U periodnom sustavu Mendeljejeva na broju 1 nalazi se najčešći element u svemiru - vodik. Njegova se distribucija, u postocima, približava 75%. Njegov najniži sadržaj bilježi se u slojevima atmosfere - 0,0001%. Zemljina kora sadrži 1% plina po masi. Njegova najveća količina uočena je u vodi: 12%. Na našem planetu, to je treći najčešći kemijski element.
Opis artikla
Molekula vodika, čija je formula H-H ili H2, obdarena je fizičkim i kemijskim svojstvima.
Vodik je plin koji nema ni boju ni miris. Položaj vodika u tablici na 1. mjestu je zbog činjenice da se pod različitim uvjetima ovaj element može manifestirati kao metal ili kao plin. Ima 1 elektron u svojoj vanjskoj orbiti, koji vodik može donirati (metalna svojstva) ili prihvatiti još jedan (kvalitete plina).
Promjer molekule vodika je 27 nm.
Promjer atoma vodika je 1A, polumjer je 0,41 A.
Svojstva
Fizički uključuje sljedeće:
- Točka vrenja– 256oS.
- Točka topljenja -259,2oC.
- Težina zraka (D) - 0,069.
- Vodik je slabo topiv u vodi.
Kemijska svojstva su:
- Nepolarna veza između čestica molekule ima energiju od 436 kJ/mol.
- Temperatura toplinske disocijacije je 2000oC.
- Reagira sa:
- halogeni;
- kisik;
- siva;
- dušik;
- dušikov oksid;
- aktivni metali.
U prirodi se vodik pojavljuje i u svom prirodnom obliku i u obliku izotopa: protij, deuterij i tricij.
Struktura molekule
Molekula elementa ima jednostavnu strukturu. Sastav molekule vodika predstavljaju dva atoma, koji, približavajući se, tvore kovalentnu nepolarnu vezu, kao i jedan elektronski par. Struktura jednog atoma je: 1 pozitivno nabijena jezgra, oko koje se kreće 1 negativno nabijeni elektron. Ovaj elektron se nalazi u orbitali od 1s.
H - 1e=H+ ovaj vodikov ion je pozitivan.
Ovaj izraz pokazuje da vodik ima slične parametre kao elementi grupe 1 u periodnom sustavu, a to su alkalni metali (litij, natrij, kalij) koji doniraju svoj jedini elektron u vanjskoj orbiti.
H + 1e=H– negativni vodikov ion.
Ova jednadžba pokazuje da je vodik povezan sa sličnim elementima iz 7. skupine, koji su plin i mogu prihvatiti elektrone koji nedostajuna svoju vanjsku elektroničku razinu. Ovi plinovi uključuju: fluor, klor, brom, itd.
Sastav molekule vodika grafički je prikazan ispod.
Udaljenost između vodikovih atoma je r=0,74 A, dok je zbroj orbitalnih radijusa 1,06 A. To utječe na dubinu preklapanja oblaka elektrona i jaku, stabilnu vodikovu vezu.
Atom vodika je najelementarniji atom u prirodi. Veličina atomskog protona je 10,5 A, a promjer jednog atoma je 0,1 nm.
Molekule izotopa imaju posebnu strukturu. Atomska jezgra protija sastoji se od samo jednog protona. Izotop je označen: 1N.
Nuklearna struktura izgleda kao kompleks protona i neutrona (2H).
3N - tricij - u svojoj atomskoj strukturi obdaren je jezgrom s 1 protonom i dva neutrona.
Misa
U znanosti postoje formule koje izračunavaju kolika je masa molekule vodika. Odredite molekularnu i atomsku masu u odnosu na element.
Molarna masa molekule vodika izračunava se po općoj formuli:
M=m / n, gdje je m masa tvari, n njezina količina.
Masa atoma je 1.008 amu. Posljedično, relativna masa molekule također će biti jednaka 1,008. Budući da se molekula vodika sastoji od dva atoma, relativna atomska težina je 2,016 a.u. m. Masa molekule vodika izražava se u gramima po molu (g/mol).
Vrijednost upriroda
Najznačajnija tvar u prirodi koja tvori vodik u kombinaciji s kisikom je voda. Voda je izvor života, pa je vodik vitalni element.
Od 100% svih kemijskih elemenata koji čine okoliš organizma, 1/10 dijela ili 10% je vodik. Osim vode, sposoban je održavati kvarternu proteinsku strukturu, što je omogućeno vodikovom vezom.
Načelo komplementarnosti nukleinske kiseline također se javlja djelovanjem molekule vodika. U biljnoj stanici H sudjeluje u procesu fotosinteze, biosinteze i prijenosa energije kroz membranske kanale.
Prijava
U kemijskoj industriji vodik se široko koristi. Dodaje se u proizvodnji plastičnih proizvoda, u izradi sapuna, kao iu proizvodnji amonijaka i mentola.
Prehrambena industrija: u proizvodnji hrane vodik se dodaje kao aditiv hrani E949. Takva komponenta može se vidjeti na pakiranju margarina, biljnih ulja. Aditiv E949 dopušten je u prehrambenoj industriji Ruske Federacije.
Vodik se nekada također koristio u aeronautičkoj industriji, budući da je tvar lakša od zraka. Dakle, 30-ih godina prošlog stoljeća baloni i zračni brodovi punili su se ovom vrstom plina. Unatoč svojoj jeftinosti i jednostavnosti upotrebe, vodik je ubrzo napušten kao punilo jer su eksplozije zrakoplova postajale sve češće.
Danas se plin koristi kaogorivo koje se koristi u svemirskoj industriji. Međutim, razmatraju se metode njegove upotrebe za rad motora automobila i kamiona, budući da element ne ispušta štetne nečistoće u atmosferu tijekom izgaranja, te je stoga ekološki prihvatljiv.
Izotopi vodika sastavni su dio mnogih lijekova. Deuterij se koristi u farmakološkim istraživanjima za određivanje ponašanja i učinaka lijeka u tijelu. Tricij se koristi u radiodijagnostici kao element koji određuje biokemijske reakcije metabolizma enzima. Vodik je dio peroksida, koji je dezinficijens.
