Большая Советская Энциклопедия (ВО)

  Физические и химические свойства. В. — легчайшее из всех известных веществ (в 14,4 раза легче воздуха), плотность 0,0899 г/л при 0°С и 1 атм . В. кипит (сжижается) и плавится (затвердевает) соответственно при —252,6°С и —259,1°С (только гелий имеет более низкие температуры плавления и кипения). Критическая температура В. очень низка (—240°С), поэтому его сжижение сопряжено с большими трудностями; критическое давление 12,8 кгс/см² (12,8 атм ), критическая плотность 0,0312 г/см³ . Из всех газов В. обладает наибольшей теплопроводностью, равной при 0°С и 1 атм 0,174 вт/ (м ·К ), т. е. 4,16·0^-4кал/ (с ·см ·°С ). Удельная теплоёмкость В. при 0°С и 1 атмС_р 14,208·10³дж/ (кг ·К ), т. е. 3,394 кал/ (г ·°С ). В. мало растворим в воде (0,0182 мл/г при 20°С и 1 атм ), но хорошо — во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов на 1 объём Pd). С растворимостью В. в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия В. с углеродом (так называемая декарбонизация). Жидкий В. очень лёгок (плотность при —253°С 0,0708 г/см³ ) и текуч (вязкость при — 253°С 13,8 спуаз ).

  В большинстве соединений В. проявляет валентность (точнее, степень окисления) +1, подобно натрию и другим щелочным металлам; обычно он и рассматривается как аналог этих металлов, возглавляющий 1 гр. системы Менделеева. Однако в гидридах металлов ион В. заряжен отрицательно (степень окисления —1), т. е. гидрид Na⁺ H^- построен подобно хлориду Na⁺ Cl^- . Этот и некоторые другие факты (близость физических свойств В. и галогенов, способность галогенов замещать В. в органических соединениях) дают основание относить В. также и к VII группе периодической системы (подробнее см. Периодическая система элементов ). При обычных условиях молекулярный В. сравнительно мало активен, непосредственно соединяясь лишь с наиболее активными из неметаллов (с фтором, а на свету и с хлором). Однако при нагревании он вступает в реакции со многими элементами. Атомарный В. обладает повышенной химической активностью по сравнению с молекулярным. С кислородом В. образует воду: H₂ + ¹ /₂ O₂ = H₂ O с выделением 285,937·10³ дж/моль , т. е. 68,3174 ккал/моль тепла (при 25°С и 1 атм ). При обычных температурах реакция протекает крайне медленно, выше 550°С — со взрывом. Пределы взрывоопасности водородо-кислородной смеси составляют (по объёму) от 4 до 94% H₂ , а водородо-воздушной смеси — от 4 до 74% H₂ (смесь 2 объёмов H₂ и 1 объёма О₂ называется гремучим газом ). В. используется для восстановления многих металлов, так как отнимает кислород у их окислов:

  CuO +Н₂ = Cu + H₂ O,

  Fe₃ O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4H₂ O, и т.д.

  С галогенами В. образует галогеноводороды, например:

  H₂ + Cl₂ = 2HCl.

При этом с фтором В. взрывается (даже в темноте и при —252°С), с хлором и бромом реагирует лишь при освещении или нагревании, а с иодом только при нагревании. С азотом В. взаимодействует с образованием аммиака: 3H₂ + N₂ = 2NH₃ лишь на катализаторе и при повышенных температурах и давлениях. При нагревании В. энергично реагирует с серой: H₂ + S = H₂ S (сероводород), значительно труднее с селеном и теллуром. С чистым углеродом В. может реагировать без катализатора только при высоких температурах: 2H₂ + С (аморфный) = CH₄ (метан). В. непосредственно реагирует с некоторыми металлами (щелочными, щёлочноземельными и др.), образуя гидриды: H₂ + 2Li = 2LiH. Важное практическое значение имеют реакции В. с окисью углерода, при которых образуются в зависимости от температуры, давления и катализатора различные органические соединения, например HCHO, CH₃ OH и др. (см. Углерода окись ). Ненасыщенные углеводороды реагируют с В., переходя в насыщенные, например: C_n H_2n + H₂ = C_n H_2n+2 (см. Гидрогенизация ).

  Роль В. и его соединений в химии исключительно велика. В. обусловливает кислотные свойства так называемых протонных кислот (см. Кислоты и основания ). В. склонен образовывать с некоторыми элементами так называемую водородную связь , оказывающую определяющее влияние на свойства многих органических и неорганических соединений.