A la taula periòdica de Mendeleiev al número 1 hi ha l'element més comú de l'univers: l'hidrogen. La seva distribució, en termes percentuals, s'acosta al 75%. El seu contingut més baix s'observa a les capes de l'atmosfera: 0,0001%. L'escorça terrestre conté un 1% de gas en massa. La seva major quantitat s'observa a l'aigua: 12%. Al nostre planeta, és el tercer element químic més comú.
Descripció de l'element
La molècula d'hidrogen, la fórmula de la qual és H-H o H2, està dotada de propietats físiques i químiques.
L'hidrogen és un gas que no té ni color ni olor. La ubicació de l'hidrogen a la taula en primer lloc es deu al fet que en diverses condicions aquest element es pot manifestar com un metall o com un gas. Té 1 electró al seu orbital exterior, que l'hidrogen pot donar (propietats metàl·liques) o acceptar-ne un més (qualitats de gas).
El diàmetre d'una molècula d'hidrogen és de 27 nm.
El diàmetre d'un àtom d'hidrogen és 1A, el radi és 0,41 A.
Propietats
Física inclou el següent:
- Punt d'ebullició– 256oS.
- Punt de fusió -259,2oC.
- Pes aeri (D) - 0,069.
- L'hidrogen és poc soluble en aigua.
Les propietats químiques són:
- L'enllaç no polar entre les partícules d'una molècula té una energia de 436 kJ/mol.
- La temperatura de dissociació tèrmica és de 2000oC.
- Reacciona amb:
- halògens;
- oxigen;
- gris;
- nitrogen;
- òxid nítric;
- metalls actius.
A la natura, l'hidrogen es presenta tant en la seva forma natural com en forma d'isòtops: proti, deuteri i triti.
L'estructura de la molècula
La molècula d'un element té una estructura simple. La composició de la molècula d'hidrogen està representada per dos àtoms que, apropant-se, formen un enllaç covalent no polar, així com un parell d'electrons. L'estructura d'un àtom és: 1 nucli carregat positivament, al voltant del qual es mou 1 electró carregat negativament. Aquest electró es troba a l'orbital 1s.
H - 1e=H+ aquest ió d'hidrogen és positiu.
Aquesta expressió indica que l'hidrogen té paràmetres similars als elements del grup 1 de la taula periòdica, que són metalls alcalins (liti, sodi, potassi) que donen el seu únic electró a l'òrbita exterior.
H + 1e=H– ió hidrogen negatiu.
Aquesta equació mostra que l'hidrogen està relacionat amb elements similars del setè grup, que són gasos i són capaços d'acceptar els electrons que f altenal seu nivell electrònic exterior. Aquests gasos inclouen: fluor, clor, brom, etc.
La composició de la molècula d'hidrogen es presenta gràficament a continuació.
La distància entre els àtoms d'hidrogen és r=0,74 A, mentre que la suma dels radis orbitals és 1,06 A. Això afecta la profunditat de la superposició del núvol d'electrons i un enllaç d'hidrogen fort i estable.
L'àtom d'hidrogen és l'àtom més elemental de la natura. La mida d'un protó atòmic és de 10,5 A i el diàmetre d'un àtom és de 0,1 nm.
Les molècules isòtopes tenen una estructura especial. El nucli atòmic del proti només està format per un protó. L'isòtop es designa: 1Н.
L'estructura nuclear sembla un complex d'un protó i un neutró (2H).
3Н - triti - en la seva estructura atòmica està dotat d'un nucli amb 1 protó i dos neutrons.
Missa
En ciència, hi ha fórmules que calculen quina és la massa d'una molècula d'hidrogen. En relació amb l'element, determina les masses moleculars i atòmiques.
La massa molar d'una molècula d'hidrogen es calcula mitjançant la fórmula general:
M=m / n, on m és la massa de la substància, n és la seva quantitat.
La massa d'un àtom és 1,008 amu. En conseqüència, la massa relativa de la molècula també serà igual a 1,008. Com que la molècula d'hidrogen consta de dos àtoms, el pes atòmic relatiu és de 2,016 ua. m. La massa d'una molècula d'hidrogen s'expressa en grams per mol (g/mol).
Valor ennatura
La substància més important de la natura que forma hidrogen en combinació amb l'oxigen és l'aigua. L'aigua és la font de vida, de manera que l'hidrogen és un element vital.
Del 100% de tots els elements químics que formen l'entorn de l'organisme, 1/10 part, o 10%, és hidrogen. A més de l'aigua, és capaç de mantenir una estructura de proteïnes quaternàries, que és possible gràcies als enllaços d'hidrogen.
El principi de complementarietat d'àcids nucleics també es produeix amb l'acció de la molècula d'hidrogen. En una cèl·lula vegetal, H participa en el procés de fotosíntesi, biosíntesi i en la transferència d'energia a través dels canals de membrana.
Aplicació
A la indústria química, l'hidrogen s'utilitza àmpliament. S'afegeix en la fabricació de productes plàstics, en la fabricació de sabó, així com en la producció d'amoníac i mentol.
Indústria alimentària: en la producció d'aliments s'afegeix hidrogen com a additiu alimentari E949. Aquest component es pot veure a l'envàs de margarina, olis vegetals. La indústria alimentària de la Federació Russa permet l'additiu E949.
L'hidrogen també es va utilitzar en la indústria aeronàutica, ja que la substància és més lleugera que l'aire. Així, als anys 30 del segle passat, els globus i els dirigibles s'omplien d'aquest tipus de gas. Malgrat el seu cost econòmic i la seva facilitat d'ús, l'hidrogen aviat es va abandonar com a farciment a mesura que les explosions d'avions es van fer més freqüents.
Avui, el gas s'utilitza com acombustible utilitzat en la indústria espacial. No obstant això, s'estan considerant mètodes d'utilització per al funcionament de motors d'automòbils i camions, ja que l'element no emet impureses nocives a l'atmosfera durant la combustió i, per tant, és respectuós amb el medi ambient.
Els isòtops de l'hidrogen són un component integral de molts medicaments. El deuteri s'utilitza en investigacions farmacològiques per determinar el comportament i els efectes d'un fàrmac en el cos. El triti s'utilitza en radiodiagnòstic com a element que determina les reaccions bioquímiques del metabolisme enzimàtic. L'hidrogen forma part del peròxid, que és un desinfectant.
