Im Periodensystem von Mendeleev auf Platz 1befindet sich das häufigste Element im Universum - Wasserstoff. Die prozentuale Verteilung liegt nahe bei 75%. Sein niedrigster Gehalt wird in den Schichten der Atmosphäre festgestellt - 0,0001%. Die Erdkruste enthält 1 Massen-% Gas. Die größte Menge befindet sich im Wasser: 12%. Es ist das dritthäufigste chemische Element auf unserem Planeten.
Artikelbeschreibung
Das Wasserstoffmolekül, dessen Formel H-H oder H2 ist, verfügt über physikalische und chemische Eigenschaften.
Wasserstoff ist ein Gas, das nicht mit Wasserstoff ausgestattet istFarbe, kein Geruch. Die Position von Wasserstoff in der Tabelle an erster Stelle ist darauf zurückzuführen, dass sich dieses Element unter verschiedenen Bedingungen als Metall oder als Gas manifestieren kann. In seinem äußeren Orbital befindet sich 1 Elektron, das Wasserstoff abgeben kann (metallische Eigenschaften) oder ein anderes aufnehmen kann (Gasqualität).
Der Durchmesser eines Wasserstoffmoleküls beträgt 27 nm.
Der Durchmesser des Wasserstoffatoms beträgt 1A, der Radius beträgt 0,41 A.
Eigenschaften
Physikalisch umfassen die folgenden:
- Siedepunkt - 256oC.
- Schmelzpunkt -259,2oC.
- Luftmasse (D) - 0,069.
- Wasserstoff ist in Wasser schwer löslich.
Die chemischen Eigenschaften sind wie folgt:
- Die unpolare Bindung zwischen den Teilchen des Moleküls hat eine Energie von 436 kJ / mol.
- Die thermische Dissoziationstemperatur beträgt 2000oC.
- Reagiert mit:
- Halogene;
- Sauerstoff;
- grau;
- Stickstoff;
- Stickoxid;
- aktive Metalle.
Unter natürlichen Bedingungen kommt Wasserstoff sowohl auf natürliche Weise als auch in Form von Isotopen vor: Protium, Deuterium und Tritium.
Molekülstruktur
Das Molekül des Elements hat eine einfache Struktur. Die Zusammensetzung des Wasserstoffmoleküls wird durch zwei Atome dargestellt, die sich nähern und eine kovalente unpolare Bindung bilden, sowie durch ein Elektronenpaar. Die Struktur eines Atoms ist: 1 positiv geladener Kern, um den sich 1 negativ geladenes Elektron bewegt. Dieses Elektron befindet sich im 1s-Orbital.
H - 1e = H + dieses Wasserstoffion ist positiv.
Dieser Ausdruck zeigt an, dass Wasserstoffhat ähnliche Parameter wie die Elemente der Gruppe 1 im Periodensystem, bei denen es sich um Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium) handelt, die ihr einziges Elektron im äußeren Orbital abgeben.
Н + 1е = Н– negatives Wasserstoffion.
Diese Gleichung zeigt, dass Wasserstoff istverwandt mit analogen Elementen aus der 7. Gruppe, die Gas sind und fehlende Elektronen auf ihre äußere elektronische Ebene aufnehmen können. Diese Gase umfassen: Fluor, Chlor, Brom usw.
Die Zusammensetzung des Wasserstoffmoleküls ist nachstehend grafisch dargestellt.
Abstand zwischen Wasserstoffatomen r = 0,74 A, cwährend die Summe der Orbitalradien 1,06 A beträgt. Dies beeinflusst die Überlappungstiefe der Elektronenwolken und die starke, stabile Wasserstoffbindung.
Das Wasserstoffatom ist das elementarste Atom in der Natur. Die Größe des atomaren Protons beträgt 10,5 A und der Durchmesser eines Atoms beträgt 0,1 nm.
Isotopenmoleküle haben eine spezielle Struktur. Der Atomkern des Protiums besteht nur aus einem Proton. Das Isotop wird bezeichnet als: 1H.
Die Kernstruktur sieht aus wie ein Komplex aus Proton und Neutron (2H).
3H - Tritium - ist in seiner Atomstruktur mit einem Kern mit 1 Proton und zwei Neutronen ausgestattet.
Gewicht
In der Wissenschaft gibt es Formeln, die die Masse eines Wasserstoffmoleküls berechnen. In Bezug auf das Element werden die Molekular- und Atomgewichte bestimmt.
Die Molmasse eines Wasserstoffmoleküls wird nach der allgemeinen Formel berechnet:
M = m / n, wobei m die Masse der Substanz ist, n ihre Menge ist.
Die Masse des Atoms beträgt 1,008 amu.Daher beträgt die relative Masse des Moleküls ebenfalls 1,008. Da ein Wasserstoffmolekül aus zwei Atomen besteht, beträgt das relative Atomgewicht 2,016 amu. Die Masse eines Wasserstoffmoleküls wird in Gramm pro Mol (g / mol) ausgedrückt.
Bedeutung in der Natur
Die wichtigste natürliche Substanz, die in einem Komplex mit Sauerstoff Wasserstoff bildet, ist Wasser. Wasser ist die Quelle des Lebens, daher ist Wasserstoff ein lebenswichtiges Element.
Von 100% aller chemischen Elemente, diemachen die organismische Umgebung aus, 1/10 Teil oder 10% ist Wasserstoff. Zusätzlich zu Wasser ist es in der Lage, eine quaternäre Proteinstruktur aufrechtzuerhalten, die aufgrund von Wasserstoffbrücken möglich ist.
Das Prinzip der Komplementarität von Nukleinsäurentritt auch bei der Einwirkung eines Wasserstoffmoleküls auf. In einer Pflanzenzelle ist H am Prozess der Photosynthese, Biosynthese und Energieübertragung durch Membrankanäle beteiligt.
Anwendung
Wasserstoff ist in der chemischen Industrie weit verbreitet. Es wird bei der Herstellung von Kunststoffprodukten, bei der Seifenherstellung sowie bei der Herstellung von Ammoniak und Menthol zugesetzt.
Lebensmittelindustrie:Bei der Lebensmittelproduktion wird Wasserstoff als Lebensmittelzusatz E949 zugesetzt. Eine solche Komponente ist auf der Verpackung von Margarine- und Pflanzenölen zu sehen. Der Zusatz E949 ist von der Lebensmittelindustrie der Russischen Föderation zugelassen.
Wasserstoff wurde einmal in verwendetLuftfahrtindustrie, weil der Stoff leichter als Luft ist. In den 30er Jahren des letzten Jahrhunderts wurden Ballons und Luftschiffe mit dieser Art von Gas gefüllt. Trotz seiner Billigkeit und Benutzerfreundlichkeit wurde Wasserstoff bald nicht mehr als Füllstoff verwendet, da Fälle von Flugzeugexplosionen häufiger auftraten.
Heutzutage wird Gas als Brennstoff verwendet,in der Raumfahrtindustrie verwendet. Es werden jedoch Verfahren zur Verwendung für den Betrieb von Motoren von PKW und LKW in Betracht gezogen, da das Element während der Verbrennung keine schädlichen Verunreinigungen an die Atmosphäre abgibt und daher umweltfreundlich ist.
Ein integraler Bestandteil von Wasserstoffisotopenwirken als Teil vieler Medikamente. Deuterium wird in der pharmakologischen Forschung verwendet, um das Verhalten und die Wirkung eines Arzneimittels im Körper zu bestimmen. Tritium wird in der Radiodiagnostik als Element verwendet, das die biochemischen Reaktionen des Enzymstoffwechsels bestimmt. Wasserstoff ist Teil des Peroxids, das ein Desinfektionsmittel ist.
