In die periodieke tabel van Mendeleev by nommer 1 is die mees algemene element in die heelal - waterstof. Die verspreiding daarvan, in persentasie terme, nader 75%. Die laagste inhoud daarvan word in die lae van die atmosfeer opgemerk - 0,0001%. Die aardkors bevat 1% gas per massa. Die grootste hoeveelheid daarvan word in water waargeneem: 12%. Op ons planeet is dit die derde mees algemene chemiese element.
Itembeskrywing
Die waterstofmolekule, wie se formule H-H of H2 is, is toegerus met fisiese en chemiese eienskappe.
Waterstof is 'n gas wat nie kleur of reuk het nie. Die ligging van waterstof in die tabel in die 1ste plek is te wyte aan die feit dat hierdie element onder verskillende toestande kan manifesteer as 'n metaal of as 'n gas. Dit het 1 elektron in sy buitenste orbitaal, wat waterstof kan skenk (metaaleienskappe) of nog een kan aanvaar (gaseienskappe).
Die deursnee van 'n waterstofmolekule is 27 nm.
Die deursnee van 'n waterstofatoom is 1A, die radius is 0,41 A.
Properties
Fisiek sluit die volgende in:
- Kookpunt– 256oS.
- Smeltingpunt -259.2oC.
- Luggewig (D) - 0,069.
- Waterstof is swak oplosbaar in water.
Die chemiese eienskappe is:
- Die nie-polêre binding tussen die deeltjies van 'n molekule het 'n energie van 436 kJ/mol.
- Die termiese dissosiasietemperatuur is 2000oC.
- Reageer met:
- halogene;
- suurstof;
- grys;
- stikstof;
- stikstofoksied;
- aktiewe metale.
In die natuur kom waterstof sowel in sy natuurlike vorm as in die vorm van isotope voor: protium, deuterium en tritium.
Die struktuur van die molekule
Die molekule van 'n element het 'n eenvoudige struktuur. Die samestelling van die waterstofmolekule word voorgestel deur twee atome, wat naderende 'n kovalente nie-polêre binding vorm, sowel as een elektronpaar. Die struktuur van een atoom is: 1 positief gelaaide kern, waaromheen 1 negatief gelaaide elektron beweeg. Hierdie elektron is in die 1s-orbitaal geleë.
H - 1e=H+ hierdie waterstofioon is positief.
Hierdie uitdrukking dui aan dat waterstof soortgelyke parameters het as Groep 1-elemente in die Periodieke Tabel, wat alkalimetale (litium, natrium, kalium) is wat hul enigste elektron in die buitenste wentelbaan skenk.
H + 1e=H– negatiewe waterstofioon.
Hierdie vergelyking wys dat waterstof verwant is aan soortgelyke elemente van die 7de groep, wat gas is en in staat is om die ontbrekende elektrone te aanvaartot sy buitenste elektroniese vlak. Hierdie gasse sluit in: fluoor, chloor, broom, ens.
Die samestelling van die waterstofmolekule word hieronder grafies voorgestel.
Die afstand tussen waterstofatome is r=0,74 A, terwyl die som van die orbitale radiusse 1,06 A is. Dit beïnvloed die diepte van elektronwolk-oorvleueling en 'n sterk, stabiele waterstofbinding.
Die waterstofatoom is die mees elementêre atoom in die natuur. Die grootte van 'n atoomproton is 10,5 A, en die deursnee van een atoom is 0,1 nm.
Isotoopmolekules het 'n spesiale struktuur. Die atoomkern van protium bestaan uit slegs een proton. Die isotoop word aangedui: 1Н.
Die kernstruktuur lyk soos 'n kompleks van 'n proton en 'n neutron (2H).
3Н - tritium - in sy atoomstruktuur is toegerus met 'n kern met 1 proton en twee neutrone.
massa
In die wetenskap is daar formules wat bereken wat die massa van 'n waterstofmolekule is. Met betrekking tot die element, bepaal die molekulêre en atoommassas.
Die molêre massa van 'n waterstofmolekule word bereken deur die algemene formule:
M=m / n, waar m die massa van die stof is, n die hoeveelheid daarvan is.
Die massa van 'n atoom is 1,008 amu. Gevolglik sal die relatiewe massa van die molekule ook gelyk wees aan 1,008. Aangesien die waterstofmolekule uit twee atome bestaan, is die relatiewe atoomgewig 2,016 a.u. m. Die massa van 'n waterstofmolekule word uitgedruk in gram per mol (g/mol).
Waarde innatuur
Die belangrikste stof in die natuur wat waterstof in kombinasie met suurstof vorm, is water. Water is die bron van lewe, so waterstof is 'n noodsaaklike element.
Van 100% van alle chemiese elemente waaruit die organisme se omgewing bestaan, is 1/10 deel, of 10%, waterstof. Benewens water is dit in staat om 'n kwaternêre proteïenstruktuur te handhaaf, wat moontlik gemaak word deur waterstofbinding.
Die beginsel van nukleïensuurkomplementariteit kom ook voor met die werking van die waterstofmolekule. In 'n plantsel neem H deel aan die proses van fotosintese, biosintese en aan die oordrag van energie deur membraankanale.
Aansoek
In die chemiese industrie word waterstof wyd gebruik. Dit word bygevoeg in die vervaardiging van plastiekprodukte, in seepmaak, sowel as in ammoniak- en mentholproduksie.
Voedselindustrie: in die produksie van voedsel word waterstof bygevoeg as 'n voedselbymiddel E949. So 'n komponent kan gesien word op die verpakking van margarien, plantaardige olies. Byvoeging E949 word deur die voedselindustrie van die Russiese Federasie toegelaat.
Waterstof is eens ook in die lugvaartbedryf gebruik, aangesien die stof ligter as lug is. Dus, in die 30's van die vorige eeu, is ballonne en lugskepe met hierdie tipe gas gevul. Ten spyte van die goedkoopheid en gebruiksgemak, is waterstof gou laat vaar as 'n vulstof, aangesien vliegtuigontploffings meer gereeld geword het.
Vandag word gas gebruik asbrandstof wat in die ruimtebedryf gebruik word. Metodes om dit te gebruik vir die werking van enjins van motors en vragmotors word egter oorweeg, aangesien die element nie skadelike onsuiwerhede tydens verbranding in die atmosfeer uitstraal nie, en dus omgewingsvriendelik is.
Waterstofisotope is 'n integrale komponent van baie medisyne. Deuterium word in farmakologiese navorsing gebruik om die gedrag en effekte van 'n geneesmiddel in die liggaam te bepaal. Tritium word in radiodiagnostiek gebruik as 'n element wat die biochemiese reaksies van ensiemmetabolisme bepaal. Waterstof is deel van peroksied, wat 'n ontsmettingsmiddel is.
