Στον περιοδικό πίνακα του Mendeleev στο νούμερο 1 βρίσκεται το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν - το υδρογόνο. Η κατανομή του, σε ποσοστό, πλησιάζει το 75%. Η χαμηλότερη περιεκτικότητά του σημειώνεται στα στρώματα της ατμόσφαιρας - 0,0001%. Ο φλοιός της Γης περιέχει 1% αέριο κατά μάζα. Η μεγαλύτερη ποσότητα του παρατηρείται στο νερό: 12%. Στον πλανήτη μας, είναι το τρίτο πιο κοινό χημικό στοιχείο.
Περιγραφή στοιχείου
Το μόριο υδρογόνου, του οποίου ο τύπος είναι H-H ή H2, είναι προικισμένο με φυσικές και χημικές ιδιότητες.
Το υδρογόνο είναι ένα αέριο που δεν έχει ούτε χρώμα ούτε οσμή. Η θέση του υδρογόνου στον πίνακα στην 1η θέση οφείλεται στο γεγονός ότι υπό διάφορες συνθήκες αυτό το στοιχείο μπορεί να εκδηλωθεί ως μέταλλο ή ως αέριο. Έχει 1 ηλεκτρόνιο στο εξωτερικό του τροχιακό, το οποίο μπορεί να δώσει το υδρογόνο (μεταλλικές ιδιότητες) ή να δεχθεί ένα ακόμη (ποιότητες αερίου).
Η διάμετρος ενός μορίου υδρογόνου είναι 27 nm.
Η διάμετρος ενός ατόμου υδρογόνου είναι 1A, η ακτίνα είναι 0,41 A.
Ιδιότητες
Το
Φυσικό περιλαμβάνει τα ακόλουθα:
- Σημείο βρασμού– 256oS.
- Σημείο τήξης -259,2oC.
- Βάρος αέρα (D) - 0,069.
- Το υδρογόνο είναι ελάχιστα διαλυτό στο νερό.
Οι χημικές ιδιότητες είναι:
- Ο μη πολικός δεσμός μεταξύ των σωματιδίων ενός μορίου έχει ενέργεια 436 kJ/mol.
- Η θερμοκρασία θερμικής διάστασης είναι 2000oC.
- Αντιδρά με:
- αλογόνα;
- οξυγόνο;
- γκρι;
- άζωτο;
- νιτρικό οξείδιο;
- ενεργά μέταλλα.
Στη φύση, το υδρογόνο εμφανίζεται τόσο στη φυσική του μορφή όσο και με τη μορφή ισοτόπων: πρωτίου, δευτερίου και τριτίου.
Η δομή του μορίου
Το μόριο ενός στοιχείου έχει απλή δομή. Η σύνθεση του μορίου του υδρογόνου αντιπροσωπεύεται από δύο άτομα, τα οποία, πλησιάζοντας, σχηματίζουν έναν ομοιοπολικό μη πολικό δεσμό, καθώς και ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Η δομή ενός ατόμου είναι: 1 θετικά φορτισμένος πυρήνας, γύρω από τον οποίο κινείται 1 αρνητικά φορτισμένο ηλεκτρόνιο. Αυτό το ηλεκτρόνιο βρίσκεται στο τροχιακό 1s.
H - 1e=H+ αυτό το ιόν υδρογόνου είναι θετικό.
Αυτή η έκφραση υποδηλώνει ότι το υδρογόνο έχει παρόμοιες παραμέτρους με τα στοιχεία της Ομάδας 1 στον Περιοδικό Πίνακα, τα οποία είναι αλκαλικά μέταλλα (λίθιο, νάτριο, κάλιο) που δίνουν το μοναδικό τους ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τροχιά.
H + 1e=H– αρνητικό ιόν υδρογόνου.
Αυτή η εξίσωση δείχνει ότι το υδρογόνο σχετίζεται με παρόμοια στοιχεία από την 7η ομάδα, τα οποία είναι αέρια και μπορούν να δεχτούν τα ηλεκτρόνια που λείπουνστο εξωτερικό ηλεκτρονικό του επίπεδο. Αυτά τα αέρια περιλαμβάνουν: φθόριο, χλώριο, βρώμιο κ.λπ.
Η σύνθεση του μορίου του υδρογόνου παρουσιάζεται γραφικά παρακάτω.
Η απόσταση μεταξύ των ατόμων υδρογόνου είναι r=0,74 A, ενώ το άθροισμα των τροχιακών ακτίνων είναι 1,06 A. Αυτό επηρεάζει το βάθος της επικάλυψης νέφους ηλεκτρονίων και έναν ισχυρό, σταθερό δεσμό υδρογόνου.
Το άτομο υδρογόνου είναι το πιο στοιχειώδες άτομο στη φύση. Το μέγεθος ενός ατομικού πρωτονίου είναι 10,5 Α και η διάμετρος ενός ατόμου είναι 0,1 nm.
Τα μόρια ισοτόπων έχουν ειδική δομή. Ο ατομικός πυρήνας του πρωτίου αποτελείται από ένα μόνο πρωτόνιο. Το ισότοπο χαρακτηρίζεται: 1Ν.
Η πυρηνική δομή μοιάζει με σύμπλεγμα πρωτονίου και νετρονίου (2H).
3Ν - το τρίτιο - στην ατομική του δομή είναι προικισμένο με έναν πυρήνα με 1 πρωτόνιο και δύο νετρόνια.
Μάζα
Στην επιστήμη, υπάρχουν τύποι που υπολογίζουν ποια είναι η μάζα ενός μορίου υδρογόνου. Σε σχέση με το στοιχείο, προσδιορίστε τη μοριακή και την ατομική μάζα.
Η μοριακή μάζα ενός μορίου υδρογόνου υπολογίζεται με τον γενικό τύπο:
M=m / n, όπου m είναι η μάζα της ουσίας, n είναι η ποσότητα της.
Η μάζα ενός ατόμου είναι 1,008 amu. Κατά συνέπεια, η σχετική μάζα του μορίου θα είναι επίσης ίση με 1,008. Εφόσον το μόριο υδρογόνου αποτελείται από δύο άτομα, το σχετικό ατομικό βάρος είναι 2,016 a.u. μ. Η μάζα ενός μορίου υδρογόνου εκφράζεται σε γραμμάρια ανά mol (g/mol).
Αξία σεφύση
Η πιο σημαντική ουσία στη φύση που σχηματίζει υδρογόνο σε συνδυασμό με οξυγόνο είναι το νερό. Το νερό είναι η πηγή της ζωής, επομένως το υδρογόνο είναι ένα ζωτικό στοιχείο.
Από το 100% όλων των χημικών στοιχείων που συνθέτουν το περιβάλλον του οργανισμού, το 1/10 μέρος ή το 10% είναι υδρογόνο. Εκτός από το νερό, είναι σε θέση να διατηρήσει μια δομή τεταρτοταγούς πρωτεΐνης, η οποία καθίσταται δυνατή με δεσμούς υδρογόνου.
Η αρχή της συμπληρωματικότητας του νουκλεϊκού οξέος εμφανίζεται επίσης με τη δράση του μορίου του υδρογόνου. Σε ένα φυτικό κύτταρο, το H συμμετέχει στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, της βιοσύνθεσης και στη μεταφορά ενέργειας μέσω των διαύλων μεμβράνης.
Αίτηση
Στη χημική βιομηχανία, το υδρογόνο χρησιμοποιείται ευρέως. Προστίθεται στην κατασκευή πλαστικών προϊόντων, στη σαπωνοποιία, καθώς και στην παραγωγή αμμωνίας και μενθόλης.
Βιομηχανία τροφίμων: στην παραγωγή τροφίμων, προστίθεται υδρογόνο ως πρόσθετο τροφίμων E949. Ένα τέτοιο συστατικό μπορεί να δει κανείς στη συσκευασία μαργαρίνης, φυτικών ελαίων. Το πρόσθετο E949 επιτρέπεται από τη βιομηχανία τροφίμων της Ρωσικής Ομοσπονδίας.
Το υδρογόνο χρησιμοποιήθηκε κάποτε και στην αεροναυπηγική βιομηχανία, καθώς η ουσία είναι ελαφρύτερη από τον αέρα. Έτσι, στη δεκαετία του '30 του περασμένου αιώνα, μπαλόνια και αερόπλοια γέμιζαν με αυτό το είδος αερίου. Παρά τη φθηνότητα και την ευκολία χρήσης του, το υδρογόνο εγκαταλείφθηκε σύντομα ως πληρωτικό καθώς οι εκρήξεις αεροσκαφών έγιναν πιο συχνές.
Σήμερα, το αέριο χρησιμοποιείται ωςκαύσιμο που χρησιμοποιείται στη διαστημική βιομηχανία. Ωστόσο, εξετάζονται μέθοδοι χρήσης του για τη λειτουργία κινητήρων αυτοκινήτων και φορτηγών, καθώς το στοιχείο δεν εκπέμπει επιβλαβείς ακαθαρσίες στην ατμόσφαιρα κατά την καύση και, ως εκ τούτου, είναι φιλικό προς το περιβάλλον.
Τα ισότοπα υδρογόνου αποτελούν αναπόσπαστο συστατικό πολλών φαρμάκων. Το δευτέριο χρησιμοποιείται στη φαρμακολογική έρευνα για τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς και των επιδράσεων ενός φαρμάκου στον οργανισμό. Το τρίτιο χρησιμοποιείται στη ραδιοδιαγνωστική ως στοιχείο που καθορίζει τις βιοχημικές αντιδράσεις του μεταβολισμού των ενζύμων. Το υδρογόνο είναι μέρος του υπεροξειδίου, το οποίο είναι απολυμαντικό.
