Khí Hidro là một nguyên tố hóa học trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố với nguyên tử số bằng 1, nguyên tử khối bằng 1 đvC. Trước đây còn được gọi là khinh khí, khí H2 được dùng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp, lọc hóa dầu, sản xuất chất Methanol, dầu ăn, margarine.Đặc biệt là chất khí hidro được xem và nghiên cứu để phát triển như nguồn nhiên liệu sạch trong tương lai. Bởi vì trong phân tử H2 không chứa các nguyên tố hóa học khác nên sản phẩm cháy chỉ là nước (H2O).Khí h2 được dùng làm nhiên liệu vì Hydro là nguồn nhiên liệu được đánh giá an toàn vì không gây ra bất cứ sự cố môi trường nào ảnh hưởng tới con người.;
Khí Hidro là gì ?
- Hidro là chất khí có tên tiếng anh là hydrogen và tên tiếng latinh là hydrogenium. Đây là một nguyên tố hóa học nằm trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố có nguyên tử khối bằng 1 (1đvC). Trước đây nó còn có tên gọi là khinh khí vì nó là nguyên tố tồn tại thể khí và nhẹ nhất.
- Hidro là nguyên tố phổ biến nhất của vũ trụ chiếm 75% tổng khối lượng vũ trụ. Vì hidro là nguyên tố tồn tại tự nhiên tương đối hiếm trên Trái Đất do khí H2 nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng thoát ra ngoài không gian, do đó hiđro tồn tại chủ yếu dưới dạng hidro nguyên tử trong những tầng cao của khí quyển.
- Hidro là chất khí công nghiệp phổ biến không màu, không mùi, khí cháy nổ thường dùng ở dạng khí lỏng.
a, Hidro là chất khí nhẹ nhất.
b, Hidro có kí hiệu hóa học là: H.
c, Công thức hóa học (của đơn chất khí): H2.
d, Nguyên tử khối của hidro: MH =1. Phân tử khối: MH2 =2.
Thành phần hóa học cấu tạo và tính chất khí hidro như thế nào?
– Trạng thái tự nhiên của khí Hydro:
Hiđro tự nhiên chứa đồng vị 1H(proti) với tạp chất là đồng vị bền 2H (đơteri D, nhiều) và một loại đồng vị phóng xạ 3H (triti T, vết).
Hiđrô là nguyên tố phổ biến nhất của vũ trụ. Nguồn gốc chủ yếu của nó là nước, bao gồm hai phần H và một phần O (H2O). Các nguồn khác bao gồm các chất hữu cơ chiếm phần lớn, than, nhiên liệu hóa thạch và các khí tự nhiên. Metan (CH4) là một nguồn khá quan trọng của chất hidro.
Tính chất vật lí của khí hidro:
Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn thì hydro là một khí lưỡng nguyên tử có công thức phân tử là H2 do 2 nguyên tử hidro kết hợp.
Là khí không màu, không mùi, khó hóa lỏng, chất khí cháy, có nhiệt độ sôi là 20,27 K (-252,87 °C) và nhiệt độ nóng chảy của hidro 14,02 K (-259,14 °C).
Khí này tan rất ít trong nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ.
Tính chất hóa học
Hidro là nguyên tố phi kim có số hiệu nguyên tử là 1 và nguyên tử khối của hidro cũng bằng 1.
Cấu hình electron thuộc chu kì 1, nhóm IA, có thể phản ứng với hầu hết các nguyên tố hóa học khác nhau. Nó là chất khử mạnh ở nhiệt độ cao.
Khí hidro có độc không?
– Hidro là một chất khí cực kỳ bắt cháy, nó phản ứng cực mạnh với Clo và Flo, tạo ra axit hidro folic có thể gây ảnh hưởng cho phổi và các bộ phận khác của cơ thể con người.
– Khí Hidro khi trộn với khí Oxy cũng sẽ gây ra nổ và bắt lửa. Hay khi có dòng điện đi qua thì Hidro cũng có thể phát nổ.
– Tuy nhiên nó là khí không màu, không vị và khí hidro không độc nên bạn có thể yên tâm sử dụng, chỉ cần cẩn thận với các sự cố khi nó tiếp xúc với các chất khác.
– Khí hidro khá dễ cháy nổ, nên việc sử dụng khí hidro để bơm bong bóng hay cổng hơi để đảm bảo tính an toàn. Thay vì đó khách hàng nên chọn khí Heli vì nó là khí trơ nên an toàn hơn.
Sản xuất khí hidro ra sao?
Hydro được sinh từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy khí hidro thu được có tên gọi hydro nhờ năng lượng mặt trời (solar hydrogen). Nước và ánh nắng mặt trời là 2 thứ vô tận trên hành tinh.
Năng lượng mặt trời là nguồn tự nhiên được thiên nhiên cung cấp vĩnh hằng, khoảng 3×1024 J/ngày hay khoảng 104 lần năng lượng mà toàn thế giới đã tiêu thụ hằng năm. Vì vậy, hidro sinh ra từ năng lượng mặt trời là nguồn nhiên liệu vô tận, con người vô tư sử dụng chất khí này từ thế kỷ này qua thế kỷ. Luôn đảm đảm năng lượng an toàn cho loài người mà không lắng bị cạn kiệt. Nhờ đó mà không xuất hiện khủng hoảng năng lượng và bảo đảm sự độc lập cho mỗi quốc gia về năng lượng.
Để thu được khí hydro nhờ năng lượng mặt trời thì hiện nay có hai phương pháp sản xuất chính sau đây:
♦ Phương pháp điện phân nước (tên tiếng anh là water electrolysis) nhờ vào năng lượng điện mặt trời thông qua các tấm pin mặt trời (tên tiếng anh là solar cell).
♦ Và phương pháp quang điện hóa phân rã nước (tên tiếng anh là photoelectrochemical water splitting) nhờ vào mức năng lượng bức xạ của ánh sáng mặt trời với chất xúc tác quang. Cả hai phương pháp kể trên đều chung phản ứng xảy ra như sau:
H2O – H2 + 1/2O2
Trong phòng thí nghiệm, khí hiđro thường được điều chế bằng phản ứng của kim loại và axit :
Ví dụ: Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
Ngoài ra khí hiđro có thể điều chế bằng nhiều cách khác nhau: cho hơi nước đi qua than (cacbon) nóng đỏ. Phân hủy hiđrocacbon bằng nhiệt độ, cho các bazơ mạnh vào trong dung dịch với nhôm hay khử từ axit loãng với kim loại (có khả năng đẩy hiđro từ axit).
Việc sản xuất hiđrô thương mại thông thường là từ khí tự nhiên cũng được xử lý bằng hơi nước nóng. Ở nhiệt độ cao (700-1.100 °C), hơi nước tác dụng với khí mêtan để sinh ra mônôxít cacbon và hidro.
CH4 + H2O → CO + 3 H2
– Sản xuất hidro bằng cách điện phân dung dịch có màng ngăn.
2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2
– Điện phân nước:
2H2O → 2H2 + O2
– Lượng hidro bổ sung có thể thu được từ CO thông qua phản ứng nước-khí sau:
CO + H2O → CO2 + H2
Ứng dụng của Hidro
Hidro có nhiều ứng dụng trong công nghiệp như:
Giao thông vận tải: làm nhiên liệu cho động cơ tên lửa, nhiên liệu động cơ, dùng bơm cho khinh khí cầu. .
Hóa chất: là nguyên liệu để sản xuất amoniac NH3, axit clohidric HCl và nhiều hợp chất hữu cơ.
Luyện kim: dùng làm chất khử để điều chế kim loại từ những oxit của chúng, hàn cắt kim loại với đèn xì oxi-hidro…
Qua bài viết trên chúng ta đã tìm hiểu để biết thế nào là khí H2, thành phần và cấu tạo của chúng để giúp các bạn học sinh nắm rõ hơn về chất này. Cũng là để các bạn biết những nơi nào cung cấp được những loại chất khí có uy tín thì chúng tôi cam kết sẽ mang lại cho khách hàng những sản phẩm chất lượng và an toàn nhất.
Xem thêm : Sơ đồ tư duy của nhóm Halogen trong bảng tuần hoàn hóa học