Водород

Водоро́д (лат. Hydrogenium; обозначается символом « H ») — химический элемент периодической системы с атомным номером 1, самый лёгкий из элементов периодической таблицы. Его одноатомная форма — самое распространённое химическое вещество во Вселенной, составляющее примерно 75 % всей барионной массы. Все звёзды, кроме компактных, в основном состоят из водородной плазмы. Водород имеет три изотопа: ¹H — протий, ²H — дейтерий и ³H — тритий (последний радиоактивен). Ядро самого распространённого изотопа, протия, состоит из одного только протона и не содержит нейтронов.

Водород в газоразрядной трубке

1	Водород
H 1,008 ± 0,0002
1s1

При стандартных температуре и давлении водород — бесцветный, нетоксичный двухатомный газ, не имеющий запаха и вкуса, с химической формулой H₂, который в смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. В присутствии других окисляющих газов, например фтора или хлора, водород также взрывоопасен. Поскольку водород охотно формирует ковалентные связи с большинством неметаллов, большая часть водорода на Земле существует в молекулярных соединениях, таких как вода или органические вещества. Водород играет особенно важную роль в кислотно-основных реакциях.

Водород в афоризмах и кратких определениях

	Лавуазье разложил воду на водород и кислород и тем создал новый период в области физики и химии; я же разложил душу или дух на два, весьма различных, составных элемента: волю и представление.
	— Артур Шопенгауэр, 1850-е

	Вода — это Н2O, то есть два атома водорода, один кислорода; но есть еще третье, превращающее эти атомы в воду, и никто не знает, что́ это.
	— Дэвид Герберт Лоуренс, «Радуга», 1915

	Я хочу сказать, что золото, свинец и другие элементы превращаются в водород и гелий, и обратно ― водород, гелий и другие простые тела, с малым атомным весом, ― в золото, серебро, железо, алюминий и т. д.
	— Константин Циолковский, «Монизм Вселенной», 1931

	В звездах происходит, по выражению физиков, ядерное горение водорода, а гелий — это зола, остающаяся после сгорания.
	— Матвей Бронштейн, «Солнечное вещество», 1936

	Водород, не имеющий большого веса, был вытеснен из Соляной кислоты неким Натрием. Говорят, Натрий очень активен. В этом вся соль. Поваренная.
	— В. Левицкий, «Химические раздумья», 1965

	Известно, что среди элементов водород ― это «двуликий Янус», он сочетает в себе свойства и металлов, и неметаллов.
	— Михаил Карапетьянц, «И мерить, и считать», 1966

	Водород ― непременная составная часть всех органических веществ, в том числе макромолекулярных, имеющих огромное значение для жизнедеятельности.
	— Николай Тюрин, «Легкая вода» — путь к долголетию? 1969

	...изотопы водорода ― дейтерий и тритий ― позволяют изучать тончайшие механизмы химических и биохимических процессов. Эти изотопы водорода используют как «метки».
	— Вячеслав Жвирблис, «Водород», 1969

	Если бы поведение антиводорода хоть в чем-нибудь отличалось от поведения обычного водорода, физикам пришлось бы изменить общепринятые представления о симметрии между веществом и антивеществом или вовсе от них отказаться.
	— Василий Голышев, Павел Крижевский, «Синтезировано антивещество», 1996

	Необходимость водорода для водородной бомбы очевидна только на словесном уровне. А на уровне физики этот элемент в водородной бомбе вообще не используется.
	— Геннадий Горелик. «Андрей Сахаров. Наука и свобода», 2004

Водород в научной и научно-популярной литературе

...можно думать, что водород воды (если она существует в кислотах как таковая) прилегает к молекуле кислорода, заключенного в окиси, и при этом все же остается около связанного с ним атома кислорода. В случае, если состояние обеих молекул кислорода было различным, то оно должно под влиянием водорода стать тождественным, а затем, при делении, молекула водорода без затруднения покинет прежний кислород, так как новый также полно насытит ее сродство. Такое предположение по меньшей мере вероятно так же, как и всякое другое, которое не основано ни на каком прямом эксперименте. Я далек от того, чтобы защищать его как доказанную истину; думаю все же, что оно довольно ясно обнаруживает недостаточность упрека, сделанного теории замещения.

— Александр Бутлеров, «Теоретические и экспериментальные работы по химии», 1851-1886

Атомы углерода и кислорода стремятся ко взаимному соединению и при этом образуют углекислоту, в которой на один атом углерода приходится два атома, кислорода (С02). Также атомы водорода (Н) стремятся соединиться с атомами кислорода и образуют воду (Н2О), где на два атома водорода один кислорода. Напротив, атомы углерода и водорода одарены сравнительно слабым притяжением друг к другу и потому, будучи соединены, при первой возможности стремятся каждый в свою сторону соединиться с кислородом, образуя углекислоту и воду. При этом соединении атомы, так же, как и эти шары, должны ударяться друг о друга. Этот удар, это столкновение частиц углерода и водорода с частицами кислорода и есть то, что мы называем горением. Как при ударе стали о кремень проявляются теплота и свет, так и при ударе частиц кислорода воздуха о частицы углерода и водорода, из которых состоит наш светильный газ или наш керосин, развиваются теплота и свет, наблюдаемые в их пламени. Всё различие состоит в том, что в первом случае мы видим движение, удар и сопровождающие его явления ― свет и теплоту; во втором же только видим эти явления, о существовании же столкновения заключаем из его последствий. В самом деле, до горения мы имеем углеводород (т. е. соединение углерода с водородом), светильный газ или керосин и кислород, после горения имеем углекислоту и воду. Следовательно, каждый атом углерода, водорода или их соединений находится по отношению к кислороду в положении шара С1 относительно шара О2. Как эти шары, они находятся в напряженном состоянии, представляют запас скрытой потенциальной энергии, которую мы и называем химическим сродством или химическим напряжением.

— Климент Тимирязев, «Растение как источник силы», 1875

Точно так же, когда мы говорим, что мышьяк может быть обнаружен в весьма разведенных растворах посредством маршевского аппарата, то для проверки нужно взять прибор, содержащий цинк и серную кислоту, т. е. выделяющие водород, и прибавить известное количество кислородных соединений мышьяка, причем образующийся от действия водорода в момент его выделения из серной кислоты мышьяковистый водород, при прохождении через накаленную стеклянную трубку, легко разлагается на водород и металлический мышьяк, который и осаждается в виде блестящего слоя на трубке, ниже накаленного места. Это и есть известная, весьма чувствительная реакция Марша на мышьяк <в своё время совершившая революцию в криминалистике>. Что бы вы сказали химику, если бы он сказал: «Не верю этой чувствительности». Вы бы ему ответили: «Испытайте, милостивый государь, тогда сами увидите».

— Лев Бразоль, «О «гомеопатических» дозах», 1887

Помнишь, я говорил вам не раз, что моя теория строения вещества предсказывает как совершенно необходимую вещь, что в состав современных металлов и металлоидов входят гелий, водород и еще третий, до сих пор не исследованный элемент, свойства которого я указывал. И что же? Почти все это теперь уже подтвердилось опытами и наблюдениями английских и американских ученых! Присутствие структурного водорода в атомах металлов указано английским астрофизиком Локьером путем спектроскопического исследования некоторых звезд, где металлические пары отчасти разложились от страшно высокой температуры; а гелий и еще какой-то новый неизвестный газ оказались постоянно выделяющимися из недавно открытого металла радия и потому должны присутствовать и в остальных металлах. Поэтому можно сказать с уверенностью, что через несколько лет пребывания здесь мои работы будут лишь запоздалыми пророчествами о таких предметах, которые сделаются общепризнанными.

— Николай Морозов, «Письма из Шлиссельбургской крепости», 1903

Всякое излучение, видимое или невидимое, представляет из себя некоторую потерю энергии; следовательно принцип относительности Эйнштейна нам говорит что масса какого нибудь тела, излучающего тепловые, видимые или ультра-фиолетовые лучи ― уменьшается; если мы следовательно предположив, что когда-то, давно, различные элементы, азот, кислород, медь, свинец, золото и т. д. образовались из соединения элементарных атомов водорода и гелия, то с тех пор происходило постоянное излучение энергии и масса этих элементов должна была уменьшиться; вот почему атомные веса различных элементов не равны точно целым числам, а имеют значения, близко лежащие к целым числам. Мы можем из атомного веса узнать историю происхождения элементов. Эта гипотеза происхождения элементов, построенная знаменитым французским физиком Ланжевеном, получила в этом году замечательное подтверждение в опытах английского физика Рутерфорда, которому удалось показать, что под влиянием х-лучей азот распадается на водород и гелий.

— Виктор Анри, «Современное научное мировоззрение», 1919

	При описанных нами преобразованиях астрономических единиц вся материя не только перемещается (или перемешивается), но непрерывно простые тела превращаются в сложные и обратно. Я хочу сказать, что золото, свинец и другие элементы превращаются в водород и гелий, и обратно ― водород, гелий и другие простые тела, с малым атомным весом, ― в золото, серебро, железо, алюминий и т. д.
	— Константин Циолковский, «Монизм Вселенной», 1931

Что же обнаружили Жансен и Локьер в спектре солнечных выступов? Прежде всего им обоим бросились в глаза яркие линии водорода: красная, зелено-голубая и синяя. Но, кроме этих трех линий, в спектре оказалась еще одна линия — желтая. Что значит эта линия, ни Жансен, ни Локьер никак не могли понять. Она расположена довольно близко от того места спектра, где должна была бы лежать желтая линия натрия. Близко, но не совсем в том месте, — значит, это не натрий. <...> В звездах происходит, по выражению физиков, ядерное горение водорода, а гелий — это зола, остающаяся после сгорания. Однако гелиевая зола сильно отличается от обычной.

— Матвей Бронштейн, «Солнечное вещество», 1936

...при образовании полярной ковалентной связи между атомом водорода и атомом фтора, который характеризуется высокой электроотрицательностью, электронное облако, первоначально принадлежавшее атому водорода, сильно смещается к атому фтора. В результате атом фтора приобретает значительный эффективный отрицательный заряд, а ядро атома водорода (протон) с «внешней» по отношению к атому фтора стороны почти лишается электронного облака. Между протоном атома водорода и отрицательно заряженным атомом фтора соседней молекулы HF возникает электростатическое притяжение, что и приводит к образованию водородной связи. Это обусловлено тем, что, обладая ничтожно малыми размерами и, в отличие от других катионов, не имея внутренних электронных слоев, которые отталкиваются отрицательно заряженными атомами, ион водорода (протон) способен проникать в электронные оболочки других атомов.:148

— Николай Глинка, «Общая химия», 1950-е

	Наконец, ещё одно интересное, ранее только упомянутое свойство чистого ниобия: он очень хорошо поглощает водород при обычной температуре. 1 грамм ниобия поглощает более 100 куб. см. газа. Впитывает его, как губка. Но такую «губку» можно «выжать» лишь при сильном нагревании. Даже при нагревании такого ниобия до 900°C каждый грамм его продолжает сохранять в себе 4 куб. см водорода.
	— Пётр Таубе, «От водорода до... нобелия?», 1957

Здесь следует уточнить возможную область частот, на которых можно пытаться установить интересующую нас радиосвязь. Моррисон и Коккони выдвинули весьма изящную идею, что такого рода связь, вероятнее всего, будут пытаться установить на волне 21 см. Хорошо известно, что это длина волны радиолинии водорода. Разумные существа, находящиеся на высоком уровне развития, должны проводить интенсивные исследования космоса именно на этой волне. Подобные исследования уже сейчас обогатили астрономическую науку рядом открытий первостепенного научного значения. Особенно следует подчеркнуть, что они будут неограниченно развиваться в дальнейшем, ибо успех таких исследований неразрывно связан с общим прогрессом радиофизики. Таким образом, особенно чувствительная приёмная аппаратура должна быть именно на этой волне. Кроме того, на этой волне должны проводиться длительные и систематические исследования различных объектов на небе, что значительно увеличивает вероятность обнаружения сигнала. Наконец, водород ― самый распространённый элемент во Вселенной, и поэтому его радиолиния является как бы природным эталоном частоты, эталоном, к которому с неизбежностью должна прийти всякая развивающаяся цивилизация.

— Иосиф Самуилович Шкловский, «Из истории развития радиоастрономии в СССР», 1960

По химическому составу звёзды, как правило, представляют собой водородные и гелиевые плазмы. (Плазмой называется ионизованный газ, в каждом элементе объема которого находится одинаковое количество электронов и положительных ионов.) Остальные элементы присутствуют в виде сравнительно незначительных «загрязнений». Средний химический состав наружных слоев звезды выглядит примерно следующим образом. На 10 тыс. атомов водорода приходится 1000 атомов гелия, 5 атомов кислорода, 2 атома азота, один атом углерода, 0,3 атома железа. Относительное содержание других элементов еще меньше.

— Иосиф Самуилович Шкловский, «Вселенная, жизнь, разум», глава 2. «Основные характеристики звезд», 1962

Водород в «обычной» воде почти нацело состоит из протия. Кроме него во всякой воде есть тяжелый водород ― дейтерий Н2, его чаще обозначают символом D. Дейтерия в воде очень мало. На каждые 6700 атомов протия в среднем приходится только один атом дейтерия. Не следует думать, что это так уж мало. В природе часто малые причины вызывают большие последствия. Кроме протия и дейтерия, существует еще сверхтяжелый водород Н3. Его обычно называют тритием и обозначают символом Т.

— Игорь Петрянов-Соколов, «Самое необыкновенное вещество», 1965

Чтобы получить рекордное количество пустот, жидкий алюминий, по «рецепту» профессора М. Б. Альтмана, перегревают и затем вводят в него гидрид циркония или гидрид титана, который немедленно разлагается, выделяя водород. Тут же металл, вскипающий огромным количеством пузырьков, быстро разливают в формы. Но во всех других случаях от водорода стараются избавиться. Самый лучший способ для этого ― продувка расплава хлором.

— Иосиф Фридляндер, «Алюминий», 1965

Ограничусь лишь одним примером. Известно, что среди элементов водород ― это «двуликий Янус», он сочетает в себе свойства и металлов, и неметаллов. Но допустим, надо решить вопрос, где же его место ― в первой или седьмой группе периодической системы элементов? Тщательно проанализируйте свойства водорода, и вы придете к выводу, что он более галоген, нежели металл. Прибавьте к этому результаты применения методов сравнительного расчета <...> и вы придете к бесспорному выводу: хотя водород занимает особое положение и обладает рядом специфических свойств, его следует считать неполным аналогом фтора, а не собратом щелочных металлов. Поэтому правильнее всего помещать водород над фтором и ― по справедливости! ― одновременно (но в скобках) над литием. Говоря обо всем этом, я далек от мысли, что методы сравнительного расчёта представляют собой некую панацею, ибо область их применения не безгранична.

— Михаил Карапетьянц, «И мерить, и считать», 1966

Дьюар был рад, что он первый ожижил водород, и когда был назначен его доклад в Королевском обществе, для него это был большой день. Но у него был враг, очень известное лицо ― Рамзай, который открыл аргон, вы о нем, вероятно, слышали. Они были очень недружны между собой. И вот когда Дьюар сделал доклад о своем водороде, то встал Рамзай и говорит, что это действительно потрясающая вещь, что ему удалось ожижить водород, все это замечательно и умно, но что он только что был за границей и видел в Кракове Ольшевского и Врублевского, которые показывали прибор, более остроумно сделанный, и что они получают жидкий водород куда в большем количестве, чем Дьюар…

— Пётр Капица, Лекции, 1960-е

Кальверт поставил простой опыт, который впоследствии стал классическим. Кальверт облучил смесь ксенона и водорода светом, который поглощался только молекулами ксенона. Казалось бы, никаких химических процессов в такой смеси протекать не должно. Ведь ксенон ― газ инертный и в химические реакции не вступает, а водород для света, которым Кальверт освещал смесь газов, прозрачен, и по закону Гротгуса ― Дрейпера с ним также ничего не должно случиться. Когда эти газы освещали по отдельности, действительно ничего не происходило. Но когда Кальверт брал для опыта их смесь, молекулы водорода неожиданно распадались на атомы. Первый закон фотохимии почему-то нарушался. Прозрачное вещество становилось чувствительным к свету в присутствии другого вещества, которое поглощает свет, но само в химическую реакцию не вступает. Догадаться о причине протекания такой реакции (ее назвали сенсибилизированной) Кальверту было нетрудно, так как за 10 лет до его опытов Дж. Франк и Г. Карио открыли явление, лежащее в основе этой реакции ― межмолекулярный перенос энергии. В опыте Кальверта возбужденные атомы ксенона, сталкиваясь с молекулами водорода, передают им энергию возбуждения. Это и есть перенос энергии, который приводит к сенсибилизированному распаду молекул водорода. Этот процесс может протекать не только в газах, но также и в жидких растворах и в кристаллах.

— Виктор Кронгауз, «Как толковать законы», 1968

Водород ― непременная составная часть всех органических веществ, в том числе макромолекулярных, имеющих огромное значение для жизнедеятельности. И в составе их молекул всегда есть и протиевые, и дейтериевые участки: например, определенное число гидроксильных групп ОН всегда содержит дейтерий (OD). Через живой организм за время его жизни проходит огромное количество воды, а значит, и водорода. Это, пожалуй, единственный элемент, атомы которого в организме так часто обновляются. И каждый раз при водном обмене происходит и обмен изотопов водорода: например, группы ОН превращаются в OD, a OD ― в ОН, и так много раз, постоянно. Большинство молекул полимеров в организме обладает высокой степенью упорядоченности. <...> А так как физико-химические характеристики протия и дейтерия различны, то при изотопном обмене внутри биомакромолекул то и дело меняются энергии ковалентных и водородных связей. Это «расшатывает» макромолекулы организма, что не может не оказывать влияния на биосинтез белка, на ферментативные и другие жизненно важные процессы. Тут нужно оговориться, что нельзя считать вредным для жизни вообще именно дейтерий. Он вреден только потому, что находится «в меньшинстве». Надо полагать, что для организмов, выращенных на дейтериевых соединениях, таким же «ядом» будут атомы протия: вредным всегда будет изотоп-примесь. Это подтвердили эксперименты, которые были проведены в Америке: оказалось, что низшие организмы, «привыкшие» к тяжелой воде, погибают при переселении в обычную. А что если в организме совсем не будет тяжелых изотопов водорода, а будет только тот, которого в природной воде больше всего, ― протий? В таком организме все химические и прочие связи водорода станут совершенно одинаковыми, и водородный обмен не будет вызывать расшатывания макромолекул. Не будут ли такие условия более благоприятными для роста и развития? <...> Нужно только вводить в организм воду (а желательно, и все продукты питания) без дейтерия или хотя бы с уменьшенным его содержанием. Тогда протий, как более подвижный атом, будет замещать дейтерий, и содержание последнего будет неуклонно сокращаться. Протиевую (легкую) воду можно получить, например, сжигая водород, собранный при электролизе природной воды. Известно, что выделяющийся в первые моменты разложения воды водород обеднен дейтерием, который остается в электролизере. Есть и другие методы. «Облегченную» воду, где содержание дейтерия уменьшено почти наполовину, можно получить из первых фракций (20% от первоначального веса) тающего свежевыпавшего снега. Конечно, полученная таким путем вода не содержит минеральных солей, входящих в состав природной, и их нужно в нее добавлять.

— Николай Тюрин, «Легкая вода» — путь к долголетию? 1969

Газообразный водород, например, имеет только 1/14 плотности воздуха. Если заключить водород в пределы некоего сосуда, то он будет подвергнут действию некоторой восходящей силы, подобно тому как на кусок древесины, погруженной в воду, действует выталкивающая сила. Если сосуд достаточно легок, то он будет поднят вверх действием этой восходящей силы. И если взять достаточное количество водорода, то этой силы хватит, чтобы поднять вверх прикрепленную к контейнеру гондолу, содержащую инструменты или даже людей. Впервые такой «воздушный шар» был запущен во Франции в 1783 году.

— Айзек Азимов, «Популярная физика. От архимедова рычага до квантовой механики», 1969

Пожалуй, не стоит много говорить о роли катализаторов в современной химической технологии: в их присутствии проводится подавляющее большинство процессов. И важнейший среди них ― синтез аммиака из водорода и атмосферного азота. При этом водород добывают или из воды и метана по так называемой реакции конверсии, или расщепляя природные углеводороды по реакции, обратной реакции гидрирования. Синтетический аммиак незаменим в производстве азотных удобрений. Но водород нужен не только для получения аммиака. Превращение жидких растительных жиров в твердые заменители животного масла, преобразование твердых низкокачественных углей в жидкое топливо и многие другие процессы происходят с участием элементарного водорода. Выходит, что водород ― это пища и для человека, и для растений, и для машин…

— Вячеслав Жвирблис, «Водород», 1969

А вот изотопы водорода ― дейтерий и тритий ― позволяют изучать тончайшие механизмы химических и биохимических процессов. Эти изотопы водорода используют как «метки», потому что атомы дейтерия или трития сохраняют все химические свойства обычного легкого изотопа ― протия ― и способны подменять его в органических соединениях. Но дейтерий можно отличить от протия по массе, а тритий ― и по радиоактивности. Это позволяет проследить судьбу каждого фрагмента меченой молекулы. Слова «дейтерий» и «тритий» напоминают нам о том, что сегодня человек располагает мощнейшим источником энергии, высвобождающейся при реакции. Эта реакция начинается при десяти миллионах градусов и протекает за ничтожные доли секунды при взрыве термоядерной бомбы, причем выделяется гигантское, по масштабам Земли, количество энергии. «Водородную» бомбу иногда сравнивают с Солнцем.

— Вячеслав Жвирблис, «Водород», 1969

Литийорганические соединения применяют там же, где и магнийорганические (в реакциях Гриньяра), но соединения элемента № 3 ― более активные реагенты, чем соответствующие гриньяровские реактивы. В годы второй мировой войны стало стратегическим материалом одно соединение лития, известное еще в прошлом веке. Речь идет о гидриде лития ― бесцветных кристаллах, приобретающих при хранении голубоватую окраску. Из всех гидридов щелочных и щелочноземельных металлов гидрид лития ― самое устойчивое соединение. Однако, как и прочие гидриды, LiH бурно реагирует с водой. При этом образуются гидроокись лития и газообразный водород. Это соединение стало служить легким (оно действительно очень легкое ― плотность 0,776) и портативным источником водорода ― для заполнения аэростатов и спасательного снаряжения при авариях самолётов и судов в открытом море. Из килограмма гидрида лития получается 2,8 кубометра водорода…

— Геннадий Диогенов, «Литий», 1969

Для того чтобы смогли слиться ядра дейтерия и трития, нужна температура порядка 50 миллионов градусов. Но для того чтобы реакция пошла, нужно еще, чтобы атомы столкнулись. Вероятность такого столкновения (и последующего слияния) тем больше, чем плотнее «упакованы» атомы в веществе. Расчеты показали, что это возможно только в том случае, если вещество находится хотя бы в жидком состоянии. А изотопы водорода становятся жидкостями лишь при температурах, близких к абсолютному нулю. Итак, с одной стороны, необходимы сверхвысокие температуры, а с другой ― сверхнизкие. И это ― в одном и том же веществе, в одном и том же физическом теле! Водородная бомба стала возможной только благодаря разновидности гидрида лития ― дейтериду лития-6. Это соединение тяжелого изотопа водорода ― дейтерия и изотопа лития с массовым числом 6. Дейтерид лития-6 важен по двум причинам: он ― твердое вещество и позволяет хранить «сконцентрированный» дейтерий при плюсовых температурах, и, кроме того, второй его компонент ― литий-6 ― это сырье для получения самого дефицитного изотопа водорода ― трития. Собственно, Li-6 ― единственный промышленный источник получения трития. Нейтроны, необходимые для этой ядерной реакции, дает взрыв атомного «капсюля» водородной бомбы, он же создает условия (температуру порядка 50 миллионов градусов) для реакции термоядерного синтеза. В США идею использовать дейтерид лития-6 первым предложил доктор Э. Теллер. Но, по-видимому, советские ученые пришли к этой идее раньше: ведь не случайно первая термоядерная бомба в Советском Союзе была взорвана почти на полгода раньше, чем в США, и тем самым был положен конец американской политике ядерного и термоядерного шантажа.

— Геннадий Диогенов, «Литий», 1969

Еще в атмосфере Титана может присутствовать водород Н2. Согласно одной гипотезе он появляется из сернистого водорода H2S извергаемого вулканами, но они там ещё не открыты. Правда, этот летучий газ пользуется всяким случаем, чтобы ускользнуть в космическое пространство. А на Титане, с его размерами, несопоставимыми с масштабами Юпитера и Сатурна, тяготение не столь уж велико. Достаточно температуры всего около 100° К, чтобы водород пустился «в бега». Мы же помним, что температура там как раз близка к этому пределу или даже превышает его. «Беглый» газ может образовывать на орбите Сатурна довольно толстую газовую «баранку». Тогда, как полагают некоторые ученые, часть водорода снова попадает в атмосферу Титана, и там поддерживается некое подобие динамического равновесия этого газа.:155

— Борис Силкин, «В мире множества лун», 1981

Некоторые металлы, в том числе цирконий, в процессе гидрирования, т. е. насыщения водородом, меняют свою кристаллическую решетку и заметно увеличиваются в объёме — намного больше, чем при обычном нагреве. На этом свойстве «разбухания» основан изобретенный советскими специалистами оригинальный способ соединения металлических и других поверхностей в тех случаях, когда сварка или пайка помочь не в силах, например, когда нужно изготовить двухслойную трубу из различных материалов — легкоплавкого (алюминия, меди, пластмасс) и тугоплавкого (жаропрочной стали, вольфрама, керамики). В чем же суть нового способа? Если на цилиндр из склонного к «разбуханию» металла плотно насадить одну на другую две разнородные трубы, а затем подвергнуть металл гидрированию, то, «разбухая», он плотно припечатает эти трубы друг к другу. Так, например, втулки из нержавеющей стали и алюминиевого сплава, надетые на кольцо из циркония, после часового пребывания в атмосфере водорода при 400 °C «склеились» настолько прочно, что их невозможно было разъединить.

— Сергей Венецкий, «В мире металлов» («Одежда» урановых стержней), 1982

На ЦЕРНовском низкоэнергетическом антипротонном кольцевом ускорителе (LEAR) экспериментаторы прогоняли заранее заготовленные антипротоны сквозь ксеноновую струю. Антипротоны, за секунду делавшие в ускорителе 3 млн оборотов, изредка наталкивались на атомы ксенона и расходовали часть своей энергии на создание электрон-позитронной пары. В удачных случаях скорость позитрона оказывалась достаточно близкой к скорости антипротона, и тогда происходил захват: рождался атом антиводорода. Обычный водород составляет три четверти Вселенной, и многие наши знания о ней были получены в ходе его изучения. Если бы поведение антиводорода хоть в чем-нибудь отличалось от поведения обычного водорода, физикам пришлось бы изменить общепринятые представления о симметрии между веществом и антивеществом или вовсе от них отказаться. Предполагают, что антивещество взаимодействует с гравитацией совершенно так же, как и обычное вещество. <...> За трехнедельный срок в результате столкновения между антипротонами и атомами ксенона образовались девять атомов антивещества. Каждый просуществовал приблизительно сорок миллиардных долей секунды и, пройдя со скоростью, близкой к скорости света, десятиметровый отрезок, аннигилировал с обычным веществом. Именно аннигиляционная вспышка и засвидетельствовала рождение антивещества.

— Василий Голышев, Павел Крижевский, «Синтезировано антивещество», 1996

Обычно считается, что в гидридах щелочных металлов происходит перенос заряда от атома металла к водороду, и таким образом реализуется ионная связь. Данные по сжимаемости гидридов дают основание предположить другую электронную конфигурацию, когда электрон атома водорода достраивает оболочку атома Cs до электронной конфигурации Ва. При этом оба внешних электрона находятся в электрическом поле как Cs+, так и Н+. Энергия сродства атома цезия к протону составляет 7,6 эВ, потенциал ионизации изолированной молекулы CsH, по-видимому, близок к потенциалу ионизации атома Ва, равному 5,2 эВ. Их сумма 12,8 эВ несколько меньше энергии электрона в основном состоянии атома водорода. Перенос электрона от атома водорода к атому цезия в твердом CsH и создание электронной конфигурации двух внешних электронов в электрическом поле атомного остова Cs+ и Н+, аналогичной электронной конфигурации атома бария, возможно происходит за счет взаимодействия с соседними атомными ячейками. Такое взаимодействие заметно увеличивает энергию электронов в состоянии равновесия в атомной ячейке твердого тела.

— Борис Надыкто, «Электронные фазы твердых тел», 2001

Самая главная проблема, которую мы должны в результате фундаментальных работ решить, ― это увеличение срока службы топливных элементов и их удешевление. А стоимость определяется тем, какой металл используется, как получается водород и какой топливный элемент применяется. Думаю, институты Академии наук располагают довольно большими возможностями для решения всех этих задач. Я полностью согласен с тем, что здесь говорилось о безопасности водородной энергетики. Но почти половина программы направлена на то, чтобы водород получать прямо там, где он будет использоваться. Тогда проблем хранения водорода в баллонах и транспортировки просто не будет. В Институте высокотемпературной электрохимии созданы высокотемпературные топливные элементы на метане или природном газе, который прямо внутри системы преобразуется в водород. И, как меня уверяют, безопасность и мощность подобных установок примерно такая же, как у газовой плиты, которая работает во многих наших квартирах. Так что я бы не стал слишком переоценивать опасность применения водородной энергетики. Если говорить о конкретных задачах, которые мы ставим на ближайшее время, то это ― автономная водородная энергетика.

— Геннадий Месяц, Михаил Прохоров, «Водородная энергетика и топливные элементы», 2003

К одному из таких открытий и достижений экстремальной химии следует отнести синтез металлического водорода, когда в результате ударно-волнового сжатия молекул водорода у них происходит отрыв электрона от молекулы и формируются металлизированные состояния, которые обладают высокой проводимостью ― более 2000 Ом. Фактически водород начинает вести себя как расплав цезия и рубидия. Можно спорить, чей это результат ― физиков или химиков, но самое главное, что отрыв электрона и преобразование структуры ― это химические процессы.

— Владимир Тартаковский, Сергей Алдошин, «Химия в XXI веке. Взгляд в будущее», 2008

Однако покой Бетельгейзе обманчив. Этот гигант изъеден изнутри старостью; он превратился в пылающую оболочку, под которой простираются обширные пустоты. Сейчас Бетельгейзе на три четверти состоит из водородного марева, которое в сотни тысяч раз разреженнее, чем воздух в наших легких и разогрето едва ли сильнее, чем галогеновая лампа. Оставшаяся четверть ― очень плотный и раскаленный шар ― своего рода бомба, которая непременно взорвется и разметает оболочку. Время взрыва неизвестно, может быть, до него сто тысяч лет, может, гораздо меньше. И тогда над «левым плечом» Ориона вспыхнет факел, который будет светить ярче целой галактики.

— Александр Грудинкин, «Под знаком Эта Карины», 2009

Ученым из Университета Иллинойса (США) удалось определить условия, при которых на планетах-гигантах Юпитере и Сатурне начинается гелиевый дождь. Планеты-гиганты состоят преимущественно из гелия и водорода. Изучение взаимодействия этих двух веществ при высоких температуре и давлении необходимо для понимания процессов, происходящих внутри гигантов. Однако условия, аналогичные тем, что имеют место внутри Юпитера и Сатурна, очень сложно получить в лаборатории. Поэтому основным методом изучения взаимодействия гелия и водорода является компьютерная симуляция, учитывающая законы термодинамики. Именно при помощи моделирования на суперкомпьютере участники исследования изучали, что происходит со смесью гелия и водорода при температурах в пределах от четырех до десяти тысяч градусов по Цельсию. Ученым удалось установить, что с ростом давления гелий и водород в этой смеси разделяются, то есть перестают смешиваться. При этом гелий может образовывать капли, которые падают в направлении центра планеты.

— Игорь Харичев, «Вести из Солнечной системы», 2010

А если уж говорить о действительно экзотических веществах, отметим, что, по мнению ученых, странное магнитное поле Юпитера может генерироваться лишь океаном жидкого чёрного «металлического водорода». На Земле металлический водород удавалось зафиксировать лишь в течение нескольких наносекунд, в самых экстремальных условиях, какие только можно создать в лаборатории. Но многие физики убеждены, что Юпитер – необъятный резервуар металлического водорода и океан этого вещества достигает глубины в 30 тысяч километров.

— Сэм Кин, «Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева», 2010

Водород в публицистике и документальной прозе

В заголовке неудобно перечислять слишком много, а то можно было бы задать еще три вопроса: о гидрогениуме, дейтерии, тритии. Даже четыре ― поскольку 3 марта 1965 г. доктор Морис Гольдхабер (США) сообщил о получении антиводорода. Таким образом, для элемента, занимающего первую клетку периодической системы, в современном русском языке существует семь названий. И о каждом из них можно спросить ― почему мы называем элемент именно так? Подобные вопросы возникают при первом же знакомстве с любыми другими названиями любых других элементов.

— Валентин Рич, «Мы говорим «водород». Мы говорим «протий». Мы говорим «аш». Почему?», 1965

Жидкий водород сейчас считают одним из наиболее эффективных ракетных горючих. Однако у него есть один существенный недостаток: смеси водорода с воздухом (от 4 до 75% Н2) взрывоопасны. До недавнего времени утечку водорода регистрировали с помощью спектрального анализа воздуха непосредственно у поверхности бака с жидким H2. Но этот метод недостаточно чувствителен, и, кроме того, сигналы о возникновении опасной концентрации водорода поступают иногда слишком поздно. Это и приводило к печальным исходам: взрывам, разрушениям, человеческим жертвам. Журнал «Science News» (1967,№ 14) сообщает, что предложен новый метод обнаружения утечки водорода задолго до того, как его концентрация в воздухе вблизи бака станет угрожающей: в жидкий водород добавляют очень небольшое количество (от 60 до 10 весовых частей на миллиард весовых частей водорода) радиоактивного трития ― сверхтяжёлого водорода с периодом полураспада 12,5 лет. Счётчик Гейгера немедленно обнаруживает даже незначительную утечку водорода с добавкой трития.

— Борис Горзев, «Тритий спасает от взрывов», 1968

Необходимость водорода для водородной бомбы очевидна только на словесном уровне. А на уровне физики этот элемент в водородной бомбе вообще не используется. Водород ― самый лёгкий элемент, но не самый склонный к слиянию. Условия, в которых слияние может идти, сильно различаются для разных ядер, и достижимее всего слияние не самого водорода, а его изотопов ― дейтерия и трития, D и T. Дейтерий, хоть и в малом количестве, подмешан ко всякому природному водороду и выделять его в чистом виде научились еще в довоенные годы. Потому-то в постановлении правительства в июне 1948 года говорилось о «горении дейтерия». Трития в природе практически нет вовсе, и получать его очень трудно, точнее, дорого. К тому же тритий ― радиоактивен и, уже добытый, распадается со временем. Свойства дейтерия, и тем более трития, были недостаточно изучены, чтобы проводить точные расчеты. Однако точно было известно, что дейтерий и тритий ― газы. Как же из газа сделать слой, окружающий центральный атомный шар в Слойке? Трудно.

— Геннадий Горелик. «Андрей Сахаров. Наука и свобода», 2004

Водород в мемуарах, письмах и дневниковой прозе

В тот день случилось невозможное. Около Гостиного двора, в Петербурге, продаются всегда сотни детских шаров. В этот же день не оказалось ни одного. Товарищи нигде не могли найти шара. Наконец они добыли один у ребенка, но шар был старый и не летал. Тогда товарищи мои кинулись в оптический магазин, приобрели аппарат для добывания водорода и наполнили им шар; но он тем не менее упорно отказывался подняться: водород не был просушен. Время уходило. Тогда одна дама привязала шар к своему зонтику и, держа последний высоко над головой, начала ходить взад и вперед по тротуару, под забором нашего двора. Но я ничего не видел: забор был очень высокий, а дама ― очень маленькая. Как оказалось потом, случай с воздушным шаром вышел очень кстати. Когда моя прогулка кончилась, пролётка проехала по тем улицам, по которым она должна была проскакать в случае моего побега.

— Пётр Кропоткин, «Записки революционера», 1898

Водород в беллетристике и художественной прозе

— Как долго вы пьёте содовую воду? — спросил Шкарда. — Пятнадцать лет, — гордо ответил Караус. — Тогда еще не все потеряно. Несколько дней тому назад наука открыла, что содовая вода содержит мышьяк, который выделяется водородом, содержащимся в содовой воде. Вы, наверно, знаете, что такое мышьяк? — Ах, боже мой! — воскликнул инспектор. — Не говори «гоп», пока не перескочишь! Конечно, этого мышьяка в содовой воде не так уж много. Но если пить ее регулярно в течение нескольких лет, то впоследствии внезапно может случиться отравление организма, при котором сердечная деятельность останавливается.

— Ярослав Гашек, «Как пан Караус начал пить», 1913

	В седьмом этаже при помощи жидкого воздуха мы добываем жидкий водород, имеющий температуру всего двадцать градусов выше абсолютного нуля. А при помощи жидкого водорода мы превращаем в жидкое состояние гелий. Это самое трудное и сложное производство.
	— Александр Беляев, «Продавец воздуха», 1929

Водород в поэзии

Есть величайшие мгновенья; Они близ нас всегда вокруг: То разных тел соединенья, Порой ― неспешно, чаще ― вдруг. Они в природе возникают, Когда условья есть к тому; Но их и химики свершают Вослед пытливому уму. Их суть, их правда не случайна; Предвидеть можно их вперед, Но неизведанная тайна, Потемки, ― самый переход. Где, в чём охота кислороду, Как водород уразумел Мгновенно обращаться в воду, Пропасть, чтоб быть у новых дел...

— Константин Случевский, «Мой «Дневник» аналогий, тождеств, параллелей, оставленный в столе» (из цикла «Загробные песни»), 1902

	Еще не кончен путь печальный, А сердце, снова налегке, Откалывает пляс охальный В обросшем мясом костяке. Ну что ж, стремись навстречу бури: Да здравствует распад, разброд! Отдай телурию телурий И водороду ― водород.
	— Бенедикт Лившиц, «Еще не кончен путь печальный...», 1927

	Лицо неба как сон. И кобальтовый свет водорода Вкраплен мутными точками В густо-черную воздуха воду.
	— Эдуард Багрицкий, «Путешествие к нефти», 1929

	Есть просто газ легчайший ― водород, есть просто кислород, а вместе это ― июньский дождь от всех своих щедрот, сентябрьские туманы на рассветах.
	— Степан Щипачёв, «Читая Менделеева», 1948

	Перекисью водорода Обесцвечена природа. Догорают хризантемы (Отголосок старой темы).
	— Георгий Иванов, «Пейзаж», 1955

	То расщепленное ядро Нам мира вывернет нутро Гремучую природу. Отяжелевшая вода, Мутясь, откроет без труда Значенье водорода. Липучей зелени листок, Прозрачный розы лепесток ― Они ― как взрыв ― в засаде. И, приподняв покров земной, Мир предстает передо мной Артиллерийским складом.
	— Варлам Шаламов, «Атомная поэма», до 1956

«Ах, бросьте вы жесты эти! Одиннадцать водородных бомб ― И кончится жизнь на планете! Счернеет земной шар В пепле огненных ливней! Одиннадцать ― вот кошмар, Поднявший черные бивни! А вы вот сидите за кофе» Вы можете пить! Есть! Одиннадцать бомб ― катастрофа!! Сделано десять. Осталась одна… одна!!» Студент вскочил и умчался. <...> И только один Водород, Свои озирая владенья, Как призрачное виденье, На Эверест взойдет, Оттуда спустится в Татры, На Рим пожелает ступить, Зевая, осядет в театре, Где слышалось: «Быть иль не быть?» , И страшным Небытием, Словно безмолвное эхо, Ответит, торжественно нем, На жгучий вопрос человека. <...> (Хоть губы сизы, как мел, Прекрасен он, словно ангел: Он будто возвысился в ранге! Голос его звенел!) «Ребята! Слух приготовь Для вести особого рода: Жизнь возродится вновь Именно из водорода! Пробьется она сквозь века! Это ж достойно гимна! Вот диалектика! А? Из водорода! Именно!»

— Илья Сельвинский, «Всем! Всем! Всем!», 1957

	О, наше время благородное! Хочу поздравить всю страну ― Не водородная, а всенародная Летит ракета на Луну...
	— Михаил Светлов, «Придем!», 1959

	Так выгреби из своего ядра весь водород, и докажи свой гений, и преврати его в горящий гелий, и начинай меня сжигать с утра!
	— Семён Кирсанов, «Перед затмением» (из цикла «На былинных холмах), 1965

	«От жажды умираю над ручьем». Водоснабженцы чертыхались: « Поклеп! Тут воды ни при чем! Докажем ― сделаем анализ». Вердикт гидрологов, врачей: «Вода есть окись водорода, И не опасен для народа Сей оклеветанный ручей».
	— Илья Эренбург, «Над стихами Вийона», 1966

	Вот маленький сад. А за ним ― огород. Как сильно с периодом около года взлетала черёмуха за огородом, большая и белая, как водород!
	— Александр Ерёменко, «Когда наугад расщепляется код...», 1980

	Не за горами ранняя зима. Рассеется туман, сгустится иней. Один умрёт, другой сойдёт с ума, как мотылёк в бесхозной паутине. И человек вздыхает, замерев. Давно ему грозит зима другая, все дни его и годы нараспев на музыку свою перелагая. А из краев, где жаркий водород шлёт луч на землю в реках и могилах, глядит Господь ― жалеет, слёзы льёт, одна беда ― помочь ему не в силах.
	— Бахыт Кенжеев, «Куда плывет громоздким кораблем...», 1990-е

	А рядом с ней планеты-сёстры, а в середине жарко солнце, большой костёр из водорода и прочих разных элементов. Кто запалил его? Конечно, Господь, строитель электронов, непостижимый разработчик высокой физики законов.
	— Бахыт Кенжеев, «Организация Вселенной...», 1999

	С полсотни бочек на дворе с железной стружкой. И щипет аммиак нахальный, поэтому все в масках. Кислота металл кусает за изнанку, виясь в трубе. Есть водород, что чувствует опасность острее, чем Орфей в кольце вакханок. И голый человек специалистам показывает схему на себе...
	— Алексей Парщиков, «Сельское кладбище» (из сборника «Дирижабли»), 2004

См. также

• Дейтерий
• Тритий
• Протон
• Вода
• Тяжёлая вода
• Кислота
• Гелий
• Кислород
• Литий
• Воздушный шар
• Дирижабль
• Солнце