Історія відкриття водню займає важливу віху в розвитку науки. Згідно сучасним науковим уявленнями, цей газ – один з найпоширеніших елементів у Всесвіті. Він є найбільш важливою речовиною для існування зірок, а, отже, головним джерелом енергії.

Коротка історія відкриття водню

Елемент був виявлений британським вченим Генрі Кавендішем в 1766 році. Походження назви походить від грецьких слів «гідро» і «генів», що означає «вода» і «генератор».


Ще в 1671 році Роберт Бойль (1627-1691 англійський хімік і фізик) опублікував статтю «Нові експерименти, що стосуються відносини між полум'ям і повітрям», в якій він описав реакцію між залізними ошурками і розведеними кислотами. В процесі експериментів вчений зауважив, що реакція даних речовин призводить до еволюції газоподібного водню («горючий розчин Марса»). Однак тільки в 1766 році газ був затверджений в якості основного елемента Генрі Кавендішем (1731-1810 англійський хімік і фізик, який відкрив азот), що використовували для синтезу ртуть. Учений охарактеризував його як «легкозаймистий повітря з металів». Кавендіш точно описав властивості водню, але помилково вважав, що газ походить від металу, а не від кислоти. Сучасна назва хімічного елемента дав французький дослідник А. Л. Лавуазьє. Історія відкриття водню (H) на цьому не закінчується. У 1931 році професором хімії Гарольдом Юрі, які працювали в Чикаго (США), був виявлений газ дейтерій. Він є важким ізотопом водню і записується як 2 H і D.

Цеглинки світобудови

Довгий час люди не могли розібратися у властивостях матерії. Хоча ще стародавні греки вважали, що «ефір» (навколишній простір) складається з певних елементів, чіткого обґрунтування і тим більш твердих доказів цього факту не існувало. Восени 1803 року англієць Джон Дальтон зміг пояснити результати деяких своїх досліджень, припустивши, що речовина складається з атомів. Також дослідник з'ясував, що всі зразки будь-якого даного з'єднання складаються з однієї і тієї ж комбінації цих атомів. Дальтон також зазначив, що в ряді сполук відносини мас другого елемента, які поєднуються із заданою вагою першого елемента, можуть бути зведені до малим цілим числам («Закон множинних пропорцій»). Таким чином, вчений має певне відношення до історії відкриття водню. Презентація «Теорії атомів» Дальтона відбулася в 3-му томі наукового видання «Системи хімії», виданому Томасом Томсоном в 1807 році. Також матеріал з'явився в статті про оксалатах стронцію, опублікованій у «Філософських транзакції». В наступному році Дальтон самостійно опублікував ці ідеї, зробивши більш розгорнутий аналіз в роботі «Нова система хімічної філософії». До речі, у ній вчений запропонував використовувати в якості символу водню круг з крапкою в центрі.

Перший паливний елемент

Історія відкриття водню багата цікавими подіями. У 1839 році британський вчений сер Вільям Роберт Гроув провів експерименти з електролізу. Він використовував електрику для розділення води на водень і кисень. Пізніше дослідник задумався, а чи можна зробити зворотну дію – генерувати електрику з реакції кисню з воднем? Гроув закрив платинові пластинки в окремих запечатаних ємкостях, в одній з яких містився водень, а в іншій – кисень. Коли контейнери були занурені в розбавлену сірчану кислоту, між двома електродами потік струм з утворенням води в газових балонах. Потім учений пов'язав кілька подібних пристроїв в послідовний ланцюг, щоб збільшити напругу, що створюється у газовій батареї.
З тих пір на водень покладаються великі надії в плані отримання компактних екологічно чистих джерел енергії. Проте поки не вирішено питання 100 %-ї безпеки і високої ефективності кінцевих пристроїв для масового споживання. До речі, термін «паливний елемент» вперше використаний хіміками Людвігом Мондом і Чарльзом Лангером, продолжившими дослідження У. Р. Гроува.

Автономні джерела енергії

У 1932 році Френсіс Томас Бекон, інженер Кембриджського університету у Великобританії, продовжив роботу над проектами Гроува, Монда і Лангера. Він замінив платинові електроди менш дорогий нікелевої сіткою, а замість електроліту з сірчаною кислотою використовував лужної гідроксид калію (менш агресивний до електродів). Це було по суті створення першого лужного паливного елемента, що отримав назву осередок Бекона. Британцеві знадобилося ще 27 років, щоб продемонструвати установку, здатну виробляти 5 кВт енергії, що достатньо для живлення зварювального апарата. Приблизно в той же час був продемонстрований перший автомобіль на паливних елементах. Пізніше паливні елементи використовувалися НАСА в 1960 роках для польотів у межах місячної програми «Аполлон». Клітинки Бекона стояли (і стоять) на сотнях космічних апаратів. Також «великі батарейки» використовуються на підводних човнах.

Корисний, але небезпечний

Історія відкриття водню пов'язана не тільки з радісними моментами. Про те, наскільки небезпечний цей елемент, свідчить трагедія дирижабля-гіганта «Гінденбург». В 1930 роках Німеччина побудувала серію повітряних суден – цепелінів. В якості газу використовувався водень. Будучи легше азотно-кисневої суміші, яка становить основну частину атмосфери, він дозволяв перевозити великі обсяги вантажів. У 1936 році німецькі конструктори представили світу найбільший на той час дирижабль «Гінденбург». 245-метровий гігант вміщував 200000 м3 газу. Його вантажопідйомність вражаюча: апарат був здатний підняти в небо до 100 тонн вантажів. Повітряне судно використовувалося для трансатлантичних перевезень між Німеччиною і США. Пасажирська гондола вміщала 50 чоловік з багажем. 6051937 після прибуття в Нью-Йорк стався витік водню. Легко займистий газ загорівся, стався вибух, що призвів до смерті 36 осіб. З тих пір замість водню в літальних апаратах застосовують більш безпечний гелій.

Висновок

Водень – один з найважливіших елементів у Всесвіті. Хоча його властивості добре вивчені, він не перестає цікавити вчених, інженерів, конструкторів. Даний елемент є темою тисяч наукових робіт, дипломів і рефератів. Історія відкриття водню – це історія самої науки, системи знань, що прийшла на зміну неуцтву і релігійним догмам.