Історія відкриття водню - від теорії до практики

Історія відкриття водню займає важливу віху врозвитку науки. Згідно з сучасними науковими уявленнями, цей газ - один з найпоширеніших елементів у Всесвіті. Він є найбільш важливою речовиною для існування зірок, а, отже, головним джерелом енергії.

Коротка історія відкриття водню

Елемент був виявлений британським вченим Генрі Кавендіш в 1766 році. Походження назви сходить до грецьких словами «гідро» і «генів», що означає «вода» і «генератор».

Ще в 1671 році Роберт Бойл (1627-1691,англійський хімік і фізик) опублікував статтю «Нові експерименти, що стосуються відносини між полум'ям і повітрям», в якій він описав реакцію між залізними тирсою і розведеними кислотами. В процесі експериментів вчений зауважив, що реакція даних речовин призводить до еволюції газоподібного водню ( «горючий розчин Марса»).

Однак тільки в 1766 році газ був затверджений вЯк основний елемент Генрі Кавендіш (1731-1810, англійський хімік і фізик, який також відкрив азот), що використав для синтезу ртуть. Вчений охарактеризував його як «легкозаймистий повітря з металів». Кавендіш точно описав властивості водню, але помилково вважав, що газ походить від металу, а не від кислоти. Сучасна назва хімічного елементу дав французький натураліст А. Л. Лавуазьє.

Історія відкриття водню (H) на цьому незакінчується. У 1931 році професором хімії Гарольдом Юрі, які працювали в Чикаго (США), був виявлений газ дейтерій. Він є важким ізотопом водню і записується як ²H і D.

цеглинки світобудови

Довгий час люди не могли розібратися ввластивості матерії. Хоча ще древні греки припускали, що «ефір» (навколишній простір) складається з деяких елементів, чіткого обґрунтування та тим більш твердих доказів цьому факту не існувало.

Восени 1803 року англієць Джон Дальтон змігпояснити результати деяких своїх досліджень, припустивши, що речовина складається з атомів. Також дослідник з'ясував, що всі зразки будь-якого даного з'єднання складаються з однієї і тієї ж комбінації цих атомів. Дальтон також зазначив, що в ряді сполук відносини мас другого елементу, які поєднуються із заданою вагою першого елемента, можуть бути зведені до малих цілих чисел ( «Закон множинних пропорцій»). Таким чином, вчений має певне відношення до історії відкриття водню.

Презентація «Теорії атомів» Дальтона відбулася в3-му томі наукового видання «Системи хімії», виданому Томасом Томсоном в 1807 році. Також матеріал з'явився в статті про оксалату стронцію, опублікованій в «Філософських транзакціях». У наступному році Дальтон самостійно опублікував ці ідеї, зробивши більш розгорнутий аналіз в роботі «Нова система хімічної філософії». До речі, в ній вчений запропонував використовувати в якості символу водню коло з крапкою в центрі.

Перший паливний елемент

Історія відкриття водню багата цікавимиподіями. У 1839 році британський вчений сер Вільям Роберт Гроув провів експерименти по електролізу. Він використовував електрику для поділу води на водень і кисень. Пізніше дослідник задумався, а чи можна зробити зворотну дію - генерувати електрику з реакції кисню з воднем? Гроув закрив платинові пластинки в окремих запечатаних ємностях, в одній з яких містився водень, а в іншій - кисень. Коли контейнери були занурені в розведену сірчану кислоту, між двома електродами потік струм з утворенням води в газових балонах. Потім вчений пов'язав кілька подібних пристроїв в послідовний ланцюг, щоб збільшити напругу, що створюється в газовій батареї.

З тих пір на водень покладаються великі надіїв плані отримання компактних екологічно чистих джерел енергії. Однак поки не вирішено питання 100% -й безпеки і високої ефективності кінцевих пристроїв для масового споживання. До речі, термін «паливний елемент» вперше використаний хіміками Людвігом Монд і Чарльзом Лангер, продовжуючи дослідження У. Р. Гроува.

Автономні джерела енергії

У 1932 році Френсіс Томас Бекон, інженерКембриджського університету у Великобританії, продовжив роботу над проектами Гроува, Монд і Лангера. Він замінив платинові електроди менш дорогий нікелевої сіткою, а замість електроліту з сірчаної кислотою використовував лужної гідроксид калію (менш агресивний до електродів). Це було по суті створення першого лужного паливного елемента, який отримав назву осередок Бекона. Британцеві знадобилося ще 27 років, щоб продемонструвати установку, здатну виробляти 5 кВт енергії, що достатньо для живлення зварювального апарату. Приблизно в той же час був продемонстрований перший автомобіль на паливних елементах.

Пізніше паливні елементи використовувалися НАСА в1960 роках для польотів в рамках місячної програми «Аполлон». Осередки Бекона стояли (і стоять) на сотнях космічних апаратів. Також «великі батарейки» використовуються на підводних човнах.

Корисний, але небезпечний

Історія відкриття водню пов'язана не тільки зрадісними моментами. Про те, наскільки небезпечний цей елемент, свідчить трагедія дирижабля-гіганта «Гінденбург». У 1930-х роках Німеччина побудувала серію повітряних суден - цепелінів. Як газу використовувався водень. Будучи легше азотно-кисневої суміші, що становить основну частину атмосфери, він дозволяв перевозити великі обсяги вантажів.

У 1936 році німецькі конструктори представилисвіту найбільший на той час дирижабль «Гінденбург». 245-метровий гігант вміщував 200000 м3 газу. Його вантажопідйомність вражаюча: апарат був здатний підняти в небо до 100 тонн вантажів. Повітряне судно використовувалося для трансатлантичних перевезень між Німеччиною і США. Пасажирська гондола вміщала 50 чоловік з багажем. 6.05.1937 по прибутті в Нью-Йорк стався витік водню. Легко займистий газ загорівся, стався вибух, який призвів до смерті 36 людей. З тих пір замість водню в літальних апаратах застосовують більш безпечний гелій.

висновок

Водень - один з найважливіших елементів уВсесвіту. Хоча його властивості добре вивчені, він не перестає цікавити вчених, інженерів, конструкторів. Даний елемент є темою тисяч наукових робіт, дипломів та рефератів. Історія відкриття водню - це історія самої науки, системи знань, яка прийшла на зміну невігластву і релігійним догмам.

</ P>>