Водород
Водород (лат. hydrogenium = греч. ὕδωρ — вода + γεννάω — рождаю) — самый легкий химический элемент, при обычных условиях — газ без цвета, запаха и вкуса. В соединении с кислородом образует воду.
Водород — самый распространенный элемент Вселенной, входит в состав всего живого и небесных тел (73% массы Солнца).
Степени окисления
Проявляет степени окисления: -1, 0, +1.
Получение
В промышленности водород получают различными методами:
- Конверсия с водяным паром при t = 1000 °C
Методом газификации угля, торфа, сланца
Электролизом водных растворов щелочей
Каталитическим окислением кислородом (неполное окисление)
Лабораторные методы традиционно отличаются от промышленных своей простотой. В лаборатории водород получают:
- Вытеснением водорода из кислот
Взаимодействием активных металлов с водой
Реакцией цинка или алюминия с раствором щелочи
Химические свойства
В реакциях водород проявляет себя как восстановитель и окислитель. Как восстановитель реагирует с элементами, электроотрицательность которых выше, чем у водорода:
Как восстановитель реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой, оксидами металлов. При комнатной температуре из перечисленных реакция идет только со фтором.
H2 + F2 → HF (со взрывом в темноте)
H2 + Cl2 → (t) HCl (со взрывом только на свету)
Na + H2 → NaH (гидрид натрия)
Химические свойства:
- Реакция с металлами
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из воды.
Реакции с основными и кислотными оксидами
Реагирует с основными оксидами — с образованием оснований (реакция идет, если основание растворимо), и с кислотными оксидами — с образованием соответствующих кислот. Не забывайте сохранять степени окисления!
Отмечу здесь реакцию двойного гидролиза, которая заключается в гидролизе одной соли по катиону (CrBr3), а другой — по аниону (Na2CO3).
Реакция с гидридами активных металлов
Реакции с C, CO, CH4
Cl2 + H2O → HCl + HClO (соляная и хлорноватистая кислоты — без нагревания)
Cl2 + H2O → HCl + HClO3 (соляная и хлорноватая кислоты — при нагревании)
Кристаллогидраты
Кристаллогидраты — кристаллические соединения, содержащие молекулы воды как самостоятельные структурные единицы. Вода, входящая в состав кристаллогидратов, называется кристаллической. Примеры: CaSO4*2H2O, Na2SO4*10H2O.
При нагревании кристаллогидраты теряют воду. Одним из наиболее известных кристаллогидратов является медный купорос: CuSO4*5H2O. Медный купорос имеет характерный голубой цвет, а безводный сульфат меди — белый.
В задачах бывает дана масса медного купороса. Надо помнить о том, что часто в реакции не участвует кристаллическая вода. В таком случае следует вычесть кристаллизационную воду и найти массу безводного сульфата калия.
Пероксид водорода
Представляет собой бесцветную жидкость с металлическим вкусом. Концентрированные растворы пероксида водорода взрывоопасны.
Получают пероксид водорода в реакции с пероксидами и супероксидами металлов.
В разбавленных растворах пероксид водорода легко разлагается:
Также перекись проявляет окислительные свойства:
Перекисью водорода обрабатывают раневую поверхность. Выделяющийся при разложении атомарный кислород разрушает бактериальные клетки, предотвращая осложнение в виде бактериальной инфекции.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Часто задаваемые вопросы
О ВОДОРОДНОЙ ВОДЕ
Водородная вода или вода, обогащенная водородом, это обычная питьевая вода, которая содержит высокую концентрацию газообразного водорода (H2). Н2 находясь в воде не прикрепляется к молекулам воды Н2О и полностью улетучивается через 1-1,5 часа. Вода в нашем случае является всего лишь средством доставки газа Н2.
Молекула воды Н2О состоит из двух атомов водорода, которые химически связаны с одним атомом кислорода. Водород, находящийся в Н2О имеет другое значение для организма в отличии от молекулы Н2.
Молекула водорода(Н2) — это газ, который состоит из двух связанных между собой атомов водорода. Находясь в воде газ Н2 не связывается с водой Н2О и через определенное время полностью улетучивается т.к. это самый легкий газ во вселенной. Н2 + Н2О = Н2 + Н2О.
Н2 имеет огромное влияние на восстановление клеток в процессе окислительных реакций в организме человека.
Нет! Водородный показатель рН отвечает за кислотно-щелочной баланс и показывает содержание положительно заряженных ионов Н+, где отсутствует электрон. Чем выше концентрация Н+ тем более кислая среда, чем меньше содержания Н+ тем щелочнее среда.
Концентрация Н2 показывает содержание именно газообразного водорода и практически не влияет на щелочность жидкости. Высокая концентрация Н2 более 0,8 мг/л имеет терапевтический эффект, который доказан многими клиническими исследованиями
Ранее на Н2 не обращали внимания из-за сложности доставки внутрь организма. Однако содержание этого газа обнаружили в воде после электролиза. После нескольких исследований оказалось, что Н2 имеет отличные раскислительные функции, а размеры с легкостью позволяют проникать через мембраны клеток.
Кроме прямого влияния на свободные радикалы Н2 показал косвенное снижение окислительного стресса стимулируя антиоксидантные ферменты организма.
Важным открытием было обнаружено свойство Н2 выборочно снижать только самые агрессивные виды свободных радикалов гидроксильный (•ОН) и пероксинитрит (ONOO−), так при взаимодействии с гидроксильным радикалом одна молекула Н2 нейтрализовала две молекулы гидроксильного радикала (•ОН). 2(•ОН) + H2 = 2H2O
Водород абсолютно безвреден и не имеет ограничений по объемы потребления. Н2 вырабатывает нашим организмом для защиты от токсинов. В здоровом организме он находится в больших количествах в печени и кишечнике, где вырабатывается бактериями. С 2007 года по 2018 год было опубликовано более 600 исследований и ни одно не показало побочного влияния Н2. В любом случае эта информация будет изучаться подробнее.
Свободные радикалы – это активные формы кислорода (АФК) которые отвечают за окислительные реакции в организме. Образуются АФК по разным причинам: вредная экология, неправильное питание, радиация, УФ лучи, вредные привычки и т.д. При нарушении баланса окислитено-восстановительных реакций в сторону окисления начинается окислительный стресс — АЦИДОЗ.
Ученые доказали, что из-за сильного окислительного стресса, вызванного свободными радикалами, возникает более 80 видов заболеваний, таких как онкологические, сердечно-сосудистые, метаболические, дегенеративные, воспалительные и другие.
Действительно, АФК имеют огромное влияние на жизнедеятельность человека. Без них организму не справиться с микробами, грибками, вредными микроорганизмами. Процесс пищеварения также нуждается в АФК для расщепления пищи при окислении. Не сильно активные виды АФК (супероксидный, перекись водорода) нужны для различных метаболических процессов, в роли сигнальных молекул и стимуляции ферментов. Поэтому не все свободные радикалы вредные для организма.
Но есть очень вредные формы кислорода, которые не приносят пользы, а только вредят организму, окисляя клетки и ткани. Самыми агрессивными (цитотоксические) считаются гидроксильный (•ОН) и пероксинитрит (ONOO−). Именно они вызывают окислительный стресс в случае чрезмерного количества.
Поэтому самое важное для снижения окислительного стресса, нейтрализовать цитотоксические радикалы не снижая количество важных АФК
Действительно, наш организм сам может справиться с АФК в умеренных количествах. В организме есть специальные антиоксидантные ферменты, которые отлично справляются с активными формами кислорода. Они поддерживают окислительно-восстановительный баланс.
К сожалению, современный образ жизни и экология в разы увеличивает образование АФК и организму сложнее справлять самостоятельно, в результате образуется окислительный стресс. Сильно привержены окислительному стрессу люди преклонного возраста, поэтому у них часто появляются хронические заболевания.
Привычные нам антиоксиданты (Витамин С, Е и т.д.) нейтрализуют все виды свободных радикалов, в том числе необходимых организму. Второй минус у привычных антиоксидантов – это их размер, который не позволяет проникать через мембраны клеток.
Водород очень эффективный антиоксидант, который легко проникает через мембраны, выборочно снижает только агрессивные АФК в результате чего он способен эффективно снизить окислительный стресс и тем самым предотвратить многие заболевания.
Вода это один из способов доставки Н2 внутрь организма, которая показала высокую эффективность и безопасность применения. Водород является взрывоопасным если концентрация более 4%, но в воде этот газ растворяется и не несет никакой опасности даже при высоких концентрациях.
Популярными способами обогащения воды водородом считаются химическая реакция и электролиз.
Химическая реакция основана на реакции некоторых металлов или минералов при контакте с водой. Например, металлический магний при взаимодействии с водой образует Н2. Мg + 2H2O⇒Mg(OH)2 + H2↑
Электролиз основан на разделении молекулы воды электрическим током. Здесь достаточно опустить два электрода, анод и катод, в воду и включить электрический ток, в результате на катоде будет щелочная вода, а на аноде кислая. Важным условием является достаточное количество солей в воде, через которые будет проходить ток. При высоком содержании солей, вода становиться сильно щелочной, которая не рекомендуется для постоянного применения. Также на электродах образуется солевой налет, который значительно снижает эффективность метода.
Новый метод электролиза при помощи протонообменной мембраны SPE/PEM имеет другой принцип. Здесь твердый полимерный электролит SPE единственный участник электролиза, который не использует соли воде как проводники. А Протонообменная мембрана PEM служит барьером для любых молекул кроме протонов водорода. Этот способ отличается долговечностью применения и насыщением высоких концентраций водорода Н2 (более 1,0 мг/л)
Основные способы – это ингаляция, пероральный прием водородной воды, обогащение физрастворов и принятие водородных ванн.
Ингаляция. Водород еще доставляют при помощи ингаляции, где Н2 образуется при помощи электролиза. Плюс такого способа в том, что Н2 быстрее проникает в кровь через легкие и не требуется потребления большого количества воды. Как правило ингаляция проходит в течении 30 мин в день.
Физраствор. Другой способ обогащение физрастворов, который попадает сразу в кровь через капельницу. Сложность это способа заключается в процессе обогащения физраствора и дальнейшего подключения к катетеру. Необходимо присутствие медицинских работников.
Водородные ванны. Также используют водородные ванны, где вода обогащается при помощи электролиза. В данном методе влияние водорода оказывается только на кожу человека и Н2 не проникает внутрь организма.
О ГЕНЕРАТОРЕ ВОДОРОДНОЙ ВОДЫ
Генератор водорода – это прибор, который растворяет газообразный водород в воде. Генераторы водорода появились после ионизаторов воды. Это произошло по причине того, что после обнаружения газа Н2 в воде и получения положительных клинических результатов акцентирование внимания сместилось с щелочной среды на концентрацию Н2.
Ионизаторы считаются прошлым поколением электролиза, где внимание уделено кислотно-щелочному балансу, а не концентрации водорода. Сам процесс электролиза происходит путем протекания электрического тока через минеральные соли в воде. После некоторого времени, минералы налипают на электродах, в результате чего производство водорода значительно сокращается либо вообще прекращается. Причем показатель рН будет высоким. Также в ионизаторах в получаемой воде находятся различные побочные продукты электролиза, т.к. электрический ток разделяет все молекулы и примеси, которые содержатся в воде.
Генераторы водорода пришли на смену ионизаторам, в них особое внимание уделяется производству водорода. Генераторы с PEM/SPE мембраной являются самым последним поколением электролизов. В них изменен принцип электролиза, где электролитом являются не соли в воде, а твердый полимерный электролит SPE. Данная технология позволяет получить более высокую концентрацию водорода и долгий срок службы.
Мембрана PEM – это протонообменная мембрана, которая пропускает через себя только водород и отделяет получаемую воду от кислорода и других продуктов распада при электролизе (например, озон, хлор). В результате получается вода с чистым водородом без побочных продуктов электролиза. Протоны Н+ проникают в мембрану как положительно заряженные частицы и движутся к катоду (отрицательному электроду). На катоде протоны соединяются с электронами и образуется водород.
Такая система позволяет использовать дистиллированную воду или воду обратного осмоса, поэтому нет необходимости добавлять соли или кислоты для большей проводимости, а значит и большего производства Н2.
Твердыми полимерными электролитами (SPE) являются материалы, имеющие полимерное строение, причем в состав полимеров входят функциональные группы, способные к распаду с образованием катионов или анионов, направленное движение которых внутри структуры полимера обусловливает его ионную проводимость.
Ионная проводимость этого твердого полимерного электролита SPE обусловлена движением катионов уже входящих в его состав, поэтому подобные электролиты получили название катионных или катионобменных, по аналогии с ионообменными смолами.
Для генератора с PEM/SPE мембраной подходит любая вода, в том числе дистиллированная или прошедшая обратный осмос. Внимание! Генератор водорода не фильтрует воду, поэтому не стоит использовать жесткую, минеральную воду или различные напитки.
Мембрана SPE/PEM позволяет получать только чистый водород в больших концентрациях без побочных продуктов электролиза (озон, хлор и другие). Также данная технология позволяет использовать дистиллированную воду или воду после обратного осмоса.
Из-за того, что минеральные соли в электролизе не участвуют, а значит и не налипают на электродах, то SPE/PEM мембрана позволяет долгое время сохранять высокую работоспособность и увеличивают срок службы более 5 лет.
Да, даже самые в первых ионизаторах в виде U образной трубки водород и кислород получались отдельно. Но для электролиза в таких системах необходимо наличие солей (минералов) через которые проходит электрический ток. В результате такого процесса возникают побочные продукты и распад электродов, частицы которых попадают в получаемую воду.
Через определенное время и в зависимости от исходной воды на электродах образуется налет в виде накипи. Если вы обратили внимание, что стало меньше выделяться пузырьков водорода, то необходимо почистить электроды в лимонной кислоте. Для очистки электродов необходимо налить воду 300мл в генератор и засыпать лимонной кислоты 10 грамм. Далее помешать воду, чтобы лимонная кислота растворилась и после оставить на 30-40 мин не включая генератор. После очистки промыть генератор проточной водой.
О МАГНИЕВОМ СТЕРЖНЕ
Магниевый стержень – это один из эффективных способов получения водородной воды. Сначала использовали обычный металлический магний для получения Н2. Растворение газа Н2 в воде происходит под давлением, которое образуется за счет химической реакции.
Мg + 2H2O⇒Mg(OH)2 + H2↑
Позже начали добавлять другие минералы и металлы, которые значительно увеличивают производство водорода и влияют на вкусовые качества воды. В 2017 года вышло 3-е поколение «Магниевого стержня VILOVIT» который производит концентрацию водорода более 1,0 мг/л, образует умеренное количество магния и требует меньшего ухода за изделием.
Магниевый стержень VILOVIT производит самые высокие концентрации Н2 из всех имеющихся аналогов, более 1,0 мг/л. Изделие производиться в Японии в «Институте воды». Сотрудники института постоянно улучшают качество продукта и ищут наилучшие составляющие для получения высоких концентраций и долгого использования.
Аналоги производят водород в концентрации менее 0,5 мг/л и имеют срок использования около 2 месяцев. Некоторые алкалиновые стержни вообще не выделяют водород, а только влияют на щелочность жидкости из-за щелочных минералов.
Метод химической реакции магния с водой имеет два положительных момента. Вы получаете газ Н2 и солерастворимый магний. И один и другой элемент нужен для организма.
Магниевый стержень VILOVIT 3 поколения обновил свой состав в 2017году. Содержание изделия было доработано, что позволило получить более высокую концентрацию Н2 (более 1,0 мг/л), умеренное количество гидроксида магния и сократить количество очисток в уксусном растворе.
Можно использовать любую воду для получения водорода. Однако высокая концентрация солей в воде негативно влияет на работу стержня из-за ускоренного солевого налета. Лучше всего подходит вода, очищенная бытовым фильтром либо системой обратного осмоса. Главное, чтобы вода имела низкую жесткость с малым содержание солей.
На один стержень рекомендуется использовать 500 мл воды, такой объем показывает наилучшие показатели воды и высокую концентрацию Н2 более 1,0 мг/л.
Материал бутылки можно использовать любой, главное условие, чтобы бутылка могла выдерживать большое давление. Также важно следить за гигиеной бутылки т.к. через определенное время внутри бутылки образуется налет, который влияет на вкусовые качества воды.
Для высокой концентрации Н2 и биоактивных показателей рекомендуется настаивать не менее 6 часов. Именно такое время создает необходимое давление и растворение газа Н2 в воде.
Быстрее всего, водородная вода усваивается на пустой желудок, с утра натощак и вечером перед ужином. Важно соблюдать временные рамки до и после приема пищи, чтобы не нарушить процесс пищеварения. Водородную воду необходимо потреблять не позднее 30 мин перед едой и не ранее 1.30 ч после еды.
а. Бутылка с VILOVIT находится дома. Залить воду в бутылку перед сном, после пробуждения натощак употребить 400-500 мл водородной воды в течение 10 мин долить новую воду и после прихода домой с работы употребить 400-500 мл воды в течение 10 мин.
б. Бутылка с VILOVIT находится на работе. Перед уходом с работы залить воду в бутылку. Придя на работу употребить 400-500 мл водородной воды, но не ранее 60 мин после завтрака. Залить новую воду в бутылку и перед выходом с работы употребить следующие 400-500 мл воды. Залить новую воду в бутылку.
в. Бутылка с VILOVIT находится рядом. Залить воду в бутылку перед сном, после пробуждения натощак употребить 400-500 мл водородной воды в течение 10 мин долить новую воду, следующие 400-500 мл воды выпить за 30 мин до обеда и последние 400-500 мл за 30 мин до ужина. Залить новую воду в бутылку.
В жесткой воде с высоким содержанием солей может образовываться гидрированный магний в большом количестве в виде хлопьев, он абсолютно безвреден для человека.
Единственный момент, такая вода снижает срок пользования стержнем т.к. происходит сильный налет внутри стержня, в результате чего требуется очень частая промывка в уксусном растворе или лимонной кислоте. Поэтому рекомендуется использовать воду с низким содержанием солей или прошедшую через бытовые фильтры.
Через определенное время использования внутри стержня образуется налет гидрированного магния, который влияет на производительность стержня. Поэтому рекомендуется каждые два месяца использования промывать изделие в уксусном растворе либо лимонной кислоте. Подробное описание промывки можно прочитать в инструкции изделия или скачать в карточке товара.
Во первых это уникальная технология, которая не имеет аналогов по концентрации Н2.
Во вторых это изделие производится в Японии и закупается на прямую. Поэтому из-за низкого курса рубля относительно йены получается высокая цена.
Источник
