Атомарный водород
При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:
H2 ↔ 2H
Вследствие большой прочности и высокой энергии диссоциации (436 кДж/моль) распад молекул водорода на атомы происходит в заметной степени лишь при 2000 °C степень диссоциации 0,1%. Осуществить эту реакцию можно, например, раскаляя током вольфрамовую проволоку в атмосфере сильно разреженного водорода. Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. Так, при 2500 °C степень диссоциации водорода 0,13%, при 3000 °C 9%, при 4000 °C 62,5%, а при 5000 °C 94,7% (при давлении 101325 Па).
Атомарный водород можно получить не только термической диссоциацией молекулярного водорода или при химических реакциях, но также и действием тихого (тлеющего) электрического разряда или ультрафиолетового излучения на молекулярный водород, находящийся под давлением около 70 Па.
Атомарный водород существует около 1 секунды. Сравнительная устойчивость атомарного водорода обусловлена тем, что двойные столкновения атомов водорода не приводят к образованию молекул водорода, т.к. возникают неустойчивые частицы, имеющие избыточную энергию. Эти частицы мгновенно распадаются вновь с образованием атомов водорода. Для образования молекул водорода необходимо столкновение трех атомов водорода (или столкновение со стенкой сосуда, примесями), чтобы выделяющаяся при образовании водорода энергия была сообщена в виде кинетической энергии третьему атому или молекуле (т.н. тройное соударение), который уходит из сферы реакции. Поэтому атомы водорода обычно претерпевают миллионы столкновений прежде, чем образуют устойчивую молекулу. Практически промежуток времени, в течение которого половинное число атомов соединиться в молекулы составляет, примерно, 1/3 сек.
При разложении водорода на атомы поглощается большое количество теплоты:
H2(г) = 2H(г) ΔH = 436 кДж/моль
Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее его молекул. Чтобы молекулярный водород вступил в какую-либо реакцию, молекулы должный распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется. См. химические свойства водорода.