Влияние водорода на организм человека


Каждый химический элемент в периодической системе имеет свое определенное место положения, которое отражает проявляемые им свойства и говорит о его электронном строении. Однако есть среди всех один особый атом, который занимает сразу две ячейки. Он располагается в двух совершенно противоположных по проявляемым свойствам группах элементов. Это водород. Такие особенности делают его уникальным. Водород — это не просто элемент, но и простое вещество, а также составная часть многих сложных соединений, биогенный и органогенный элемент. Поэтому рассмотрим его характеристики и свойства подробнее.

Водород как химический элемент

Водород — это элемент первой группы главной подгруппы, а также седьмой группы главной подгруппы в первом малом периоде.

Данный период состоит всего из двух атомов: гелия и рассматриваемого нами элемента. Опишем основные особенности положения водорода в периодической системе.

  1. Порядковый номер водорода — 1, количество электронов такое же, соответственно, протонов столько же. Атомная масса — 1,00795. Существует три изотопа данного элемента с массовыми числами 1, 2, 3. Однако свойства каждого из них очень сильно различаются, так как увеличение массы даже на единицу именно для водорода является сразу двойным.
  2. То, что на внешнем энергетическом уровне он содержит всего один электрон, позволяет успешно проявлять ему как окислительные, так и восстановительные свойства. Кроме того, после отдачи электрона у него остается свободная орбиталь, которая принимает участие в образовании химических связей по донорно-акцепторному механизму.
  3. Водород — это сильный восстановитель. Поэтому основным местом его считается первая группа главной подгруппы, где он возглавляет самые активные металлы — щелочные.
  4. Однако при взаимодействии с сильными восстановителями, такими как, например, металлы, он может быть и окислителем, принимая электрон. Данные соединения получили название гидридов. По этому признаку он возглавляет подгруппу галогенов, с которыми является схожим.
  5. Благодаря совсем маленькой атомной массе, водород считается самым легким элементом. Кроме того, его плотность также очень мала, поэтому он также является эталоном легкости.

Таким образом, очевидно, что атом водорода — это совершенно уникальный, непохожий на все остальные элемент. Следовательно, свойства его тоже особенные, а образуемые простые и сложные вещества очень важны. Рассмотрим их далее.

Простое вещество — водород

Если говорить о данном элементе как о молекуле, то нужно сказать, что она двухатомна. То есть водород (простое вещество) — это газ. Формула его эмпирическая будет записываться как Н2, а графическая — через одинарную сигма-связь Н-Н. Механизм образования связи между атомами — ковалентный неполярный.

Еще Генри Кавендиш в 1766 году сумел открыть данное вещество. Именно он и доказал, что водород — это газ, причем такой, который способен взрываться на воздухе. Позже были хорошо изучены свойства, стало ясно, что данное вещество — самое легкое среди известных.

Читайте также:  Влияние сжигания ископаемого топлива на экологию

Еще позже Лавуазье дал название (как элементу, так и веществу на его основе) на латыни — hydrogenium, что в переводе означает «рождающий воду». В 1781 году первооткрыватель данного элемента Генри Кавендиш доказал, что вода — сочетание водорода и кислорода, то есть это продукт их взаимодействия. А о том, что легкий газ еще и очень горючий, было известно еще в XVI веке, это отражалось в записях Парацельса.

Таким образом, молекулярный водород — это очень распространенное в природе и образующееся естественным путем газообразное соединение, состоящее из двух атомов, которое способно взрываться на воздухе. Кроме того, молекула может распадаться на атомы, которые принимают участие в ядерных реакциях, превращаясь в ядра гелия. Данные процессы непрерывно происходят на Солнце и в космосе, которые и являются основными поставщиками данного соединения.

Водород — это вещество, которое способно проявлять себя и как окислитель, и как восстановитель. Также оно находит себе очень широкое применение в деятельности человека.

Физические свойства водорода

Физические параметры водород имеет следующие:

  1. Температура кипения — (-252,76 0С).
  2. Температура плавления — (-259,2 0С).
  3. В обозначенном интервале температур является бесцветной жидкостью, не имеющей запаха.
  4. При очень высоком давлении существуют снегообразные кристаллы твердого водорода.
  5. При определенных условиях (высокое давление и низкие температуры) способен переходить в металлическое состояние.
  6. Практически нерастворим в воде, поэтому возможен сбор методом вытеснения воды при получении в лабораторных условиях.
  7. При обычных условиях водород — это газ, не имеющий запаха, цвета и вкуса.
  8. Является горючим и взрывоопасным веществом.
  9. Хорошо растворяется в металлах, так как способен диффундировать сквозь их толщу.
  10. Примерно в 14,5 раз данный газ легче воздуха.

Кристаллическая решетка простого вещества молекулярная, связи слабые, поэтому легко разрушаются.

Химические свойства водорода

Как уже говорилось выше, водород способен проявлять как восстановительные, так и окислительные свойства. Возможные степени окисления элемента +1; -1. Поэтому его часто используют в промышленности для синтезов и различных реакций.

Окислительные свойства водорода

  1. Взаимодействие с активными металлами (щелочными и щелочноземельными) при обычных условиях приводит к образованию солеподобных соединений, называемых гидридами. Например: LiH, CaH2, KH, MgH2 и прочие.
  2. Соединения с малоактивными металлами под воздействием высоких температур или сильной освещенности (фотохимическая инициация реакций) также образуют гидриды.

Восстановительные свойства водорода

  1. Взаимодействие при обычных условиях только с фтором (как сильным окислителем). В результате образуется фтороводород или плавиковая кислота HF.
  2. Взаимодействие практически со всеми неметаллами, но при определенных достаточно жестких условиях. Примеры соединений: H2S, NH3, H2O, PH3, SiH4 и прочие.
  3. Восстанавливает металлы из их оксидов до простых веществ. Это один из промышленных способов получения металлов, называющийся водородотермией.

Отдельно следует выделить реакции, которые используются в органических синтезах. Они называются гидрированием — насыщением водородом и дегидрированием, то есть его отщеплением от молекулы. На основании этих способов превращений получают множество углеводородов и других органических соединений.

Читайте также:  Воздействие двигателей внутреннего сгорания на окружающую среду

Нахождение водорода в природе

Водород — это самое распространенное вещество на нашей планете и за ее пределами. Ведь практически все межзвездное пространство и звезды состоят именно из этого соединения. В космосе он может существовать в виде:

  • плазмы;
  • газа;
  • ионов;
  • атомов;
  • молекул.

Существует несколько видов различных по плотности облаков, состоящих именно из этого вещества.

Если говорить о распространении конкретно в земной коре, то водород стоит на втором месте по числу атомов после кислорода, его приблизительно 17%. В свободном виде встречается редко, лишь в незначительных количествах в составе сухого воздуха. Самое распространенное соединение данного элемента — вода. Именно в ее составе он и встречается на планете.

Также водород является обязательной составной частью любого живого организма. Причем в теле человека на долю этого атома приходится 63%. Водород — это органогенный элемент, поэтому формирует молекулы белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, а также многих других жизненно важных соединений.

Получение водорода

Существуют разные способы получения рассматриваемого нами газа. К ним относится несколько промышленных и лабораторных вариантов синтеза.

Промышленные способы получения водорода:

  • Паровая конверсия метана.
  • Газификация угля — процесс подразумевает нагревание угля до 1000 0С, в результате чего образуется водород и высокоуглеродный уголь.
  • Электролиз. Данный метод может использоваться только для водных растворов различных солей, так как расплавы не приводят к разряжению воды на катоде.

Лабораторные способы получения водорода:

  • Гидролиз гидридов металлов.
  • Действие разбавленных кислот на активные металлы и средней активности.
  • Взаимодействие щелочных и щелочноземельных металлов с водой.

Чтобы собрать образующийся водород, необходимо держать пробирку перевернутой вверх дном. Ведь данный газ нельзя собрать так, как, например, углекислый газ. Это водород, он намного легче воздуха. Быстро улетучивается, а в больших количествах при смешении с воздухом взрывается. Поэтому и следует переворачивать пробирку. После ее заполнения ее нужно закрыть резиновой пробкой.

Чтобы проверить чистоту собранного водорода, следует поднести к горлышку зажженную спичку. Если хлопок глухой и тихий — значит газ чистый, с минимальными примесями воздуха. Если же громкий и свистящий — грязный, с большой долей посторонних компонентов.

Области использования водорода

При сгорании водорода выделяется настолько большое количество энергии (теплоты), что данный газ считается самым выгодным топливом. К тому же экологически чистым. Однако на сегодняшний день его применение в данной области ограничено. Это связано с непродуманными до конца и не решенными проблемами синтеза чистого водорода, который был бы пригоден для использования в качестве топлива в реакторах, двигателях и портативных устройствах, а также отопительных котлах жилых домов.

Ведь способы получения данного газа достаточно дорогостоящие, поэтому прежде необходимо разработать особый метод синтеза. Такой, который позволит получать продукт в большом объеме и с минимальными затратами.

Можно выделить несколько основных областей, в которых находит применение рассматриваемый нами газ.

  1. Химические синтезы. На основании гидрирования получают мыла, маргарины, пластмассы. При участии водорода синтезируется метанол и аммиак, а также другие соединения.
  2. В пищевой промышленности — как добавка Е949.
  3. Авиационная промышленность (ракетостроение, самолетостроение).
  4. Электроэнергетика.
  5. Метеорология.
  6. Топливо экологически чистого вида.
Читайте также:  Диоксид углерода CO2

Очевидно, что водород так же важен, как и распространен в природе. Еще большую роль играют образуемые им различные соединения.

Влияние водорода на организм человека

Молекулярный водород (Н2) — это самый маленький элемент и самая легкая молекула во Вселенной. Его главная работа заключается в следующем:

  1. Молекулярный водород мгновенно превращает токсичные гидроксил-радикалы, находящиеся в организме, в воду. Он легко проникает в клетки и нейтрализует цитотоксические кислородные радикалы, защищая тем самым ДНК, РНК и белки от  оксидативного стресса.
  2. Молекулярный водород поддерживает гомеостатический уровень собственных антиоксидантов в организме, вызывает активацию или регулирование дополнительных антиоксидантных энизимов (например, глутатиона, супероксиддисмутазы, каталазы и др.) и /или белков тела, защищающих клетки.
  3. Молекулярный водород является сигнальной молекулой, которая влияет на межклеточную коммуникацию, метаболизм клеток и экспрессию генов. Он обладает противовоспалительным, антиаллергическим и анти-апоптотическим действиями.
  4. Молекулярный водород, благодаря мельчайшим водным кластерам, изменяя электрический заряд в воде, заставляет молекулы воды образовывать небольшие группы, что позволяет легче осуществлять увлажнение организма и транспортировку витаминов и минералов.

Водород является самым маленьким антиоксидантом, поэтому он может проникать в мозг и ткани организма, легко преодолевая физиологический барьер между кровеносной системой и центральной нервной системой. Только  водород способен проникать через клеточные мембраны  и ликвидировать токсичные радикалы внутри клеток. Поскольку водород является антиоксидантом, то он помогает снизить нагрузку на иммунную систему, способствует сохранению здоровья организма и его способности к быстрому восстановлению.

Каждая клетка в организме человека должна быть здоровой для выполнения предназначенных функций. За это отвечает молекулярный водород. Нормально функционирующие клетки позволяют меньше зависеть он энергии, получаемой с пищей в течение дня. А приемлемое снижение потребления пищи означает, что в организме накапливается меньше токсинов.

Молекулярный водород (Н2) – это не чужеродное для организма вещество.

Его действие отлично от действия лекарственных препаратов, которые, как раз, являются чужими для нашего тела.  Благодаря  богатой клетчаткой пищи,  наши  кишечные бактерии производят большое количество этого газообразного водорода, который попадает в кровь и оказывает много полезных эффектов. Это также является одной из причин, почему употребление овощей весьма полезно.

По результатам научных исследований, питьевая вода, обогащенная водородом, является наиболее эффективным способом доставки водорода в организм, и, что интересно, это также самый простой и естественный способ насыщения организма водородом.

Более того, недавние исследования целебных источников во Франции, Мексике и Индии показали, что их воды являются лечебными из-за содержания большого количества растворенного водорода.

Аппараты по производству водородной воды портативны и  производят только качественную, полезную воду с высоким содержанием водорода, которая способна оздоровить организм на клеточном уровне, улучшить иммунитет, добавить жизненного тонуса и замедлить процесс старения.

Оцените статью:
[Всего голосов: 0    Средний: 0/5]