Водород. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Водород (лат. Hydrogenium, от греч. hydor - вода и gennao - рождаю), Н,- первый элемент периодич. системы элементов, ат. номер 1, ат. масса 1,00794. В природе встречаются 3 изотопа: стабильные протий ¹H (99,985%) и дейтерий D, или ²H (0,015%), и

-радиоактивный тритий T, или ³H (в ничтожных кол-вах, Т_1/2=12,43 года). Искусственно получен крайне неустойчивый ⁴H. В земной коре на долю В. приходится 1% по массе (16 ат. %), атм. содержание В. менее 10^-4%(по объёму), а во Вселенной В.- самый распространённый элемент. Конфигурация электронной оболочки атома В. 1s¹, энергия ионизации 13,598 эВ. Ковалентный радиус атома H 0,028 нм, радиус иона Н^- 0,136 нм. Значение электроотрицательности 2,1.

Молекула В. двухатомна (H₂), межъядерное расстояние 0,084142 нм, энергия диссоциации высока и при 0 К составляет 432,07 кДж/моль, поэтому диссоциация H₂ становится заметной только при высоких темп-pax (степень диссоциации 0,0013 при 2000 ⁰C и 0,95 при 5000 ⁰C). В зависимости от взаимной ориентации ядерных спинов существуют 2 состояния молекулярного В.- орто-водород (параллельные спины) и пара-водород (антипараллельные спины), различающиеся по физ. свойствам и содержащиеся обычно в отношении 3:1. При понижении температуры содержание пара-водорода растёт и при 0 К составляет 100 %.

При обычных условиях В.- бесцветный газ, t_пл=-259,19 ⁰C, t_кип=-252,77 ⁰C, плотность газообразного В. (при нормальных условиях) 0,08988 кг/м³, жидкого (23,1 К) 67,2 кг/м³, твёрдого (13 К) 76 кг/м³; критич. температура -240 ⁰C, давление 1,296 MПa (12,8 атм), плотность 31,2 к/гм³. Вязкость (15 ⁰C, 101,33 кПа) 8,7 мкПа*с. Из всех газов В. обладает наивысшей теплопроводностью - 0,168 Вт/(м*К) (при нормальных условиях). Уд. теплоёмкости (0-200 ⁰C): с_р=14,21 кДж/(кг*К), с_V=10,12 кДж/(кг*К). Теплота плавления 58,2 кДж/кг, теплота кипения 450 кДж/кг. В воде В. мало растворим (0,0182 мл/г при 20° и 101,33 кПа), хорошо растворим в палладии (до 850 объёмов В. на 1 объём Pd), никеле, платине и др. металлах; диффундирует через мн. металлы, в частности через сталь.

При комнатной температуре и давлении 5,7 ГПа В. образует молекулярный кристалл. При дальнейшем повышении давления прочность связи в молекулах H₂ ослабевает и при сверхвысоких давлениях водород станет одноатомным кристаллом, к-рый должен обладать металлич. свойствами. Имеются сообщения о переходе твёрдого В. при низких температурах (ок. 4 К) и сверхвысоких давлениях в металлич. состояние.

В хим. соединениях проявляет степени окисления +1 и реже -1. При обычных условиях химически малоактивен, но при нагревании способен реагировать со мн. веществами. Важное значение имеет реакция H₂с оксидом углерода (II) СО, при к-рой в зависимости от температуры, давления и катализатора получаются разл. органич. соединения. В. широко применяется в хим. синтезах, используется при заполнении шаров-зондов и т. п., при сварке и резке металлов. Дейтерию и тритию отводят важную роль в осуществлении управляемого термоядерного синтеза. С. С. Бердоносов.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.