Mengyelejev periódusos rendszerében az 1. helyen áll a világegyetem leggyakoribb eleme - a hidrogén. Eloszlása százalékban kifejezve megközelíti a 75%-ot. A legalacsonyabb tartalma a légkör rétegeiben található - 0,0001%. A földkéreg 1 tömegszázalék gázt tartalmaz. Legnagyobb mennyisége a vízben figyelhető meg: 12%. Bolygónkon ez a harmadik leggyakoribb kémiai elem.
Tétel leírása
A hidrogénmolekula, amelynek képlete H-H vagy H2, fizikai és kémiai tulajdonságokkal rendelkezik.
A hidrogén olyan gáz, amelynek sem színe, sem szaga nincs. A hidrogén helye a táblázatban az 1. helyen annak a ténynek köszönhető, hogy különböző körülmények között ez az elem fémként vagy gázként nyilvánulhat meg. 1 elektron van a külső pályáján, amelyet a hidrogén képes leadni (fémes tulajdonságok) vagy még egyet befogadni (gázminőség).
Egy hidrogénmolekula átmérője 27 nm.
Egy hidrogénatom átmérője 1A, sugara 0,41 A.
Tulajdonságok
A fizikai a következőket tartalmazza:
- Forráspont– 256oS.
- Olvadáspont -259,2oC.
- Légtömeg (D) - 0,069.
- A hidrogén rosszul oldódik vízben.
A kémiai tulajdonságok a következők:
- A molekula részecskéi közötti nem poláris kötés energiája 436 kJ/mol.
- A termikus disszociációs hőmérséklet 2000oC.
- Reagál:
- halogének;
- oxigén;
- szürke;
- nitrogén;
- nitrogén-monoxid;
- aktív fémek.
A természetben a hidrogén természetes formájában és izotópok formájában is előfordul: protium, deutérium és trícium.
A molekula szerkezete
Egy elem molekulája egyszerű szerkezetű. A hidrogénmolekula összetételét két atom képviseli, amelyek közeledve kovalens nem poláris kötést alkotnak, valamint egy elektronpár. Egy atom szerkezete: 1 pozitív töltésű atommag, amely körül 1 negatív töltésű elektron mozog. Ez az elektron az 1s pályán található.
H - 1e=H+ ez a hidrogénion pozitív.
Ez a kifejezés azt jelzi, hogy a hidrogén paraméterei hasonlóak a periódusos rendszer 1. csoportjának elemeihez, amelyek az alkálifémek (lítium, nátrium, kálium), amelyek egyetlen elektronjukat a külső pályán adják.
H + 1e=H– negatív hidrogénion.
Ez az egyenlet azt mutatja, hogy a hidrogén a 7. csoportba tartozó hasonló elemekhez kapcsolódik, amelyek gázok és képesek befogadni a hiányzó elektronokatkülső elektronikus szintjére. Ezek a gázok a következők: fluor, klór, bróm stb.
A hidrogénmolekula összetételét grafikusan az alábbiakban mutatjuk be.
A hidrogénatomok távolsága r=0,74 A, míg a pálya sugarainak összege 1,06 A. Ez befolyásolja az elektronfelhők átfedésének mélységét és az erős, stabil hidrogénkötést.
A hidrogénatom a természet legelemibb atomja. Egy atom proton mérete 10,5 A, egy atom átmérője 0,1 nm.
Az izotópmolekulák különleges szerkezettel rendelkeznek. A protium atommagja csak egy protonból áll. Az izotóp jelölése: 1Н.
A nukleáris szerkezet úgy néz ki, mint egy proton és egy neutron komplexe (2H).
3Н - trícium - atomszerkezetében 1 protonból és két neutronból álló atommaggal rendelkezik.
mise
A tudományban léteznek képletek, amelyek kiszámítják, mekkora a hidrogénmolekula tömege. Az elemhez viszonyítva határozza meg a molekula- és az atomtömeget.
A hidrogénmolekula moláris tömegét a következő általános képlettel számítjuk ki:
M=m / n, ahol m az anyag tömege, n a mennyisége.
Egy atom tömege 1,008 amu. Következésképpen a molekula relatív tömege is egyenlő lesz 1,008. Mivel a hidrogénmolekula két atomból áll, a relatív atomtömeg 2,016 a.u. m. A hidrogénmolekula tömegét gramm/mol-ban fejezzük ki (g/mol).
Érték betermészet
A természet legjelentősebb anyaga, amely oxigénnel kombinálva hidrogént képez, a víz. A víz az élet forrása, ezért a hidrogén létfontosságú elem.
A szervezet környezetét alkotó összes kémiai elem 100%-ának 1/10%-a, vagyis 10%-a hidrogén. A víz mellett képes megőrizni a kvaterner fehérjeszerkezetet, amit a hidrogénkötés tesz lehetővé.
A nukleinsav-komplementaritás elve a hidrogénmolekula hatására is fellép. Egy növényi sejtben a H részt vesz a fotoszintézis folyamatában, a bioszintézisben, valamint a membráncsatornákon keresztüli energiaátvitelben.
Alkalmazás
A vegyiparban a hidrogént széles körben használják. Hozzáadják műanyag termékek gyártása során, szappankészítésben, valamint ammónia és mentol gyártásban.
Élelmiszeripar: az élelmiszerek előállítása során hidrogént adnak hozzá élelmiszer-adalékanyagként E949. Ilyen komponens látható a margarin, növényi olajok csomagolásán. Az E949 adalékot az Orosz Föderáció élelmiszeripara engedélyezi.
A hidrogént egykor a repüléstechnikai iparban is használták, mivel az anyag könnyebb a levegőnél. Tehát a múlt század 30-as éveiben léggömböket és léghajókat töltöttek meg ilyen típusú gázzal. Olcsósága és könnyű használhatósága ellenére a hidrogént hamarosan felhagyták töltőanyagként, mivel a repülőgép-robbanások egyre gyakoribbá váltak.
Ma a gázt úgy használjákaz űriparban használt üzemanyag. A személygépkocsik és teherautók motorjainak üzemeltetésére azonban fontolóra veszik a felhasználási módokat, mivel az elem égés közben nem bocsát ki káros szennyeződéseket a légkörbe, ezért környezetbarát.
A hidrogénizotópok számos gyógyszer szerves részét képezik. A deutériumot farmakológiai kutatásokban használják, hogy meghatározzák a gyógyszer viselkedését és hatását a szervezetben. A tríciumot a radiodiagnosztikában az enzimanyagcsere biokémiai reakcióit meghatározó elemként használják. A hidrogén a peroxid része, amely fertőtlenítőszer.
