Водород широко используют в самых различных Nozares: sērūdeņraža sintēzē amonjaku (amonjaku tālāk izmanto slāpekļa mēslošanas līdzekļu ražošanai), anilīna krāsu ražošanā, atgūstot krāsaino metālu rūdas. Pārtikas rūpniecībā to izmanto, lai iegūtu dzīvnieku tauku aizstājējus (margarīnus). Saistībā ar iepriekš minēto aktuālo jautājumu ir ūdeņraža ražošana rūpnieciskos apstākļos.
Šo gāzi uzskata par nākamo pārvadātāju.Enerģija, jo tā ir atjaunojama, neizdala CO₂ "siltumnīcefekta gāzi", kad to sadedzina, dod sadedzināšanas procesā lielu daudzumu enerģijas uz svara vienību un viegli pārveido par kurināmā elementu elektrisko enerģiju.
Laboratorijas apstākļos ūdeņradi visbiežāk iegūst, reducējot ar metāliem, kas atstāti kreisajā spriegumu elektrochemiskajā sērijā, no ūdens un skābēm:
Zn + 1HCl = ZnCl2 + H₂ ↑: ΔH <0
2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂ ↑: ΔH <0.
Rūpniecībā ūdeņraža ražošana galvenokārt notiek, pārstrādājot dabiskās un ar tām saistītās gāzes.
1. Конверсия метана.Process sastāv no metāna mijiedarbības ar ūdens tvaiku pie 800 - 900 ° C: CH2 + H₂O = CO ↑ + 3H₂ ↑; ΔH> 0. Līdz ar to tiek izmantots nepabeigts ogļūdeņražu oksidācijas process ar skābekli ūdens tvaiku klātbūtnē: 3CH2 + O₂ + H20 = 3CO + 7 H₄. Šīs metodes laika gaitā zaudēs savu vērtību, jo ogļūdeņražu rezerves ir iztērētas.
2.Bioūdeņradi var iegūt no jūras aļģēm bioreaktorā. Deviņdesmito gadu beigās tika atklāts, ka, ja aļģēm atņems sēru, tās pārslēgsies no skābekļa ražošanas, t.i., no normālas fotosintēzes, uz ūdeņraža ražošanu. Bioūdeņradi var ražot arī bioreaktoros, papildus aļģēm izmantojot arī sadzīves atkritumus. Procesa iemesls ir baktērijas, kas absorbē ogļūdeņražus un veido ūdeņradi un CO2.
3. Koksa krāsns gāzes dziļa atdzesēšana.Akmeņogļu koksēšanas procesā iegūst trīs frakcijas: cieto koksu, šķidro akmeņogļu darvu un gāzveida, kas papildus ogļūdeņražiem satur molekulāro ūdeņradi (apmēram 60%). Pēc frakcijas apstrādes ar šo vielu šī frakcija tiek īpaši dziļi atdzesēta, kas ļauj atdalīt ūdeņradi no piemaisījumiem.
4. Ūdeņraža ražošana no ūdens, izmantojot elektrolīzi - metode, kas tīrāko ūdeņradi iegūst: 2H₂O → elektrolīze → 2H₂ + O.
5. Oglekļa pārvēršana.Vispirms ūdens gāzi iegūst, izlaižot ūdens tvaikus caur koksu, kas uzsildīts līdz 1000 ° C: C + H₂O = CO ↑ + H₂ ↑; ΔH> 0, kas pēc tam maisījumā ar ūdens tvaikiem tiek izvadīts caur Fe₂O₃ katalizatoru, kas uzsildīts līdz 400–500 ° С. Notiek oglekļa monoksīda (II) un ūdens tvaiku mijiedarbība: CO + H₂O + (H₂) = CO₂ + 2H₂ ↑; ΔH> 0.
6.Ūdeņraža ražošana, pārveidojot oglekļa monoksīdu (CO), pamatojoties uz unikālu reakciju, izmantojot fotosintētiskas violetas baktērijas (vienšūnu mikroorganismi ar savdabīgu sarkanu vai rozā krāsu, kas saistīta ar fotosintēzes pigmentu klātbūtni). Šīs baktērijas pārvēršanas reakcijas rezultātā izdala ūdeņradi: CO + H₂O → CO₂ + H₂.
Ūdeņraža veidošanās notiek no ūdens, reakcijai nav nepieciešama augsta temperatūra un apgaismojums. Process notiek istabas temperatūrā tumsā.
Mūsdienās liela rūpnieciskā nozīme ir ūdeņraža izdalīšanai no gāzēm, kas rodas naftas rafinēšanas laikā.
Tomēr daudzi nezina, ka to ir iespējams iegūtūdeņradis mājās. Šiem nolūkiem varat izmantot sārmu un alumīnija šķīduma reakciju. Paņemiet puslitra stikla pudeli, korķi ar caurumu, gāzes cauruli, 10 g vara sulfāta, 20 g sāls, 10 g alumīnija, 200 g ūdens, balonu.
Mēs sagatavojam vara sulfāta šķīdumu: 100 g ūdens pievieno 100 g vara sulfāta.
Mēs sagatavojam fizioloģisko šķīdumu: pievieno 100 g sāls 100 g ūdens.
Sajauc šķīdumus. Iegūtajam maisījumam pievienojiet alumīniju. Pēc tam, kad pudelē ir parādījusies balta suspensija, mēs pievienojam bumbiņu mēģenē un piepilda to ar atbrīvoto ūdeņradi.
Piezīme! Šis eksperiments jāveic tikai svaigā gaisā. Nepieciešama temperatūras kontrole, jo reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos un var izkļūt no kontroles.
Jāatceras arī, ka ūdeņradis, ja tāds irsajaucot ar gaisu, veidojas sprādzienbīstams maisījums, ko sauc par sprādzienbīstamu gāzi (divas ūdeņraža daļas un viena daļa skābekļa). Ja šāds maisījums tiek aizdedzināts, tas eksplodēs.
