Просмотр кода страницы Водород

{{Карточка химического элемента
| имя = Водоро́д / Hydrogenium (H)
| символ = H
| номер = 1
| внизу = [[Литий|Li]]
| изображение = Hydrogen discharge tube.jpg
| подпись = Свечение водорода в газоразрядной трубке
| внешний вид = 
| атомная масса = [1,00784; 1,00811]<ref name="range" group="комм">Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью [[Изотопы водорода|изотопов]] в природе.</ref><ref name="iupac atomic weights">{{статья |автор=Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu |заглавие=Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) |ссылка=http://iupac.org/publications/pac/85/5/1047/ |язык=en |издание=[[Pure and Applied Chemistry]] |год=2013 |том=85 |номер=5 |страницы=1047—1078 |doi=10.1351/PAC-REP-13-03-02 |archivedate=2014-02-05 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20140205213140/http://www.iupac.org/publications/pac/85/5/1047/ | issn=0033-4545}}</ref>
| радиус атома = 53
| энергия ионизации 1 = 1311,3 (13,595)
| группа = 1
| период = 1
| блок = <br>[[S-элементы|s-элемент]]
| конфигурация = 1s<sup>1</sup>
| ковалентный радиус = 32
| радиус иона = 54 (−1e)
| электроотрицательность = 2,20<ref>{{cite web |url=http://www.webelements.com/hydrogen/electronegativity.html |title=Hydrogen: electronegativities |lang=en |publisher=Webelements |accessdate=2010-07-15 |archive-date=2010-06-27 |archive-url=https://web.archive.org/web/20100627090517/http://www.webelements.com/hydrogen/electronegativity.html |deadlink=no }}</ref>
| электродный потенциал = 
| степени окисления = −1, 0, +1
| плотность = 0,0000899 (при 273 [[Кельвин|K]] (0 °C))
| критическая точка К = 32,24
| критическая точка МПа = 1,30{{sfn|''Хазанова Н. Е.'', Критическое состояние|1990|с =543}}
| тройная точка К = 13.96
| тройная точка кПа = 7.205{{sfn|''Фёдоров П. И.'', Тройная точка|1998|с =12}}
| теплоёмкость = 28,47<ref name="ХЭ">{{Книга:ХЭ|автор=|название=Водород|ссылка=|том=1|стр=400—402|ref=}}</ref>
| теплопроводность = 0,1815
| температура плавления = 14,01 [[Кельвин|K]]; −259,14 [[Градус Цельсия|°C]]
| теплота плавления = 0,117
| температура кипения = 20,28 [[Кельвин|K]]; −252,87 [[Градус Цельсия|°C]]
| теплота испарения = 0,904
| молярный объём = 22,4{{e|3}}
| структура решётки = гексагональная
| параметры решётки = {{math|''a''}} = 3,780 {{math|''c''}} = 6,167
| отношение c/a = 1,631
| температура Дебая =
| спектр = Hydrogen spectrum visible.png
| изотопы = {{Строка изотопа| ам=1 | сим=H | ир=99,98% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
 {{Строка изотопа| ам=2 | сим=H | ир=0,02% | | пп=стабилен|фр=- | нпр= | спр=-}}
 {{Строка изотопа| ам=3 | сим=H | ир=следовые количества | пп=12,32&nbsp;года | фр=[[бета-распад|β<sup>&minus;</sup>]] | эр=0,01861  | нпр=3 | спр=He  }}
| список изотопов = Изотопы водорода
}}
{{Элемент периодической системы|align=center|fontsize=100%|number=1}}

'''Водоро́д''' ([[Химические знаки|химический символ]] — '''H''', от {{lang-la|hydrogenium}}) — [[химический элемент]] [[Первый период периодической системы|первого периода]] [[Периодическая система элементов|периодической таблицы химических элементов]] [[Менделеев, Дмитрий Иванович|Д. И. Менделеева]], с [[Атомный номер|атомным номером]] 1.

Одноатомная форма водорода — самое распространённое химическое вещество во [[Вселенная|Вселенной]], составляющее примерно 75 % всей [[барион]]ной массы. [[Звезда|Звёзды]], кроме [[Компактная звезда|компактных]], в основном состоят из водородной [[Плазма|плазмы]]. Самый лёгкий из элементов [[Периодическая система химических элементов|периодической таблицы]].

Три [[изотоп]]а водорода имеют [[Список изотопов с собственными названиями|собственные названия]]: <sup>1</sup>H — [[протий]], <sup>2</sup>H — [[дейтерий]] и <sup>3</sup>H — [[тритий]] ([[Радиоактивность|радиоактивен]]).
Ядро самого распространённого изотопа — протия — состоит из одного только [[протон]]а и не содержит [[нейтрон]]ов.

При стандартной температуре и давлении '''водород''' — бесцветный, не имеющий [[запах]]а и [[вкус]]а, нетоксичный двухатомный [[газ]] (химическая формула — H<sub>2</sub>), который в смеси с [[воздух]]ом или [[кислород]]ом [[Горение|горюч]] и крайне [[Пожар|пожаро-]] и [[взрыв]]оопасен<ref name="ХЭ" />. В присутствии других окисляющих газов, например [[фтор]]а или [[хлор]]а, водород также [[Взрыв|взрывоопасен]]. Поскольку водород охотно формирует [[Ковалентная связь|ковалентные связи]] с большинством [[Неметаллы|неметаллов]], большая часть водорода на Земле существует в молекулярных соединениях, таких как [[вода]] или [[органические вещества]]. Водород играет особенно важную роль в [[Теории кислот и оснований|кислотно-основных реакциях]].

[[Растворимость|Растворим]] в [[этанол]]е и ряде [[металл]]ов: [[Железо|железе]], [[Никель|никеле]], [[Палладий (элемент)|палладии]], [[Титан (элемент)|титане]], [[Платина|платине]], [[Ниобий|ниобии]].

== История открытия ==
Выделение горючего газа при взаимодействии [[кислота|кислот]] и металлов наблюдали в [[XVI]] и [[XVII век]]ах на заре становления химии как науки. Впервые водород получил [[Парацельс]], погружая железные опилки в [[Серная кислота|серную кислоту]] в XVI веке.

В 1671 году [[Бойль, Роберт|Роберт Бойль]] подробно описал реакцию между железными опилками и разбавленными кислотами, при которой выделяется газообразный водород<ref>''Boyle, R.'' (1672). «Tracts written by the Honourable Robert Boyle containing new experiments, touching the relation betwixt flame and air…» London.</ref><ref>{{cite web
|first=M.
|last=Winter
|date=2007
|url=http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
|title=Hydrogen: historical information
|publisher=WebElements Ltd
|accessdate=2008-02-05
|archive-url=https://web.archive.org/web/20080410102154/http://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
|archive-date=2008-04-10
}}</ref>.

В 1745 году [[Ломоносов, Михаил Васильевич|Михаил Ломоносов]] изучил реакции растворения металлов кислотами и выдвинул предположение, что выделяющийся в этом процессе «горючий пар» (фактически — водород) является гипотетической субстанцией [[флогистон]]<ref>{{Книга|автор=Ломоносов М.В.|заглавие=Избранные труды по химии и физике|ответственный=под ред. А.В. Топчиева|год=1961|язык=ru|место=М.|издательство=Издательство АН СССР|страницы=48|страниц=566}}</ref><ref>{{Cite web|url=https://www.chem.msu.su/rus/history/element/H.html|title=Водород: история открытия элемента|website=www.chem.msu.su|access-date=2024-05-16|archive-date=2024-05-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20240516110503/https://www.chem.msu.su/rus/history/element/H.html|url-status=live}}</ref><ref name=":2">{{Статья|ссылка=https://cyberleninka.ru/article/n/istoriya-otkrytiya-vodoroda-i-issledovaniya-ego-fiziko-himicheskih-svoystv-1766-1900-gg#:~:text=%D0%92%201745%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D1%83%20%D1%80%D1%83%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D1%8B%D0%B9,%D0%9B%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B2%20%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%81%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%BB%20%D1%81%20%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B8.|автор=Зайцев А. С.|заглавие=История открытия водорода и исследование его физико-химических свойств (1756—1900 гг.)|год=2008|язык=ru|издание=Альтернативная энергетика и экология|номер=11(67)|страницы=107—109|archivedate=2024-05-16|archiveurl=https://web.archive.org/web/20240516110459/https://cyberleninka.ru/article/n/istoriya-otkrytiya-vodoroda-i-issledovaniya-ego-fiziko-himicheskih-svoystv-1766-1900-gg#:~:text=%D0%92%201745%20%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D1%83%20%D1%80%D1%83%D1%81%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9%20%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D1%8B%D0%B9,%D0%9B%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%81%D0%BE%D0%B2%20%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%81%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D0%BB%20%D1%81%20%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9%20%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B8.}}</ref>.

В 1766 году [[Кавендиш, Генри|Генри Кавендиш]], независимо от Ломоносова, пришёл к заключению, что «горючий воздух», образующийся при реакции металлов с кислотами, представляет собой флогистон, и в 1781 году обнаружил, что при сгорании этого газа образуется вода<ref>{{книга
|часть=Why did oxygen supplant phlogiston? Research programmes in the Chemical Revolution
|заглавие=Method and appraisal in the physical sciences
|серия=The Critical Background to Modern Science, 1800–1905
|год=1976
|издательство=[[Издательство Кембриджского университета|Cambridge University Press]]
|ссылка часть=http://ebooks.cambridge.org/chapter.jsf?bid=CBO9780511760013&cid=CBO9780511760013A009
|ref=Musgrave
|язык=en
|автор=Musgrave, A.
|ответственный=Howson, C.
}}</ref><ref name="cav766">{{статья |заглавие=Three Papers, Containing Experiments on Factitious Air, by the Hon. ''Henry Cavendish'', F. R. S|издание=[[Philosophical Transactions of the Royal Society|Philosophical Transactions]] |том=56 |страницы=141—184 |jstor=105491 |bibcode=1766RSPT...56..141C |doi=10.1098/rstl.1766.0019 |язык=en |тип=journal |автор=Cavendish, Henry |число=12 |месяц=5 |год=1766}}</ref>.

Французский химик [[Лавуазье, Антуан Лоран|Антуан Лавуазье]] совместно с инженером [[Мёнье де ла Плас, Жан Батист|Жаном Мёнье]], используя специальные газометры, в [[1783 год]]у осуществил синтез воды, а затем и её анализ, разложив водяной пар раскалённым железом. Так он установил, что «горючий воздух» входит в состав воды и может быть из неё получен<ref name=":2" />.{{clear|left}}

== Происхождение названия ==
Лавуазье дал водороду название hydrogène (от {{lang-grc|ὕδωρ}} — вода и {{lang-grc2|γεννάω}} — рождаю) — «рождающий воду». В [[1801 год]]у последователь Лавуазье, академик [[Севергин, Василий Михайлович|Василий Севергин]], называл его «водотворное вещество», он писал<ref>''Севергин В. М.'' Пробирное искусство, или руководство к химическому испытанию металлических руд и других ископаемых тел. СПб.: Издание Имп. АН, 1801. C. 2.</ref>:
{{начало цитаты}}
Водотворное вещество в соединении с кислотворным составляет воду. Сие можно доказать, как через разрешение, так и через составление.
{{конец цитаты}}

Русское наименование «водород» предложил химик [[Соловьёв, Михаил Фёдорович|Михаил Соловьёв]] в [[1824 год]]у, что являлось переводом латинского ''hydrogene''<ref name=":2" />.

== Распространённость ==

=== Во Вселенной ===
[[Файл:WHAM survey.png|thumb|right|
Распространение [[ион]]изированного водорода в [[Межзвёздная среда|межзвёздной среде]] в различных частях нашей [[Галактика|Галактики]]. Изображение в диапазоне [[H-альфа]]]]

В настоящее время водород является самым распространённым элементом во [[Вселенная|Вселенной]]. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы [[Гелий|гелия]], доля всех остальных вместе взятых элементов — порядка 0,1 %)<ref name="greenwood">{{книга|автор=Н. Гринвуд, А. Эрншо|заглавие=Химия элементов: в 2 томах|издательство=БИНОМ. Лаборатория знаний|год=2008|том=1|серия=Лучший зарубежный учебник|страницы=11|страниц=607|isbn=978-5-94774-373-9}}</ref>. Таким образом, водород — основная составная часть [[Звезда|звёзд]] и [[Межзвёздный газ|межзвёздного газа]]. Повсеместное возникновение атомарного водорода впервые произошло в [[Рекомбинация (космология)|эпоху рекомбинации]].

В условиях звёздных температур (например, температура поверхности [[Солнце|Солнца]] ~6000 °C) водород существует в виде [[Плазма|плазмы]], в межзвёздном пространстве этот элемент существует в виде отдельных [[Молекула|молекул]], [[атом]]ов и [[ион]]ов и может образовывать молекулярные облака, значительно различающиеся по размерам, плотности и температуре.

=== На планете Земля ===
Массовая доля водорода в земной коре составляет 1 % — это десятый по распространённости элемент. Однако его роль в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17 % (второе место после [[кислород]]а, доля атомов которого равна ~52 %). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на [[Земля|Земле]], почти так же велико, как и кислорода. Водород входит в состав практически всех органических веществ и присутствует во всех живых клетках, где по числу атомов на водород приходится почти 63 %<ref>{{Cite web |url=http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside-r.htm |title=''Хорнак Д. П.'' Основы МРТ |access-date=2013-08-23 |archive-date=2014-02-09 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140209154047/http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/inside-r.htm |deadlink=no }}</ref>.

В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях, практически весь водород на Земле находится в виде соединений; лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005 % по объёму для сухого воздуха<ref name="Gribbin">{{Книга:Science. A History (1543-2001)}}</ref><ref name="noaa1">Source for figures: Carbon dioxide, [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/#mlo NOAA Earth System Research Laboratory] {{Wayback|url=http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/#mlo |date=20181225142754 }}, (updated 2010.06). Methane, [[Intergovernmental Panel on Climate Change|IPCC]] [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/221.htm#tab61 TAR table 6.1] {{Wayback|url=http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/221.htm#tab61 |date=20070615161122 }}, (updated to 1998). The NASA total was 17 ppmv over 100 %, and CO<sub>2</sub> was increased here by 15 ppmv. To normalize, N<sub>2</sub> should be reduced by about 25 ppmv and O<sub>2</sub> by about 7 ppmv.</ref>).

Под воздействием [[Солнечный ветер|солнечного ветра]] Земля ежесекундно [[Диссипация атмосфер планет|теряет (в окружающий космос)]] три килограмма водорода<ref>{{cite web|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how-planets-lose-their-atmospheres|title=Our Planet's Leaky Atmosphere|author=Kevin J. Zahnle and David C. Catling|date=2009-05-11|publisher=Scientific American|archive-url=https://web.archive.org/web/20140102191034/http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=how-planets-lose-their-atmospheres|archive-date=2014-01-02|access-date=2014-01-28|deadlink=no}}</ref>, что в далёкой перспективе приведёт к иссушению нашей планеты.

== Получение ==
{{Основная статья|Производство водорода}}
{{См. также|Биотехнологическое получение водорода}}

=== В промышленности ===
На 2019 год в мире потребляется 75 млн тонн водорода, в основном в нефтепереработке и производстве [[аммиак]]а. Из них более 3/4 производится из [[природный газ|природного газа]], для чего расходуется более 205 млрд м³ газа<ref name="gzp">{{Cite web |url=https://www.gazprom.ru/f/posts/91/915005/gazprom-magazine-2019-9.pdf |title=«Перепись ВОДОРОДА» Журнал «Газпром», сентябрь 2019, стр 42-43 |access-date=2019-10-22 |archive-date=2019-10-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191022224534/https://www.gazprom.ru/f/posts/91/915005/gazprom-magazine-2019-9.pdf |deadlink=no }}</ref>. Почти все остальное получают из угля. Около 0,1 % (~100 тыс. тонн) вырабатывается электролизом. При производстве водорода в атмосферу поступает ~830 млн тонн CO<sub>2</sub>. Себестоимость водорода, полученного из природного газа, оценивается в 1,5—3 доллара за 1 кг.

* [[Конверсия в химической технологии|Конверсия]] метана с водяным паром при 1000 °C:
:: <chem>CH4 + H2O <=> CO + 3H2</chem>

* Пропускание паров воды над раскалённым [[Каменноугольный кокс|коксом]] при температуре около 1000 °C:
:: <chem>C + H2O <=> CO ^ + H2 ^</chem>
<chem>  CO + H2O <=>  CO2 ^ + H2 ^</chem>
В результате данного процесса получается «grey hydrogen», который невозможно применять в топливных элементах, так как примесь CO отравляет катализаторы. Дальше, при его очистке до 10—100 ppm CO, получают «blue hydrogen», но и он отравляет платиновый катализатор.
* [[Электролиз]] [[Вода|водных]] растворов солей:
:: <chem>2NaCl + 2H2O -> 2NaOH + Cl2 ^ + H2 ^</chem>

* «Green hydrogen» (особо чистый водород) получают электрохимическим способом. [[Электролиз]]ом [[Вода|водного]] раствора [[гидроксид]]ов активных металлов (преимущественно [[Гидроксид калия|гидроксида калия]])<ref name=":0">{{Книга|ссылка=https://www.worldcat.org/oclc/61731635|автор=Da Rosa, Aldo Vieira.|заглавие=Fundamentals of renewable energy processes|ответственный=|год=2005|издание=|место=Amsterdam|издательство=Elsevier Academic Press|страницы=370|страниц=xvii, 689 pages|isbn=0120885107|isbn2=}}</ref>{{Ref-en}} при повышенных температуре и давлении на Ni-электродах. Это достаточно энергозатратный метод, который составляет лишь 4 % от общего производства водорода.
:: <chem>2H2O ->[4e^{-}] 2H2 ^ + O2 ^</chem>
: Кроме того, существует промышленная технология электролиза химически чистой воды, без применения каких-либо добавок. Фактически, устройство представляет собой обратимый [[топливный элемент]] с [[Полимерные электролитические мембраны|твёрдой полимерной мембраной]]<ref name=":0" />{{Ref-en}} или без мембраны<ref>http://kyivtoulouse.univ.kiev.ua/journal/index.php/fruajc/article/view/201 {{Wayback|url=http://kyivtoulouse.univ.kiev.ua/journal/index.php/fruajc/article/view/201 |date=20200205193648 }}</ref>.

* [[Катализ|Каталитическое]] окисление метана кислородом:
:: <chem>2CH4 + O2 <=> 2CO + 4H2</chem>

* [[Крекинг]] и [[риформинг]] углеводородов в процессе переработки нефти.

=== В лаборатории ===
* Взаимодействие разбавленных кислот с [[металлы|металлами]], стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Для проведения такой реакции чаще всего используют [[цинк]] и разбавленную [[Серная кислота|серную кислоту]]:
:: <chem>Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2 ^</chem>
* Взаимодействие [[кальций|кальция]] с [[Вода|водой]]:
:: <chem>Ca + 2H2O -> Ca(OH)2 + H2 ^</chem>
* [[Гидролиз]] ионных [[гидрид]]ов:
:: <chem>NaH + H2O -> NaOH + H2 ^</chem>
<chem>CaH2 + 2H2O ->Ca(OH)2 + H2 ^</chem>

* Действие щелочей на [[цинк]] или [[алюминий]]:
:: <chem>2Al + 2NaOH + 6H2O -> 2Na[Al(OH)4] + 3H2 ^</chem>

:: <chem>Zn + 2KOH + 2H2O -> K2[Zn(OH)4] + H2 ^</chem>

* Электролиз водных растворов [[кислота|кислот]], [[щёлочи|щелочей]] или некоторых [[Соли|солей]] на [[катод]]е происходит выделение водорода, например:
:: <chem>2H3O+ + 2e- -> 2H2O + H2 ^</chem>

=== Получение дейтероводорода ===
Дейтероводород получают из тяжёлой воды, которую в настоящее время производят электролитическим обогащением обычной воды. 0,0156 % водорода находится в виде дейтерия.

Перенапряжение выделения H<sub>2</sub> несколько меньше по сравнению с D<sub>2</sub> (хотя зависит от природы материала катода и состава раствора), тяжёлая вода накапливается в электролизёре. Применяется каскад электролизёров.

Другие способы получения дейтероводорода: термодиффузия газообразного водорода, диффузия смеси D<sub>2</sub>/H<sub>2</sub> через палладиевый фильтр.

=== Очистка ===
В промышленности реализованы несколько способов очистки водорода из водородосодержащего сырья (так называемый водородсодержащий газ)<ref>{{книга |автор=А.К.Мановян. |заглавие=Технология переработки природных энергоносителей |место=Москва |издательство=Химия, КолосС |год=2004 |страниц=456 |isbn=5-98109-004-9, 5-9532-0219-97}}</ref>. Водородсодержащий газ (ВСГ) — это газ с высоким содержанием водорода (10 % и выше). Переход на сжигание водородсодержащих газов — один из способов снижения выбросов углекислого газа в атмосферу.

* '''Низкотемпературная конденсация''': ВСГ охлаждают до температур конденсации [[метан]]а и [[этан]]а, после чего водород отделяют [[Ректификация|ректификацией]]. Процесс ведут при температуре −158 °C и давлении {{nobr|4 МПа}}. Чистота очищенного водорода составляет 93—94 % при его концентрации в исходном ВСГ до 40 %.
* '''Адсорбционное выделение на цеолитах''': настоящий метод на сегодняшний день наиболее распространён в мире. Метод достаточно гибок и может использоваться как для выделения водорода из ВСГ, так и для доочистки уже очищенного водорода. В первом случае процесс ведут при давлениях {{nobr|3,0—3,5 МПа}}. Степень извлечения водорода составляет 80—85 % с чистотой 99 %. Во втором случае часто используют процесс «PSA» фирмы ''«[[Union Carbide]]»''. Он впервые был реализован в промышленности в 1978 году. На настоящий момент функционирует более 250 установок от 0,6 до 3,0 млн м³ Н<sub>2</sub>/сут. Образуется водород высокой чистоты — 99,99 %.
* '''Абсорбционное выделение жидкими растворителями''': Этот метод применяется редко, хотя водород получается высокой чистоты — 99,9 %.
* '''Концентрирование водорода на мембранах''': На лучших образцах метод позволяет получать водород чистотой 95—96 %, однако производительность таких установок невысока.
* '''Селективное поглощение водорода металлами''': Метод основан на способности сплавов [[лантан]]а с [[никель|никелем]], [[железо|железа]] с [[титан (элемент)|титаном]], [[цирконий|циркония]] с [[никель|никелем]] и других поглощать до 30 объёмов водорода.

=== Стоимость ===
Стоимость водорода при крупнооптовых поставках колеблется в диапазоне 2—7 [[USD]]/кг<ref>Аркадий Шварц. [http://www.vestnik.com/issues/2004/0915/win/shvartz.htm Снова о водороде] {{Wayback|url=http://www.vestnik.com/issues/2004/0915/win/shvartz.htm|date=20100930190829}}. [[Вестник online]] № 19(356) 15 сентября 2004.</ref>. В небольших количествах перевозится в стальных баллонах зелёного или тёмно-зелёного цвета.

== Физические свойства ==
[[Файл:NASA Hydrogen spectrum.jpg|400px|thumb|right|[[Эмиссионный спектр]] излучения атомов водорода на фоне сплошного спектра в видимой области]]
[[Файл:Emission spectrum-H.svg|400px|thumb|right|Эмиссионный спектр атомов водорода. Четыре видимые глазом спектральные линии [[Серия Бальмера|серии Бальмера]]]]
Водород — самый лёгкий газ: он легче воздуха в 14,37 раз. Поэтому, например, [[мыльный пузырь|мыльные пузыри]], наполненные водородом, на воздухе стремятся вверх<ref>[http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2353130b-7e4b-2a39-efd9-b7e70762877d/ Мыльные пузыри с водородом] {{Wayback|url=http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2353130b-7e4b-2a39-efd9-b7e70762877d/ |date=20140726084048 }} — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов.</ref>. Шары, наполненные водородом, также стремятся вверх. Водород использовался для воздухоплавания, но из-за взрывоопасности от водорода отказались в пользу гелия. Чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа, за счёт чего быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой [[теплопроводность]]ю среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в 7 раз выше теплопроводности воздуха.

Молекула водорода двухатомна — Н<sub>2</sub>. При нормальных условиях это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность {{num|0,08987|[[грамм|г]]/[[литр|л]]}} ([[Нормальные условия|н. у.]]), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания {{num|120,9{{e|6}}|[[Джоуль|Дж]]/[[килограмм|кг]]}}, [[Растворимость|малорастворим]] в воде — {{num|18,8|[[миллилитр|мл]]/[[литр|л]]}} при н.у. Растворимость водорода в воде возрастает с увеличением давления и снижается с увеличением температуры.

Водород хорошо растворим во многих металлах ([[Никель|Ni]], [[Платина|Pt]], [[Палладий|Pd]] и др.), особенно в палладии (850 объёмов H<sub>2</sub> на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; [[диффузия]] через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в [[Серебро|серебре]].

[[Файл:Phase diagram of hydrogen-ru.svg|thumb|right|[[Фазовая диаграмма]] водорода]]
[[Жидкий водород]] существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая ([[плотность]] при −253 °C {{num|0,0708|[[грамм|г]]/[[кубический сантиметр|см³]]}}) и текучая ([[вязкость]] при −253 °C {{num|13,8|[[пуаз|сП]]}}). Критические параметры водорода: температура −240,2 °C, давление {{num|12,8|атм}}, критическая плотность {{num|0,0312|г/см³}} и критический объём {{num|66,95—68,9|см³/моль}} ({{num|0,033|м³/кг}}). Указанными значениями критических параметров объясняются трудности при ожижении водорода.

В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н<sub>2</sub>, 0,21 % орто-Н<sub>2</sub>{{Переход|#ортоводород|3}}.

[[Твёрдый водород]], температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) — снегоподобная масса, кристаллы гексагональной [[сингония|сингонии]], [[пространственная группа]] P6/mmc, [[элементарная ячейка|параметры ячейки]] {{math|''a''}} = {{num|0,378|[[нанометр|нм]]}} и {{math|''c''}} = {{num|0,6167|нм}}.

=== Металлический водород ===
{{main|Металлический водород}}

В [[1935 год]]у Уингер и Хантингтон высказали предположение о том, что при давлении свыше 250 тысяч [[Атмосфера (единица измерения)|атм]] водород может перейти в [[Металлический водород|металлическое состояние]]. Получение этого вещества в устойчивом состоянии открывало очень заманчивые перспективы его применения — ведь это был бы сверхлёгкий металл, компонент лёгкого и энергоёмкого ракетного топлива. В 2014 году было установлено, что при давлении порядка {{nobr|1,5—2,0 миллионов атмосфер}} водород начинает поглощать [[инфракрасное излучение]], а это означает, что электронные оболочки молекул водорода [[Химическая поляризация ядер|поляризуются]]. Возможно, при ещё более высоких давлениях водород превращается в [[металл]]<ref>{{книга|заглавие=Неорганическая химия. Том 2. Химия непереходных элементов|ответственный=под ред. акад. [[Третьяков, Юрий Дмитриевич|Ю. Д. Третьякова]]|год=2004|место=Москва|издательство=Академия|страниц=368|isbn=5-7695-1436-1}}</ref>. В 2017 году появилось сообщение о возможном экспериментальном наблюдении перехода водорода в металлическое состояние под высоким давлением<ref>{{cite doi|10.1126/science.aal1579}}</ref><ref name="NKJ201801">{{статья |автор=Алексей Понятов |заглавие=Десять крупнейших событий 2017 года в физике и астрономии. Стабильный металлический водород |издание=[[Наука и жизнь]] |год=2018 |номер=1 |страницы=9 |язык=ru |ссылка=https://www.nkj.ru/archive/articles/32966/ |archivedate=2018-01-12 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20180112162149/https://www.nkj.ru/archive/articles/32966/ }}</ref>.

=== Спиновые изомеры ===
[[Файл:Spinisomers of molecular hydrogen.svg|thumb|Спиновые изомеры молекулярного водорода]]
[[Файл:Concentration p-H2.svg|thumb|Равновесная мольная концентрация параводорода в смеси в зависимости от температуры]]
{{якорь|ортоводород}}{{якорь|параводород}}
Молекулярный водород существует в двух спиновых формах (модификациях): '''''ортоводород''''' и '''''параводород'''''.
Модификации немного различаются по физическим свойствам, оптическим спектрам, также по характеристикам рассеивания нейтронов. В молекуле ортоводорода {{nobr|''o''-H<sub>2</sub>}} (англ. {{nobr|''о''-H<sub>2</sub>}}) ([[температура плавления|т. пл.]] {{nobr|−259,10 °C,}} [[температура кипения|т. кип.]] {{nobr|−252,56 °C)}} [[спин]]ы ядер параллельны, а у параводорода {{nobr|''п''-H<sub>2</sub>}} (англ. {{nobr|''p''-H<sub>2</sub>}}) (т. пл. {{nobr|−259,32 °C,}} т. кип. {{nobr|−252,89 °C)}} — противоположны друг другу (антипараллельны). Равновесная смесь {{nobr|''o''-H<sub>2</sub>}} и {{nobr|''п''-H<sub>2</sub>}} при заданной температуре называется ''равновесным водородом {{nobr|''р''-H<sub>2</sub>}}'' (англ. {{nobr|''е''-H<sub>2</sub>}}), а смесь 75 % орто-водорода и 25 % пара-водорода называется нормальным водородом {{nobr|''н''-H<sub>2</sub>}} (англ. {{nobr|''n''-H<sub>2</sub>}}).

о-<chem>H2 -></chem>п-<chem>H2 + 1418</chem> кДж

Разделить спиновые изомеры водорода можно [[Адсорбция|адсорбцией]] на активном угле при температуре [[Жидкий азот|жидкого азота]]. При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону параводорода, так как энергия пара-молекулы немного ниже энергии орто-молекулы. При {{nobr|80 К}} соотношение модификаций приблизительно 1:1. Десорбированный с угля параводород при нагревании превращается в ортоводород с образованием равновесной смеси. При комнатной температуре равновесна смесь ортоводорода и параводорода в отношении около 75:25<ref>{{Cite web |url=http://nuclphys.sinp.msu.ru/UFN/r353c.pdf |title=''Фаркаш Л.'' Орто- и параводород. [[Успехи физических наук]], т. 15, вып. 3. 1935 г. |lang=ru|access-date=2024-12-07|url-status=live|archive-date=2018-09-22 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180922175226/http://nuclphys.sinp.msu.ru/UFN/r353c.pdf }}</ref>. Без катализатора взаимное превращение происходит относительно медленно, что даёт возможность изучить свойства обеих модификаций. В условиях разреженной межзвёздной среды характерное время перехода в равновесную смесь очень велико, вплоть до космологических.

== Изотопы ==
{{main|Изотопы водорода}}
[[Файл:Vapor Pressure of Hydrogen Isotopes-ru.svg|thumb|right|Термодинамическое состояние насыщенного пара водорода с различным изотопным составом]]
Наиболее известны три [[изотоп]]а водорода: [[протий]] <sup>1</sup>H ([[атомное ядро]] — [[протон]]), [[дейтерий]] <sup>2</sup>Н (ядро состоит из одного [[протон]]а и одного [[нейтрон]]а) и [[тритий]] <sup>3</sup>Н (ядро состоит из одного протона и двух нейтронов). Эти изотопы имеют собственные химические символы: протий — H, дейтерий — D, тритий — T.

Протий и дейтерий стабильны. Содержание этих изотопов в природном водороде составляет 99,9885 ± 0,0070 % и 0,0115 ± 0,0070 % соответственно<ref name="Nubase2003">{{Справочник:Nubase2003}}</ref>. Оно может незначительно меняться в зависимости от источника и способа получения водорода. Тритий нестабилен, претерпевает [[бета-распад]] с [[период полураспада|периодом]] {{nobr|12,32 года}}, превращаясь в стабильный [[гелий-3]]<ref name="Nubase2003"/>. Тритий встречается в природе в следовых количествах, образуясь главным образом при взаимодействии [[Космические лучи|космических лучей]] со стабильными ядрами, при захвате дейтерием тепловых [[нейтрон]]ов и при взаимодействии природного изотопа [[литий-6|лития-6]] с нейтронами, порождёнными [[космические лучи|космическими лучами]].

Искусственно получены также тяжёлые радиоактивные изотопы водорода с [[массовое число|массовыми числами]] 4—7 и периодами полураспада 10<sup>−21</sup>—10<sup>−23</sup> с<ref name="Nubase2003"/>.

Природный молекулярный водород состоит из молекул H<sub>2</sub> и HD ([[дейтероводород]]) в соотношении 3200:1. Содержание в нём молекул из чистого дейтерия D<sub>2</sub> ещё меньше, отношение концентраций HD и D<sub>2</sub> составляет примерно 6400:1.

Из всех изотопов химических элементов физические свойства изотопов водорода отличаются друг от друга наиболее сильно. Это связано с наибольшим относительным изменением масс атомов<ref>''Züttel A., Borgschulte A., Schlapbach L.'' Hydrogen as a Future Energy Carrier. — Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2008. — ISBN 978-3-527-30817-0.</ref>.
: {| class="standard"
 !rowspan=2|
 !rowspan=2| Температура<br> плавления,<br>K
         !rowspan=2| Температура<br> кипения,<br>K
                           !colspan=2| Тройная<br> точка
                                   !colspan=2| Критическая<br> точка
                                                    !colspan=2| Плотность,<br>кг/м³
 |-
                  ! ''T'', K !! ''P'', кПа
                                   ! ''T'', K !! ''P'', МПа
                                                    ! жидкий !! газ
 |-
 ! H<sub>2</sub> 
 | 13,96 || 20,39 || 13,96 || 7,3  || 32,98 || 1,31 || 70,811 || 1,316
 |-
 ! HD 
 | 16,65 || 22,13 || 16,6  || 12,8 || 35,91 || 1,48 || 114,0  || 1,802
 |-
 ! HT 
 |       || 22,92 || 17,63 || 17,7 || 37,13 || 1,57 || 158,62 || 2,31
 |-
 ! D<sub>2</sub> 
 | 18,65 || 23,67 || 18,73 || 17,1 || 38,35 || 1,67 || 162,50 || 2,23
 |-
 ! DT 
 |       || 24.38 || 19,71 || 19,4 || 39,42 || 1,77 || 211,54 || 2,694
 |-
 ! T<sub>2</sub> 
 | 20,63 || 25,04 || 20,62 || 21,6 || 40,44 || 1,85 || 260,17 || 3,136
 |}

Молекулы чистых протия, дейтерия и трития могут существовать в двух [[Аллотропия|аллотропных]] модификациях (отличающихся взаимной ориентацией [[спин]]ов ядер) — орто- и параводород: ''o''-D<sub>2</sub>, ''p''-D<sub>2</sub>, ''o''-T<sub>2</sub>, ''p''-T<sub>2</sub>. Молекулы водорода с другим изотопным составом (HD, HT, DT) не имеют орто- и парамодификаций.

=== Свойства изотопов ===
Свойства изотопов водорода представлены в таблице<ref name="Nubase2003" /><ref>{{Справочник:AME2003}}</ref>.
<center>
{| class="wikitable" style="text-align:center;"
|-
!Изотоп
! Z
! N
! Масса, а. е. м.
! Период полураспада
!Спин
! Содержание в природе, %
! colspan=2 | Тип и энергия распада
|-
| <sup>1</sup>H
| 1
| 0
| 1,007 825 032 07(10)
| стабилен
| {{Frac|1|2}}<sup>+</sup>
| 99,9885(70)
| colspan=2 |
|-
|  <sup><nowiki>2</nowiki></sup>H
| 1
| 1
| 2,014 101 777 8(4)
| стабилен
| 1<sup>+</sup>
| 0,0115(70)
| colspan=2 |
|-
|  <sup><nowiki>3</nowiki></sup>H
| 1
| 2
| 3,016 049 277 7(25)
| 12,32(2) года
| {{Frac|1|2}}<sup>+</sup>
|
| β<sup>−</sup> || 18,591(1) кэВ
|-
|  <sup>4</sup>H
| 1
| 3
| 4,027 81(11)
| 1,39(10){{e|−22}} с
| 2<sup>−</sup>
|
| -n || 23,48(10) МэВ
|-
|  <sup>5</sup>H
| 1
| 4
| 5,035 31(11)
| более 9,1{{e|−22}} с
| ({{Frac|1|2}}<sup>+</sup>)
|
| -nn || 21,51(11) МэВ
|-
|  <sup>6</sup>H
| 1
| 5
| 6,044 94(28)
| 2,90(70){{e|−22}} с
| 2<sup>−</sup>
|
| −3n || 24,27(26) МэВ
|-
|  <sup>7</sup>H
| 1
| 6
| 7,052 75(108)
| 2,3(6){{e|−23}} с
| {{Frac|1|2}}<sup>+</sup>
|
| -nn || 23,03(101) МэВ
|}
</center>
В круглых скобках приведено среднеквадратическое отклонение значения в единицах последнего разряда соответствующего числа.

Свойства [[Атомное ядро|ядра]] <sup>1</sup>H позволяют широко использовать [[Ядерный магнитный резонанс|ЯМР]]-[[Спектроскопия|спектроскопию]] в анализе органических веществ.

== Химические свойства ==
[[Файл:Диссоциация Н2.svg|200px|thumb|right|Доля диссоциировавших молекул водорода при атмосферном давлении в зависимости от температуры]]
Молекулы водорода достаточно прочны, и для того, чтобы водород мог вступить в реакцию, должна быть затрачена большая энергия:

:: <chem>H2 -> 2H - 432 \text{кДж}</chem>

Поэтому окислительная способность водорода проявляется в реакциях с активными металлами, как правило, при повышенных температуре и давлении. При обычных температурах водород реагирует только с очень активными металлами, например, с [[кальций|кальцием]], образуя [[гидрид кальция]]:

:: <chem>Ca + H2 -> CaH2</chem>

и с единственным неметаллом — [[фтор]]ом, образуя [[фтороводород]]:

:: <chem>H2 + F2 -> 2HF</chem>

С большинством же металлов и [[неметалл]]ов водород реагирует при повышенной температуре: 

2H<sub>2</sub> + O<sub>2</sub> = 2H<sub>2</sub>O

или при другом воздействии, например, при освещении:

:: <chem>H2 + Cl2 -> 2HCl</chem>

Записанное уравнение отражает [[Окислительно-восстановительные реакции|восстановительные свойства]] водорода.

:: <chem>CuO + H2 -> Cu + H2O</chem>

С [[галоген]]ами образует [[галогеноводороды]]:

:: <chem>H2 + F2 -> 2HF</chem>, реакция протекает со взрывом в темноте и при любой температуре,
:: 
:: <chem>H2 + Cl2 -> 2HCl</chem>, реакция протекает со взрывом, только на свету.

С сажей взаимодействует при сильном нагревании:

:: <chem>C + 2H2 -> CH4</chem>

=== Взаимодействие со щелочными и щёлочноземельными металлами ===
При взаимодействии с активными [[металл]]ами водород образует гидриды:
:: <chem>2Na + H2 -> 2NaH</chem>
:: 
<chem>Ca + H2 -> CaH2</chem>
:: <chem>Mg + H2 -> MgH2</chem>

'''''[[Гидриды]]''''' — солеобразные, твёрдые вещества, легко гидролизуются

:: <chem>CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2 ^</chem>

=== Взаимодействие с оксидами металлов ===
[[Оксид]]ы [[металлы|металлов]] (как правило, [[d-элемент]]ов) восстанавливаются до металлов:

:: <chem>Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O</chem>
:: 
:: <chem>WO3 + 3H2 -> W + 3H2O</chem>

=== Гидрирование органических соединений ===
Молекулярный водород широко применяется в [[Органический синтез|органическом синтезе]] для восстановления органических соединений. Эти процессы называют '''''реакциями гидрирования'''''. Эти реакции проводят в присутствии [[катализатор]]а при повышенных давлении и температуре. Катализатор может быть как гомогенным (напр., [[Катализатор Уилкинсона]]), так и гетерогенным (напр., [[никель Ренея]], палладий на угле).

Так, в частности, при каталитическом гидрировании ненасыщенных соединений, таких как [[алкены]] и [[алкины]], образуются насыщенные соединения — [[алканы]].

: <chem>R - CH = CH - R' + H2 -> R - CH2 - CH2 - R'</chem>

== Геохимия водорода ==
Свободный водород H<sub>2</sub> относительно редко встречается в земных газах, но в виде [[вода|воды]] он принимает исключительно важное участие в геохимических процессах. Известно содержание водорода в составе вулканических газов, истечение некоторых количеств водорода вдоль разломов в зонах рифтогенеза, выделение этого газа в некоторых угольных месторождениях<ref name="ReferenceA">''Портнов Александр.'' [http://www.promved.ru/articles/article.phtml?id=2015&nomer=67 Вулканы — месторождения водорода.] {{Wayback|url=http://www.promved.ru/articles/article.phtml?id=2015&nomer=67 |date=20130606142711 }} / Промышленные ведомости, № 10—12, октябрь—декабрь 2010.</ref><ref>''Гресов А. И., [[Обжиров, Анатолий Иванович|Обжиров А. И.]], Яцук А. В.'' К вопросу водородоносности угольных бассейнов Дальнего востока/ Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2010, № 1, Выпуск 15. С. 19—32.</ref>.

В состав [[минерал]]ов водород может входить в виде иона [[Аммоний|аммония]], [[гидроксил]]-иона и [[Вода|воды]].

В атмосфере молекулярный водород непрерывно образуется в результате разложения формальдегида, образующегося в цепочке окисления метана или другой органики, солнечным излучением (31—67 [[Гигатонна|гигатонн]]/год), неполного сгорания различных топлив и биомасс (по 5—25 гигатонн/год), в процессе [[Азотфиксация|фиксации азота]] микроорганизмами из воздуха (3—22 гигатонн/год)<ref>http://www.atmos-chem-phys.net/11/3375/2011/acp-11-3375-2011.pdf {{Wayback|url=http://www.atmos-chem-phys.net/11/3375/2011/acp-11-3375-2011.pdf |date=20130521144819 }} A new estimation of the recent tropospheric molecular hydrogen budget using atmospheric observations and variational inversion] [[doi:10.5194/acp-11-3375-2011]], 2011 «The main sources of H2 are photochemical production by the transformation of formaldehyde (HCHO) in the atmosphere and incomplete combustion processes. Photolysis of HCHO, a product in the oxidation chain of methane and other volatile organic compounds (VOCs) accounts for 31 to 77 Tg yr−1 and represents half of the total H2 source. Fossil fuel and biomass burning emissions, two incomplete combustion sources, account for similar shares of the global H2 budget (5−25 Tg yr−1). H2 emissions (3−22 Tg yr−1) originating from nitrogen fixation in the continental and marine biosphere complete the sources. H2 oxidation by free hydroxyl radicals (OH) and enzymatic H2 destruction in soils must balance these sources because tropospheric H2 does not show a significant long term trend (Grant et al., 2010)»</ref><ref>[https://books.google.ru/books?id=bG1qyjZ_HmUC&pg=PA207&lpg=PA207&dq=hydrogen+tg Chemistry of the Natural Atmosphere] {{Wayback|url=https://books.google.ru/books?id=bG1qyjZ_HmUC&pg=PA207&lpg=PA207&dq=hydrogen+tg |date=20171210015826 }} pages 207—201, table 4.14</ref><ref>[http://www.geos.ed.ac.uk/~dstevens/publications/derwent_ijnhpa06.pdf Global environmental impacts of the hydrogen economy] {{Wayback|url=http://www.geos.ed.ac.uk/~dstevens/publications/derwent_ijnhpa06.pdf |date=20141205052158 }} page 61 table 1</ref>.

Имея малую массу, молекулы водорода в составе воздуха обладают высокой тепловой скоростью (она близка ко второй космической скорости) и, попадая в верхние слои атмосферы, могут навсегда улететь в космическое пространство (см. [[Диссипация атмосфер планет]]). Объёмы потерь оцениваются в {{nobr|3 кг}} в секунду<ref>David C. Catling and Kevin J. Zahnle, [http://academic.evergreen.edu/z/zita/articles/SciAm/Sustainability/EarthAirLeak2009.pdf The Planetary Air Leak. As Earth’s atmosphere slowly trickles away into space, will our planet come to look like Venus?] {{Wayback|url=http://academic.evergreen.edu/z/zita/articles/SciAm/Sustainability/EarthAirLeak2009.pdf |date=20140202140042 }} //SCIENTIFIC AMERICAN, May 2009</ref><ref>{{книга|автор=Ferronsky V. I., Denisik S. A., Ferronsky S. V.|часть=Chapter 8. Global Dynamics of the Earth|заглавие=Jacobi Dynamics: Many-Body Problem in Integral Characteristics. — (Astrophysics and Space Science Library. Vol. 130)|оригинал= |ссылка=https://books.google.com/books?id=7cBTwb9PETsC&pg=PA296|издание=|ответственный=|место=|издательство=Springer Science & Business Media|год=1986|том=|pages=296|страниц=|isbn=9027724180, 9789027724182|тираж=}}</ref>.

== Меры предосторожности ==
[[Файл:Hazard FF.svg|left|80px]]
Водород при смеси с [[воздух]]ом образует взрывоопасную смесь — так называемый [[гремучий газ]]. Наибольшую взрывоопасность этот газ имеет при объёмном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и [[воздух]]а приближённо 2:5, так как в воздухе [[кислород]]а содержится примерно 21 %. Пределы взрываемости: с воздухом — 4-75 об. %, с кислородом — 4,1-96 об. %<ref>{{Cite web |url=https://docs.cntd.ru/document/1200005018/titles/7DE0K8 |title=ГОСТ 3022-80 Водород технический. Технические условия (с Изменениями N 1, 2), подраздел 2.1. |access-date=2024-05-12 |archive-date=2024-05-12 |archive-url=https://web.archive.org/web/20240512213256/https://docs.cntd.ru/document/1200005018/titles/7DE0K8 |url-status=live }}</ref>. Также водород [[пожар]]оопасен. [[Жидкий водород]] при попадании на [[кожа|кожу]] может вызвать сильное [[обморожение]].

== Применение ==
Водород сегодня применяется во многих областях.
Структура мирового потребления водорода представлена в следующей таблице
{| class="wikitable"
|+Структура мирового потребления водорода по данным [[Linde]] (2007){{Ref-en}}<ref>{{Cite web|url=http://www.igem.org.uk/media/232929/Hydrogen-Report-Complete-web.pdf|title=Hydrogen – Untapped Energy?|author=Olu Ajayi-Oyakhire|website=Institution of Gas Engineers and Managers|date=2012|publisher=Institution of Gas Engineers and Managers|accessdate=2018-03-24|archiveurl=https://web.archive.org/web/20180417183337/http://www.igem.org.uk/media/232929/Hydrogen-Report-Complete-web.pdf|archivedate=2018-04-17|deadlink=yes}}</ref>
!Применение
!Доля
|-
|Производство аммиака
|54 %
|-
|Нефтепереработка (гидрогенизация ненасыщенных углеводородов и гидросульфирование) и синтез метанола
|35 %
|-
|Производство полупроводников
|6 %
|-
|Металлургия и стекольная промышленность
|3 %
|-
|Пищевая промышленность
|2 %
|}

=== Химическая промышленность ===
[[Химическая промышленность]] — это крупнейший потребитель водорода. Более 50 % мирового выпуска водорода идёт на производство [[аммиак]]а. Ещё около 8 % используется для производства [[метанол]]а<ref name=":1" />. Из аммиака производят пластмассы, удобрения, взрывчатые вещества и прочее. Метанол является основой для производства некоторых пластмасс.

=== Топливно-энергетический комплекс ===
В [[Переработка нефти|нефтепереработке]] около 37 % мирового выпуска водорода используется в процессах [[гидрокрекинг]]а и [[Гидроочистка|гидроочистки]], способствуя увеличению глубины переработки сырой нефти и повышению качества конечных продуктов<ref name=":1">{{Книга|автор=Р. В. Радченко, А. С. Мокрушин, В. В. Тюльпа|заглавие=Водород в энергетике|ответственный=|издание=|место=Екатеринбург|издательство=Издательство Уральского университета|год=2014|страницы=24|страниц=229|isbn=978-5-7996-1316-7|isbn2=}}</ref>.

Водород используют и в качестве [[Ракетное топливо|ракетного топлива]]. Ввиду крайне узкого диапазона температур (менее 7 кельвинов), при котором водород остаётся жидкостью, на практике чаще используется смесь [[Жидкий водород|жидкой]] и твёрдой фаз.

В водородно-кислородных [[Топливный элемент|топливных элементах]] используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую.

==== Транспорт ====
Водород используется в качестве топлива для серийно выпускаемых автомобилей на [[Водородные топливные элементы|Водородных топливных элементах]]: [[Toyota Mirai]], [[Hyundai Nexo]]. Американская компания<ref>[https://nikolamotor.com/badger Nikola] {{Wayback|url=https://nikolamotor.com/badger |date=20200213030257 }}</ref> представила линейку коммерческих автомобилей на водороде, а также пикап Nikola Badger с запасом хода 960 км<ref>{{Cite web|url=https://nikolamotor.com/badger|title=Nikola Badger|author=|website=|date=|publisher=|access-date=2020-02-14|archive-date=2020-02-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20200213030257/https://nikolamotor.com/badger|deadlink=no}}</ref>.

Компания [[Alstom]] в 2018 году запустила в Германии первый коммерческий поезд на топливных элементах Coradia iLint, способный проходить 1000 км на одном резервуаре с водородом. Поезда совершают 100-километровые рейсы со скоростью до 140 километров в час<ref>{{Cite web|url=https://www.youtube.com/watch?v=6whJ56LmlFI|title=Первый водородный поезд в Германии|author=|website=|date=|publisher=|access-date=2020-02-14|archive-date=2020-01-24|archive-url=https://web.archive.org/web/20200124150507/https://www.youtube.com/watch?v=6whJ56LmlFI|deadlink=no}}</ref>.

==== Электроэнергетика ====
{{главная|Водородная энергетика}}
В [[Электроэнергетика|электроэнергетике]] водород применяется для охлаждения мощных [[Генератор переменного тока|электрических генераторов]]<ref>{{Cite web |url=http://principact.ru/content/view/96/108/1/3/ |title=Принцип действия и конструкция синхронных машин |access-date=2014-06-09 |archive-date=2014-09-13 |archive-url=https://web.archive.org/web/20140913114640/http://principact.ru/content/view/96/108/1/3/ |deadlink=no }}</ref>.

=== [[Пищевая промышленность|Пищевая]] и [[Косметическая химия|косметическая]] промышленность ===
При производстве [[саломас]]а (твёрдый жир, производимый из [[Растительное масло|растительных масел]]) используется около 2 % мирового выпуска водорода. Саломас является основой для производства [[маргарин]]а, косметических средств, мыла. Водород зарегистрирован в качестве [[Пищевые добавки|пищевой добавки]] под номером [[Список пищевых добавок E900 — E999|E949]].

=== Лабораторное ===
Водород используется в [[Химия|химических]] [[лаборатория]]х в качестве газа-носителя в [[Газовая хроматография|газовой хроматографии]]. Такие лаборатории есть на многих предприятиях в пищевой, парфюмерной, металлургической и химической промышленности. Несмотря на горючесть водорода, его использование в такой роли считается достаточно безопасным, поскольку водород используется в незначительных количествах. Эффективность водорода как газа-носителя при этом лучше, чем у гелия, при существенно более низкой стоимости<ref>{{Cite web|url=http://www.peakscientific.com/articles/helium-where-its-at/|title=Helium - what is the current cost to labs?|publisher=www.peakscientific.com|accessdate=2015-11-17|archive-date=2015-11-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20151118112446/http://www.peakscientific.com/articles/helium-where-its-at/|deadlink=no}}</ref>.

=== Метеорология ===
Водород используется в [[Метеорология|метеорологии]] для заполнения оболочек [[метеозонд]]ов. Водород в этом качестве имеет преимущество перед гелием, так как он дешевле. Ещё более существенно, что водород вырабатывается прямо на [[Метеостанция|метеостанции]] с помощью простого химического генератора или с помощью электролиза воды. Гелий же должен доставляться на метеостанцию в баллонах, что может быть затруднительно для удалённых мест<ref>{{Cite web|url=http://ipk.meteorf.ru/images/stories/literatura/rd/52.11.650_2003.pdf|title=Наставление гидрометеорологическим постам и станциям. Выпуск 4.|author=А.А. Иванов (руководитель разработки)|website=Росгидромет|date=2003-07-16|publisher=Росгидромет|access-date=2018-03-24|archive-date=2021-06-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20210603053311/http://ipk.meteorf.ru/images/stories/literatura/rd/52.11.650_2003.pdf|deadlink=no}}</ref>.

=== Авиационная промышленность ===
{{seealso|Авиационная промышленность}}
В настоящее время водород в авиации не используется. Когда-то [[Дирижабль|дирижабли]] и [[Шарльер|воздушные шары]] наполняли водородом. Но в 30-х гг. XX в. произошло несколько [[Катастрофы дирижаблей|катастроф]], в ходе которых дирижабли взрывались и сгорали. В наше время дирижабли наполняют гелием, несмотря на его существенно более высокую стоимость.

=== Прочее ===
[[Атомарный водород]] используется для [[Атомно-водородная сварка|атомно-водородной сварки]]. Высокая теплопроводность водорода используется для заполнения сфер [[гирокомпас]]ов и стеклянных колб [[Филаментная лампа|филаментных]] [[Светодиодная лампа|LED-лампочек]].

== См. также ==
* [[Антиводород]]
* [[Атом водорода]]
* [[Дейтрон]]
* [[Гидрид-ион]]
* [[Дигидрид-катион]]
* [[Ион гидрида гелия]]

== Примечания ==
'''Комментарии'''
{{примечания|group="комм"}}

'''Источники'''
{{примечания}}

== Литература ==
* ''Дигонский С. В., Тен В. В.'' Неизвестный водород. — СПб: Наука, 2006. ISBN 5-02-025114-3.
* ''Кузьменко Н. Е., Ерёмин В. В., Попков В. А.'' Начала химии. Современный курс для поступающих в вузы: Учебное пособие для вузов. — М.: Издательство «Экзамен», 2005.
* {{статья|автор =Фёдоров П. И.|заглавие =Тройная точка|ссылка = |язык =ru|издание =[[Химическая энциклопедия]]|издательство =[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Большая Российская энциклопедия]]|год =1998|том =5: Триптофан — Ятрохимия|номер = |страницы =12|doi = |ref =''Фёдоров П. И.'', Тройная точка}}
* {{статья|автор =Хазанова Н. Е.|заглавие =Критическое состояние|ссылка = |язык =ru|издание =[[Химическая энциклопедия]]|издательство =[[Большая Российская энциклопедия (издательство)|Советская энциклопедия]]|год =1990|том =2: Даф — Мед|номер = |страницы =541—543|doi = |ref =''Хазанова Н. Е.'', Критическое состояние}}
* {{книга |заглавие=Chart of the Nuclides |издание=17th |издательство=Knolls Atomic Power Laboratory |ссылка=http://www.nuclidechart.com/ |isbn=978-0-9843653-0-2 |год=2010 }}
* {{книга |заглавие=The Chemical Elements |ссылка=https://archive.org/details/chemicalelements00newt |издательство={{Нп3|Grolier|Franklin Watts|en|Grolier}} |место=New York |isbn=978-0-531-12501-4 |ref=Newton |автор=Newton, David E. |год=1994 }}
* {{книга |заглавие=Hydrogen: The Essential Element |ссылка=https://archive.org/details/hydrogenessentia0000rigd |издательство=[[Издательство Гарвардского университета|Harvard University Press]] |место=Cambridge, Massachusetts |isbn=978-0-531-12501-4 |ref=Rigden |автор=Rigden, John S. |год=2002 }}
* {{книга |заглавие=The Hype about Hydrogen, Fact and Fiction in the Race to Save the Climate |издательство={{Нп3|Island Press}} |isbn=978-1-55963-703-9 |язык=en |автор=Romm, Joseph, J. |год=2004}}
* {{книга |заглавие=The Periodic System, Its Story and Its Significance |ссылка=https://archive.org/details/periodictableits0000scer |издательство=[[Издательство Оксфордского университета|Oxford University Press]] |место=New York |isbn=978-0-19-530573-9 |ref=Scerri |язык=en |автор=Scerri, Eric |год=2007}}

== Ссылки ==
{{Навигация
|Портал = Химия
|Викисловарь = Водород
|Викицитатник = Водород
}}
* [http://www.periodicvideos.com/videos/001.htm Hydrogen] {{Wayback|url=http://www.periodicvideos.com/videos/001.htm |date=20160110140424 }} at ''The Periodic Table of Videos'' ([[University of Nottingham]])
* {{статья |заглавие=New Trends in Reforming Technologies: from Hydrogen Industrial Plants to Multifuel Microreformers |издание=Catalysis Reviews |том=47 |страницы=491—588 |doi=10.1080/01614940500364958 |номер=4 |язык=en |тип=journal |автор=Ferreira-Aparicio, P.; Benito, M. J.; Sanz, J. L. |год=2005}}

{{ВС}}
{{Периодическая система элементов}}

[[Категория:Водород|*]]
[[Категория:Восстановители]]
[[Категория:Топливо]]
[[Категория:Неметаллы]]
[[Категория:Пищевые добавки]]
[[Категория:Химические элементы]]
[[Категория:Сигнальные молекулы газообразных веществ]]