V periodické tabulce Mendělejeva je na čísle 1 nejběžnější prvek ve vesmíru - vodík. Jeho rozdělení se v procentech blíží 75 %. Jeho nejnižší obsah je zaznamenán ve vrstvách atmosféry - 0,0001%. Zemská kůra obsahuje 1 % hmotnosti plynu. Jeho největší množství je pozorováno ve vodě: 12 %. Na naší planetě je to třetí nejběžnější chemický prvek.
Popis položky
Molekula vodíku, jejíž vzorec je H-H nebo H2, má fyzikální a chemické vlastnosti.
Vodík je plyn, který nemá barvu ani zápach. Umístění vodíku v tabulce na 1. místě je způsobeno tím, že za různých podmínek se tento prvek může projevovat jako kov nebo jako plyn. Ve vnějším orbitalu má 1 elektron, který vodík může darovat (kovové vlastnosti) nebo přijmout jeden další (kvality plynu).
Průměr molekuly vodíku je 27 nm.
Průměr atomu vodíku je 1A, poloměr je 0,41A.
Vlastnosti
Physical zahrnuje následující:
- Bod varu– 256oS.
- Bod tání -259,2oC.
- Hmotnost vzduchu (D) - 0,069.
- Vodík je špatně rozpustný ve vodě.
Chemické vlastnosti jsou:
- Nepolární vazba mezi částicemi molekuly má energii 436 kJ/mol.
- Tepelná disociační teplota je 2000oC.
- Reaguje s:
- halogeny;
- kyslík;
- grey;
- dusík;
- oxid dusnatý;
- aktivní kovy.
V přírodě se vodík vyskytuje jak ve své přirozené formě, tak ve formě izotopů: protium, deuterium a tritium.
Struktura molekuly
Molekula prvku má jednoduchou strukturu. Složení molekuly vodíku je reprezentováno dvěma atomy, které při přiblížení tvoří kovalentní nepolární vazbu, a také jeden elektronový pár. Struktura jednoho atomu je: 1 kladně nabité jádro, kolem kterého se pohybuje 1 záporně nabitý elektron. Tento elektron se nachází v 1s orbitalu.
H - 1e=H+ tento vodíkový iont je kladný.
Tento výraz označuje, že vodík má podobné parametry jako prvky skupiny 1 v periodické tabulce, což jsou alkalické kovy (lithium, sodík, draslík), které poskytují svůj jediný elektron na vnější oběžné dráze.
H + 1e=H– záporný vodíkový iont.
Tato rovnice ukazuje, že vodík souvisí s podobnými prvky ze 7. skupiny, kterými jsou plyn a jsou schopny přijmout chybějící elektronyna její vnější elektronickou úroveň. Mezi tyto plyny patří: fluor, chlor, brom atd.
Složení molekuly vodíku je graficky znázorněno níže.
Vzdálenost mezi atomy vodíku je r=0,74 A, zatímco součet orbitálních poloměrů je 1,06 A. To ovlivňuje hloubku překrytí elektronového mraku a silnou, stabilní vodíkovou vazbu.
Atom vodíku je nejelementárnějším atomem v přírodě. Velikost atomového protonu je 10,5 A a průměr jednoho atomu je 0,1 nm.
Izotopové molekuly mají zvláštní strukturu. Atomové jádro protia se skládá pouze z jednoho protonu. Izotop je označen: 1Н.
Jaderná struktura vypadá jako komplex protonu a neutronu (2H).
3Н - tritium - ve své atomové struktuře je vybaveno jádrem s 1 protonem a dvěma neutrony.
Hmotnost
Ve vědě existují vzorce, které vypočítají hmotnost molekuly vodíku. Ve vztahu k prvku určete molekulovou a atomovou hmotnost.
Molární hmotnost molekuly vodíku se vypočítá podle obecného vzorce:
M=m / n, kde m je hmotnost látky, n je její množství.
Hmotnost atomu je 1,008 amu. V důsledku toho bude relativní hmotnost molekuly také rovna 1 008. Protože se molekula vodíku skládá ze dvou atomů, je relativní atomová hmotnost 2,016 a.u. m. Hmotnost molekuly vodíku je vyjádřena v gramech na mol (g/mol).
Hodnota vpříroda
Nejvýznamnější látkou v přírodě, která tvoří vodík v kombinaci s kyslíkem, je voda. Voda je zdrojem života, takže vodík je životně důležitý prvek.
Ze 100 % všech chemických prvků, které tvoří životní prostředí organismu, 1/10 části neboli 10 % tvoří vodík. Kromě vody je schopen udržovat kvartérní proteinovou strukturu, což je umožněno vodíkovými vazbami.
Princip komplementarity nukleové kyseliny nastává také působením molekuly vodíku. V rostlinné buňce se H účastní procesu fotosyntézy, biosyntézy a přenosu energie membránovými kanály.
Aplikace
V chemickém průmyslu je vodík široce používán. Přidává se při výrobě plastových výrobků, při výrobě mýdla a také při výrobě čpavku a mentolu.
Potravinářský průmysl: při výrobě potravin se vodík přidává jako potravinářská přísada E949. Takovou složku lze vidět na obalech margarínu, rostlinných olejů. Aditivum E949 je povoleno potravinářským průmyslem Ruské federace.
Vodík se kdysi používal také v leteckém průmyslu, protože látka je lehčí než vzduch. Takže ve 30. letech minulého století byly balony a vzducholodě plněny tímto druhem plynu. Navzdory své levnosti a snadnému použití byl vodík jako výplň brzy opuštěn, protože výbuchy letadel byly stále častější.
Dnes se plyn používá jakopalivo používané v kosmickém průmyslu. Zvažují se však způsoby jeho využití pro provoz motorů osobních a nákladních automobilů, protože prvek během spalování neuvolňuje škodlivé nečistoty do atmosféry, a proto je šetrný k životnímu prostředí.
Izotopy vodíku jsou nedílnou součástí mnoha léků. Deuterium se používá ve farmakologickém výzkumu k určení chování a účinků drogy v těle. Tritium se používá v radiodiagnostice jako prvek určující biochemické reakce metabolismu enzymů. Vodík je součástí peroxidu, což je dezinfekční prostředek.
