Презентация "Водород" по химии – проект, доклад

Водород ...

Газ Первый в таблице Менделеева и самый распространенный во Вселенной элемент большинству знаком из школьной химии. Газ, состоящий из молекул H2, в 14,5 раз легче воздуха, бесцветен и не имеет запаха. Жидкость При –253 градусах Цельсия (и давлении в одну атмосферу) превращается в такую же бесцветную жидкость с рекордно низкой плотностью — 70 граммов на литр. Твердое вещество Если температуру понизить еще на шесть градусов (до –259° С), водород затвердевает в виде белого порошка. Металл При сверхвысоких давлениях (возможных, например, в недрах планет-гигантов) водород скорее всего превратится в сверхлегкий металл и начнет проводить электричество. Но пока что однозначных доказательств нет — это только гипотеза.

Каким бывает водород

Элемент водород расположен в первом периоде таблицы Менделеева. Его относят и к 1-й группе (группе IА щелочных металлов), и к 7-й группе (группе VIIA галогенов).

Самый, самый, самый...

См. дневник

Водород – самый распространенный химический элемент во Вселенной. Он составляет примерно половину массы Солнца и большинства звезд, является основным элементом в межзвездном пространстве и в газовых туманностях.

На краю огромного молекулярного облака в Единороге, на расстоянии около 3 тысяч световых лет, темные волокна пыли четко вырисовываются на фоне светящегося водорода. В видимом свете самая сильная из этих эмиссионных линий находится в красной части спектра и известна как "Альфа-линия водорода", или просто H .

Распространен водород и на Земле. Здесь он находится в связанном состоянии – в виде соединений. Так, вода содержит 11% водорода по массе, глина – 1,5%. В виде соединений с углеродом водород входит в состав нефти, природных газов, всех живых организмов. Немного свободного водорода содержится в воздухе, но его там совсем мало – всего 0,00005%. Он попадает в атмосферу из вулканов.

Жидкий водород – самая легкая жидкость (плотность 0,067 г/см3 при температуре –250оС). Твердый водород – самое легкое твердое вещество (плотность 0,076 г/см3). Атомы водорода – самые маленькие из всех атомов.

Спектр атома водорода

Молекулы водорода тоже очень маленькие. Поэтому этот газ легко проходит через самые тонкие щели. Резиновый шарик, надутый водородом, «худеет» намного быстрее шарика, надутого воздухом: молекулы водорода понемногу просачиваются через мельчайшие поры в резине.

Водород плохо растворим в воде: при 0°C растворимость составляет менее 0,02 см3/мл, но хорошо растворим в некоторых металлах (губчатое железо и других), особенно хорошо — в металлическом палладии (около 850 объемов водорода в 1 объеме металла).

Если вдохнуть водород и начать разговаривать, то частота издаваемых звуков будет втрое выше обычной. Происходит это потому, что высота звука, издаваемая свистком, органной трубой или голосовым аппаратом человека, зависит не только от их размеров и материала стенок, но и от газа, которым они наполнены. Чем больше скорость звука в газе, тем выше его тон. Скорость звука зависит от массы молекул газа. Молекулы водорода значительно легче молекул азота и кислорода, из которых состоит воздух, и звук в водороде распространяется почти вчетверо быстрее, чем в воздухе. Однако вдыхать водород рискованно: в легких он неминуемо смешается с остатками воздуха и образует гремучую смесь. И если при выдохе поблизости окажется огонь...

Применение водорода

Водород используют в основном для получения аммиака, который нужен для производства удобрений и многих других веществ.

Из жидких растительных масел с помощью водорода получают твердые жиры, похожие на сливочное масло и другие животные жиры. Их используют в пищевой промышленности.

При производстве изделий из кварцевого стекла требуется очень высокая температура. Горелка с водородно-кислородным пламенем дает температуру выше 2000 градусов, при которой кварц легко плавится.

Водород используют во многих химических лабораториях. Его хранят под давлением в стальных баллонах, которые для безопасности с помощью специальных хомутов прикрепляют к стене или даже выносят во двор, а газ поступает в лабораторию по тонкой трубке.

«…я думаю, что воду когда- нибудь будут употреблять как топливо, что водород и кислород, которые входят в её состав, будут использованы вместе или поодиночке и явятся неисчерпаемым источником света и тепла, значительно более интенсивным, чем уголь…» Жюль Верн, «Таинственный остров», 1875 г.

Эти слова великого фантаста ХIХ века взяты в качестве эпиграфа для брошюры, выпущенной к экспозиции BMW Group в Мюнхене в 2000 году.

На сегодняшний день существуют пока лишь опытные и экспериментальные образцы транспортных и энергетических систем (не считая ракетной техники), использующих в качестве топлива водород. Например, опытные автомобили фирмы BMW имеют криогенные баки с запасом водорода, обеспечивающего пробег без дозаправки в 320 км. Существуют опытные автомобили и заправочные станции в Германии и США. Значительные успехи в разработке опытных образцов водородных баков достигнуты в Японии.

В нашей стране экспериментальные исследования с автомобилями и ДВС, работающими на водороде, проводились еще в 1980-е годы в Институте проблем машиностроения в Харькове. В настоящее время над водородным автомобилем работают на фирме ОАО «Автоваз», в «Центральном научно-исследовательском автомобильном и автомоторном институте «НАМИ» и др.

Тема альтернативных углеводородным источников топлива возникла достаточно давно ввиду того, что запасы нефти, газа и угля все-таки невосполнимы и должны когда-нибудь закончиться. Кроме того, сам факт горения углерода представляет собой негатив ввиду образования СО и СО2. Окись углерода - ядовитое соединение, загрязняющее атмосферу, а двуокись - ответственна за глобальное потепление и парниковый эффект. Причем, в мире существует четкая тенденция к увеличению потребления топлива .

Конструкция и работа роторного двигателя

Особо отмечается предрасположенность РПД для работы на водороде. Фирма Mazda провела большой объем исследовательских работ по применению водорода в качестве топлива для автомобильного ДВС. РПД при небольшой модернизации позволяет использовать водород в качестве топлива. Поэтому фирмой было заявлено, что в “водородной” программе предпочтение отдано РПД.

28.09.08 Шелищ Борис. 100 лет со дня рождения «Водородный лейтенант».

Водородные автомобили появились в нашей стране еще в 1941 году, в блокадном Ленинграде. Тогда город от вражеских самолетов охраняли аэростаты, а лебедки для их подъема стояли на «полуторках» ГАЗ-АА и приводились от основного двигателя.

Тот самолет, который рисковал, натыкался крыльями на стальные тросы. Затем срабатывал закрепленный под аэростатом инерционный агрегат. Сам аэростат отсоединялся, а на конце троса открывался тормозной парашют с фугасной миной. Если трос не разрезал крыло, авиалайнер подрывала мина. Чтобы аэростат поднимался на большую высоту, в него закачивали водород. Операция взлет-спуск осуществлялся с помощью лебедки грузовика "ГАЗ", прозванного в народе "полуторкой".

Почти 400 аэростатов заграждения были у подразделений, обеспечивающих противовоздушную оборону Ленинграда.

Поскольку в осажденном городе бензина катастрофически не хватало, техник-лейтенант Борис Шелищ предложил использовать в качестве топлива отработанный водород из самих аэростатов. Так как машинам не надо было двигаться, водород подавался из большого матерчатого шара-газгольдера, лежащего рядом.

Нынешние сторонники водородных автомобилей, упоминая о Шелище, забывают указать, что во время испытаний взорвался газгольдер, сгорели два аэростата, что сам изобретатель был контужен... Кстати, о том, насколько опасен водород, мир узнал еще в 1937 году, когда в считанные секунды сгорел гигантский дирижабль Гинденбург, оболочка которого была наполнена водородом.

Однако доработанная система лейтенанта Шелища получила «добро», и, как утверждают историки, ею было оснащено немало «полуторок» в Ленинграде и Москве. После войны водородные эксперименты были забыты, и о них вспомнили только в восьмидесятых годах, когда были построены бензо-водородные Волга, автопогрузчик, ЗИЛ-130 и «рафик».

ЭТО был первый и до сих пор единственный в мировой практике случай массового применения водорода в автомобильных двигателях. После прорыва блокады Ленинграда появился бензин, да и нужда в аэростатах вскоре отпала.

Водород сегодня...

Выдающихся успехов в деле внедрения водородных топливных элементов в мобильные телефоны добилась канадская компания Angstrom Power. В течение шести месяцев они работали над тем, чтобы уменьшить габариты собственной топливноэнергетической установки под названием Micro Hydrogen и оптимизировать ее для использования в сотовиках. В январе 2008 года на выставке 2008 International CES в Лас-Вегасе она продемонстрировала свою разработку в паре с мобильным телефоном Motorola SLVR L7 без какой-либо доработки последнего.

Заправка батареи занимает всего несколько минут, а работает телефон вдвое дольше, чем от штатного аккумулятора. Для доказательства безопасности своего детища канадцы бросали телефон с топливными элементами на раскаленную решетку барбекю, и тот не взрывался. Компания предполагает, что к 2010 году ей удастся сделать свою технологию массовой и запустить свои батареи в продажу.

Заполните на схеме разделы 1, 2, 5