В начале изучения такого предмета, как химия, самое интересное — это проводить опыты, а если эти опыты еще и сопровождаются небольшим эффектным взрывом, то восторг вообще сложно сдержать. При слове "взрыв" возникают разные ассоциации, и одна из них — гремучий газ. Какая у него формула, где он применяется и, конечно же, правила безопасности при работе с ним — главные вопросы статьи.
Состав
На самом деле в составе содержится водород, смешанный с кислородом. В определенной пропорции 1 : 2 они и образуют гремучий газ. Формула его будет выглядеть так: 2H2+O2.
Достаточно малейшей искры с энергией 14 мДж или нагревания до 510 °C (температура горения спички более 700 °C), чтобы пошла между ними реакция, которая сопровождается выделением большого количества энергии и взрывом.
А результатом такой реакции является обычная вода. Не зря же назван газ водородом, то есть рождающий воду. Но стоит ввести в смесь, например, губчатую платину, и взрыва не произойдет, а будет идти обычный процесс горения.
Еще одно название газовой смеси — газ Брауна, название свое получил в честь изобретателя, который разработал автомобиль, работающий на продуктах разложения воды путем электролиза. И выглядит формула газа в химии так: HHO.
История открытия
О том, что во время химической реакции между кислотами и некоторыми металлами образуется газ, который очень горюч, упоминается в трактатах 16 века. Его так и называли "горючий воздух". А вот собрать его в чистом виде, изучить свойства и описать их удалось лишь во второй половине 18 века. Так, химик А. Лавуазье, проводя опыты в 1784 году, сделал вывод, что газ является простым веществом, состоящим только из атомов одного вида.
А известному химику и физику Г. Кавендишу опытным путем удалось определить, что кислород + водород в результате моментального сгорания дает воду. Кстати, одна из лабораторий Кембриджа названа в его честь именно за то, что он смог определить качественный состав воды. Латинское название водорода Hydrogenium происходит от двух слов "гидро" — вода и "геннао" — рождение, то есть в нем (как и в русском варианте названия элемента) описывается главное его свойство — рождать воду.
Применение
Где используется?
Интерес к такому альтернативному виду топлива, как водород проявляется все больше. Но первым разработчиком, который представил автомобиль, работающий на таком топливе, был концерн Toyota. Однако его внедорожник FCHV так и остался выставочным экземпляром, серийно его выпускать не стали. Интерес к водородным двигателям не пропал, поэтому многие производители продолжают вкладывать большие деньги на внедрение такого движка.
Гремучий газ, точнее, водород с подачей кислорода, используется для сварки и пайки металлов в сложных условиях, таких как тоннели и шахты, коллекторы и монтажные колодцы, когда места для размещения баллонов с углеводородами просто нет. Температура горения смеси равна примерно 2235 °C, а продукты горения абсолютно безопасны для здоровья человека. Нашла свое применение водородная горелка в ювелирном и зубопротезном деле, ей обрабатывают стеклянные изделия, пластины из дорогих металлов разной толщины и другое.
Враг шахтеров
Иногда термин "гремучий газ" ошибочно используют в отношении метана. Способность этого углеводорода скапливаться в пустотах горных пород и при смешивании с воздухом становится взрывоопасной, она схожа со смесью настоящего газа, но на этом их схожесть и заканчивается. Формула газа в химии выглядит так: CH4.
Самая опасная концентрация в атмосфере метана составляет 9,5 %, но при разных условиях может варьировать от 5 до 16 %. При большей концентрации газ будет просто гореть. Спровоцировать взрыв может как искра, так и открытый огонь. Чтобы контролировать концентрацию метана в воздухе, шахтеры брали с собой канарейку, и знали, пока слышится песня маленького друга, работать можно спокойно. Но стоило птичке замолчать, это означало, что беда близко.
В начале 19 века певунов заменила шахтерская лампа Дэви, а сегодня контроль осуществляет автоматическая система, но и это не делает работу шахтеров полностью безопасной. Взрывы иногда случаются и сейчас. Вот такой он страшный — "рудничный газ".
Нажива для нечестных
Сколько счастья приносят воздушные шары, наполненные гелием. Мало есть детей, способных устоять перед разноцветным чудом. Да и праздники сейчас не обходятся без гелиевых шаров, которые тут же взмывают вверх, стоит на секунду отпустить нитку из рук.
Сегодня баллон гелия стоит приличных денег, а некоторые нерадивые продавцы решают сэкономить. Ведь заставить шарик летать может не только гелий, водород. Ацетилен тоже легче воздуха. Но так ли безопасна такая экономия для самих клиентов?
В последнее время все чаще слышатся новости о взрывах воздушных шаров:
- май, 2012 - Ереван;
- октябрь, 2017 - Кузбасс;
- октябрь, 2017 года - Кемерово.
Это лишь три известных случая, в одном из них, а именно на митинге в Ереване, шары были наполнены водородом, который мог выходить наружу и скапливаться в воздухе, смешиваясь с кислородом. А мы знаем, что такая смесь в определенной пропорции называется гремучим газом. В этой трагедии пострадали люди.
