Водородистые металлы

— Некоторые металлы способны поглощать водород в различной степени и удерживать его при обыкновенной температуре даже в пустоте. Это так называемое явление окклюзии водорода (Грагам). Количество поглощенного водорода зависит от состояния поверхности металла и от температуры. Порошкообразные металлы и при температуре более высокой до известного предела поглощают больше водорода, чем сплошные и на холоду. Серебро, медь, железо, золото, платина в сплошном виде и при обыкновенной температуре поглощают на один объем металла менее одного объема водорода. Так называемая губчатая платина при обыкновенной температуре, а особенно платиновая чернь, обладают гораздо большею поглотительною способностью в отношении к Водородистые металлы Металлический же палладий поглощает более всех других металлов; выкованный в виде пластинки (неплавленый) при 19° палладий поглощает 376 объемов на 1 об., при 90°-67° до 643 об., при 245° до 526 объемов. Как видно, эта способность палладия с увеличением температуры возрастает до некоторого максимума, а при дальнейшем повышении температуры снова уменьшается. Губчатый палладий при 200° поглощает 655 объемов. Поглощение сопровождается увеличением объема, или разбуханием металла; особенно ясно это можно видеть при следующем опыте: разлагают воду гальваническим током; электрод, на котором выделяется водород, делают из палладиевой пластинки, покрытой с одной стороны лаком; при пропускании тока пластинка закручивается вследствие расширения непокрытой лаком поверхности, происходящего от поглощения водорода. Никель, кобальт, алюминий, магний также способны поглощать водород. Чугун, особенно марганцовистый, в расплавленном состоянии поглощает водород, а также сталь, при 800°. В этих явлениях можно видеть переход от самого слабого взаимодействия водорода с металлами, ограничивающегося поверхностью их, до образования определенных химических соединений.

Водородистые палладий Pd ₂ H, натрий Na ₂ H и калий К ₂ Н представляют примеры подобных определенных соединений. Они обладают металлическим видом, и последние — серебристо-белым цветом. Они получаются при нагревании металлов в атмосфере водорода; температуры, при которых они образуются, близки к температурам их диссоциации. Упругость диссоциации равна атмосферному давлению для Pd ₂ H при 130° — 140°, для Na ₂ H — при 420° — 430°, для К ₂ Н — при 410° — 420°; наиболее удобная температура получения первого — около 100°, второго и третьего — выше 200°. Pd ₂ H способен еще далее поглощать водород, но это дальнейшее поглощение признают за простое растворение водорода в водородистом палладии. Водородистый калий способен самовоспламеняться на воздухе, а водородистый натрий в сухом воздухе быстро не изменяется. Литий при 500°, а равно и таллий способны поглощать водород. Водородистая медь Cu ₃ Н получается в виде темного малопостоянного осадка при действии на раствор медного купороса некоторых восстановителей.

Изложенными фактами до последнего времени вопрос о водородистых металлах почти вполне исчерпывался. Но недавно благодаря новым исследованиям К. Винклера возникла возможность и этого рода соединения подвести (Б. Браунер) под общие законы, управляющие химическими явлениями, в смысле форм соединений, в особенности под периодический закон (см. это слово). Исследования Винклера показали возможность образования водородистых соединений многих металлов. Эти соединения получаются, если водород при высокой температуре приходит в соприкосновение с металлом в момент его выделения из кислородного соединения действием металлического порошкообразного магния при нагревании. Таким образом получены, при реакции весьма энергичной, водородистые церий — CeH ₂, цирконий — Zr H₂, торий — ThH ₂; для металлов III группы получены водородистые иттрий У ₂ Н ₃, лантан La ₂ Н ₃. Металлы II группы также соединяются с водородом в указанных условиях; даже водородистый магний получается при нагревании в атмосфере водорода смеси окиси магния с порошкообразным металлическим магнием, потому что окись магния способна диссоциировать в парах магния (Морзе и Вайт); реакция происходит при этой группе сравнительно медленно и несовершенно; получены соединения для бериллия, магния, кальция, стронция и бария; состав их выражается общей формулой МеН, на атом металла один атом водорода; выход водородистого соединения возрастает с увеличением атомного веса металла. Получить водородистые соединения для металлов I группы этим способом не удалось по той причине, очевидно, что редукция магнием кислородных соединений их совершается при большом выделении тепла и температуры, развивающиеся при этом, значительно выше температур диссоциации водородистых металлов.

Таким образом, металлы первых четырех групп периодической системы образуют ряд водородистых соединений такого состава Ме ₂ Н, Ме ₂ Н ₂, Ме ₂ Н ₃ и Ме ₂ Н ₄ (формулы вторая и четвертая удвоены, чтобы лучше показать последовательность изменения форм соединений при переходе от одной группы к другой). Кремний и углерод, принадлежащие к IV группе (но к другой полугруппе, чем Се и Th), к которой относится также церий и другие металлы, образующие, по Винклеру, водородистые соединения состава Ме ₂ Н ₄, образуют с водородом соединения другого состава, именно водородистый кремний: SiH ₄ и метан СН ₄, которые суть уже газы, т. е. физически глубоко отличаются от твердых Водородистые металлы металлов, упоминаемых выше. Водородистые соединения таких металлов, как мышьяк, сурьма и т. п., также суть газы. Они описываются при этих металлах и уже входят в ряд водородных соединений, подобных Н ₂ О, НCl и т. п.

С. С. Колотов. Δ.