בטבלה המחזורית של מנדלייב במספר 1היסוד הנפוץ ביותר ביקום הוא מימן. התפלגותו, באחוזים, מתקרבת ל-75%. התכולה הנמוכה ביותר שלו מצוינת בשכבות האטמוספירה - 0.0001%. קרום כדור הארץ מכיל 1% גז במסה. הכמות הגדולה ביותר שלו נצפית במים: 12%. על הפלנטה שלנו, זהו היסוד הכימי השלישי הנפוץ ביותר.
תיאור הפריט
מולקולת המימן, שהנוסחה שלה היא H-H או H2, ניחנה בתכונות פיזיקליות וכימיות.
מימן הוא גז שאינו ניחן בשום גזצבע או ריח. מיקומו של מימן בטבלה במקום הראשון נובע מכך שבתנאים שונים יסוד זה יכול להתבטא כמתכת או כגז. למסלול החיצוני שלו יש אלקטרון אחד, שמימן יכול לתרום (תכונות מתכתיות) או לקבל אחד נוסף (איכויות גז).
הקוטר של מולקולת מימן הוא 27 ננומטר.
קוטר אטום מימן הוא 1A, הרדיוס הוא 0.41 A.
מאפיינים
הפיזיים הם:
- נקודת רתיחה - 256oC
- נקודת התכה -259.2oC
- מסת אוויר (D) - 0.069.
- מימן אינו מסיס במים בצורה גרועה.
התכונות הכימיות הן:
- לקשר הלא קוטבי בין חלקיקי המולקולה יש אנרגיה של 436 קילו ג'ל/מול.
- טמפרטורת הניתוק התרמי היא 2000oC
- מגיב עם:
- הלוגנים;
- חַמצָן;
- אפור;
- חַנקָן;
- תחמוצת חנקן;
- מתכות פעילות.
בטבע מימן מופיע הן בצורתו הטבעית והן בצורת איזוטופים: פרוטיום, דאוטריום וטריטיום.
מבנה מולקולרי
למולקולה של יסוד יש מבנה פשוט.הרכב מולקולת המימן מיוצג על ידי שני אטומים, אשר, מתקרבים, יוצרים קשר קוולנטי לא קוטבי, כמו גם זוג אלקטרונים אחד. המבנה של אטום אחד הוא: גרעין מטען חיובי אחד, שסביבו נע אלקטרון בעל מטען שלילי. האלקטרון הזה ממוקם במסלול 1s.
H - 1e \u003d H + יון המימן הזה חיובי.
ביטוי זה מציין כי מימןיש פרמטרים דומים עם היסודות של קבוצה 1 במערכת המחזורית, שהם מתכות אלקליות (ליתיום, נתרן, אשלגן), מוותרים על האלקטרון היחיד שלהם במסלול החיצוני.
H + 1e \u003d H - יון המימן שלילי.
משוואה זו מראה כי מימן הואקשור ליסודות דומים מהקבוצה ה-7, שהם גז ומסוגלים לקבל את האלקטרונים החסרים לרמה האלקטרונית החיצונית שלהם. גזים אלו כוללים: פלואור, כלור, ברום וכו'.
הרכב מולקולת המימן מוצג בצורה גרפית להלן.
מרחק בין אטומי מימן r=0.74 A, inבעוד שסכום הרדיוסים המסלוליים הוא 1.06 A. זה משפיע על עומק חפיפת ענן האלקטרונים ועל קשר מימן חזק ויציב.
אטום המימן הוא האטום היסודי ביותר בטבע. גודלו של פרוטון אטומי הוא 10.5 A, וקוטר אטום אחד הוא 0.1 ננומטר.
למולקולות איזוטופים יש מבנה מיוחד. גרעין האטום של פרוטיום מורכב מפרוטון אחד בלבד. האיזוטופ מיועד: 1H.
המבנה הגרעיני נראה כמו קומפלקס של פרוטון ונייטרון (2H).
3H - טריטיום - במבנה האטומי שלו ניחן בגרעין בעל פרוטון 1 ושני נויטרונים.
מִשׁקָל
במדע, יש נוסחאות שמחשבות מהי המסה של מולקולת מימן. ביחס ליסוד, קבע את המסה המולקולרית והאטומית.
המסה המולרית של מולקולת מימן מחושבת על ידי הנוסחה הכללית:
M = m / n, כאשר m היא מסת החומר, n היא כמותו.
המסה של אטום היא 1.008 אמו.לכן, המסה היחסית של המולקולה תהיה גם 1.008. מכיוון שמולקולת המימן מורכבת משני אטומים, המשקל האטומי היחסי הוא 2.016 אמו. e.m המסה של מולקולת מימן מבוטאת בגרמים למול (g/mol).
חשיבות בטבע
החומר המשמעותי ביותר בטבע היוצר מימן בשילוב עם חמצן הוא מים. מים הם מקור החיים, ולכן מימן הוא יסוד חיוני.
מתוך 100% מכל היסודות הכימייםמהווים את סביבת האורגניזם, 1/10 חלק, או 10%, נופל על מימן. בנוסף למים, הוא מסוגל לשמור על מבנה חלבוני רבעוני, המתאפשר עקב קשר מימן.
עקרון ההשלמה של חומצת גרעיןמתרחש גם עם פעולת מולקולת המימן. בתא צמחי, H לוקח חלק בתהליך הפוטוסינתזה, הביוסינתזה ובהעברת האנרגיה דרך תעלות ממברנות.
יישום
מימן נמצא בשימוש נרחב בתעשייה הכימית. הוא מתווסף בייצור מוצרי פלסטיק, בייצור סבון, וכן בייצור אמוניה ומנטול.
תעשיית המזון:בייצור מזון, מימן מתווסף כתוסף מזון E949. רכיב כזה ניתן לראות על אריזת מרגרינה, שמנים צמחיים. תוסף E949 מותר על ידי תעשיית המזון של הפדרציה הרוסית.
מימן שימש פעם בתעשיית האווירונאוטיקה, שכן החומר קל יותר מאוויר. אז, בשנות ה-30 של המאה הקודמת, בלונים וספינות אוויר התמלאו בגז מסוג זה. למרות זולותו וקלות השימוש שלו, מימן הפסיק לשמש עד מהרה כחומר מילוי, שכן מקרים של פיצוצי מטוסים הפכו תכופים יותר.
כיום, גז משמש כדלק,משמש בתעשיית החלל. עם זאת, שיטות השימוש בו להפעלת מנועים של מכוניות ומשאיות נחשבות, שכן האלמנט אינו פולט זיהומים מזיקים לאטמוספירה במהלך הבעירה, ולכן הוא ידידותי לסביבה.
מרכיב אינטגרלי של איזוטופי מימןלפעול כחלק מתרופות רבות. Deuterium משמש במחקר תרופתי כדי לקבוע את ההתנהגות וההשפעות של תרופה בגוף. טריטיום משמש באבחון רדיו כאלמנט הקובע את התגובות הביוכימיות של חילוף החומרים של האנזים. מימן הוא חלק מי חמצן, שהוא חומר חיטוי.
