, является наи­ более дешевым. Одним из самых распространенных способов является произ-во В. иэ водяного и паровоздушного газов, получаемых 2 2 1 4 г 2 2 газификацией 2 твердого топлива. Водяной 2 газ содержит 2 Роль В. и его соединений в химии исключительно велика. В. легко отдает свой единственный электрон и отрывается в виде протона от многих соединений, находящихся н р-ре, обусловливая кислотные свойства этих соединений (см. Кислот и оснований теории). до 50% Н и 40% СО; в паровоздушном газе, кроме Н и СО, имеется значительное количество N , который используется вместе с получаемым В. для синтеза N H . В основе процес­ са лежит реакция конверсии углерода окиси: СО + Н 0 —• Н -)- С 0 . Использование продуктов газификации угля и др. твердых и жидких топлив для получения В. вытесняется экономически более выгодным использованием природного газа. Важным способом произ-ва В. является его выделение из коксового газа, а также из газов каталитич. риформинга нефти, путем удаления остальных компонентов газовой смеси, более легко сжижаемых, чем В., при глубоком охлаждении газа. Коксо­ вый газ сначала очищают от сравнительно легко сжижаемых примесей: сернистых соединений, окислов азота, С 0 , паров воды и др. Дальнейшее разделение коксового газа производят фракционированным сжижением при глубоком охлаждении (см. Газов разделение). После отделения этиленовой и метано­ вой франций газ промывают жидким азотом я освобождают от остатков С Н , а также от СО и 0 . При этом получают азотоводородную смесь, содержащую сотые доли процента СО и О*; содержание N в смеси ок. 15%. Доводя содержание N до 25%, получают смесь для синтеза аммиака. Получение В. (в смеси с азотом) глубоким охлаждением коксового газа является одним из наиболее выгодных методов и используется всеми аммиачными заводами, имеющими в своем распоряжении коксовый газ. Электролиз воды используют для промышленного получе­ ния В. лишь в местах с крайне дешевой электроэнергией. Разложение воды производят постоянным током. В качестве электролита используется р-р едкого натра или едкого кали (к-ты не используются во избежание коррозии стальной аппа­ ратуры). Концентрация щелочи поддерживается на уровне максимальной электропроводности (25 вес. % для NaOH и 3 4 вес. % для КОН). Получаемый В. содержит 0,5—1% примесей (кислород и следы азота). На электролизных заводах, кроме В. и кислорода, получают часто в качестве побочного продукта тяжелую воду (см. Дейтерий). В прошлом был распространен железо-паровой способ получения В., основан­ ный на реакции водяного пара с железом или с закисью же­ леза при S00—900°: Fe + Н 0 — FeO + Н и 3FeO + Н О — — F e 0 - f Н . Метод применялся на небольших установках и сейчас потерял значение. a 2 2 2 2 4 2 2 2 2 2 г 3 4 2