Аналитическое определение водорода

Доказательство присутствия или отсутствия того или иного элемента в данном природном веществе (минерале, газе, воде источника и т. п.) называется аналитическим определением данного элемента. Оно имеет огромное практическое и познавательное значение. Со времени появления научных основ химии, т. е. со времен работ М. В. Ломоносова, методы химического анализа постоянно развивались и совершенствовались.

Для того чтобы обнаружить в исследуемом веществе какой-либо определенный элемент, надо произвести реакцию, которая свойственна соединениям именно этого элемента. При этом необходимо подобрать такую реакцию, которая сразу давала бы четкие сигналы о том, что она действительно произошла. Сигналом может быть выпадение осадка (иногда окрашенного в характерный цвет) или выделение газа при добавлении известных реактивов. Так, например, присутствие солей серебра можно обнаружить по появлению белого осадка при добавлении к исследуемому раствору раствора хлоридов. Осадок не растворяется в азотной кислоте, но растворяется в гидроксиде аммония. Химик всегда озабочен тем, чтобы в реагирующей смеси заведомо не было соединений других элементов, способных дать сходные реакции и замаскировать открытие интересующего его элемента. Разработаны тонкие методы, позволяющие открывать присутствие каждого элемента в сложной смеси их соединений.

Для этого пользуются не только химическими реакциями, но и физическими методами. При нагревании до высокой температуры атомы элементов испускают излучение, состоящее из электромагнитных волн, длина которых ("окраска") типична для каждого элемента. Это излучение в призмах спектроскопов можно разложить на отдельные лучи. Их можно наблюдать непосредственно или сфотографировать.

Так, водород характеризуется четырьмя спектральными линиями в той части спектра, которая воспринимается глазом (видимая часть спектра). Это волна с длиной 656,3, 486,1, 434,1 и 410,2 нм (в других частях спектра имеются и другие линии). Астроном, направивший свой спектральный прибор на далекую звезду и обнаруживший в ее спектре эти линии, сделает заключение на наличии в атмосфере звезды водорода!

На земле при анализе смесей различных газов обычно стараются удалить из смеси все газы, кроме водорода. Это можно сделать, например поглощая кислотообразующие газы, в частности оксид углерода (IV), растворами щелочи, а иногда вымораживая примеси путем сильного охлаждения и т. п. Затем сжигают водород и по массе получившейся воды судят о его содержании в смеси.