Mendeļejeva periodiskajā tabulā ar 1. numuruatrodas Visumā visizplatītākais elements - ūdeņradis. Tā sadalījums procentuālā izteiksmē ir tuvu 75%. Tās zemākais saturs tiek atzīmēts atmosfēras slāņos - 0,0001%. Zemes garozā ir 1 masas% gāzes. Tās lielākais daudzums ir ūdenī: 12%. Tas ir trešais visplašāk izplatītais ķīmiskais elements uz mūsu planētas.
Vienuma apraksts
Ūdeņraža molekula, kuras formula ir H-H vai H2, ir apveltīta ar fizikālām un ķīmiskām īpašībām.
Ūdeņradis ir gāze, kas nav apveltītakrāsa, bez smaržas. Ūdeņraža atrašanās vieta tabulā 1. vietā ir saistīta ar faktu, ka dažādos apstākļos šis elements var izpausties kā metāls vai kā gāze. Tās ārējā orbītā ir 1 elektrons, kuru ūdeņradis var dot (metāla īpašības) vai ņemt citu (gāzes kvalitāte).
Ūdeņraža molekulas diametrs ir 27 nm.
Ūdeņraža atoma diametrs ir 1A, rādiuss ir 0,41 A.
Īpašības
Fiziskā ietver:
- Viršanas punkts - 256oC.
- Kušanas temperatūra -259,2oC.
- Gaisa masa (D) - 0,069.
- Ūdeņradis ūdenī slikti šķīst.
Ķīmiskās īpašības ir šādas:
- Nepolārās saites starp molekulas daļiņām enerģija ir 436 kJ / mol.
- Termiskās disociācijas temperatūra ir 2000 ° CoC.
- Reaģē ar:
- halogēni;
- skābeklis;
- pelēks;
- slāpeklis;
- Slāpekļa oksīds;
- aktīvie metāli.
Dabiskos apstākļos ūdeņradis ir sastopams gan dabiski, gan izotopu veidā: protium, deuterijs un tritijs.
Molekulārā struktūra
Elementa molekulai ir vienkārša struktūra.Ūdeņraža molekulas sastāvu attēlo divi atomi, kas, tuvojoties, veido kovalentu nepolāru saiti, kā arī vienu elektronu pāri. Viena atoma struktūra ir: 1 pozitīvi uzlādēts kodols, ap kuru pārvietojas 1 negatīvi lādēts elektrons. Šis elektrons atrodas orbītā 1s.
H - 1e = H + šis ūdeņraža jons ir pozitīvs.
Šis izteiciens norāda, ka ūdeņradisir līdzīgi parametri kā periodiskās sistēmas 1. grupas elementiem, kas ir sārmu metāli (litijs, nātrijs, kālijs), ziedojot to vienīgo elektronu ārējā orbitālā.
Н + 1е = Н– negatīvs ūdeņraža jons.
Šis vienādojums parāda, ka ūdeņradis irkas saistīti ar līdzīgiem elementiem no 7. grupas, kas ir gāze un kas spēj uztvert trūkstošos elektronus līdz to ārējam elektroniskajam līmenim. Šīs gāzes ir: fluors, hlors, broms utt.
Ūdeņraža molekulas sastāvs ir parādīts grafiski zemāk.
Attālums starp ūdeņraža atomiem r = 0,74 A, ckamēr orbītas rādiusu summa ir 1,06 A. Tas ietekmē elektronu mākoņu pārklāšanās dziļumu un spēcīgo, stabilo ūdeņraža saiti.
Ūdeņraža atoms ir elementārākais atoms dabā. Atomu protona izmērs ir 10,5 A, un viena atoma diametrs ir 0,1 nm.
Izotopu molekulām ir īpaša struktūra. Protiuma atoma kodols sastāv tikai no viena protona. Izotops ir apzīmēts: 1H.
Kodola struktūra izskatās kā protona un neitrona (2H) komplekss.
3H - tritijs - savā atomu struktūrā ir apveltīts ar kodolu ar 1 protonu un diviem neitroniem.
Masa
Zinātnē ir formulas, kas aprēķina ūdeņraža molekulas masu. Saistībā ar elementu nosaka molekulāro un atomu svaru.
Ūdeņraža molekulas molāro masu aprēķina, izmantojot vispārējo formulu:
M = m / n, kur m ir vielas masa, n ir tā daudzums.
Atoma masa ir 1,008 amu.Tāpēc arī molekulas relatīvā masa būs vienāda ar 1,008. Tā kā ūdeņraža molekula sastāv no diviem atomiem, relatīvais atomu svars ir 2,016 amu. e. m. Ūdeņraža molekulas masu izsaka gramos uz vienu molu (g / mol).
Nozīme dabā
Nozīmīgākā viela dabā, kas kompleksā ar skābekli veido ūdeņradi, ir ūdens. Ūdens ir dzīvības avots, tāpēc ūdeņradis ir būtisks elements.
No visiem 100% visu ķīmisko elementuveido organisko vidi, 1/10 daļa jeb 10% ir ūdeņradis. Papildus ūdenim tas spēj uzturēt ceturtā proteīna struktūru, kas ir iespējama ūdeņraža savienojuma dēļ.
Nukleīnskābju komplementaritātes principsnotiek arī ar ūdeņraža molekulas darbību. Augu šūnā H piedalās fotosintēzes, biosintēzes un enerģijas pārnešanas procesā caur membrānas kanāliem.
Pieteikums
Ūdeņradis tiek plaši izmantots ķīmijas rūpniecībā. To pievieno plastmasas izstrādājumu ražošanā, ziepju ražošanā, kā arī amonjaka un mentola ražošanā.
Pārtikas rūpniecība:pārtikas ražošanā ūdeņradi pievieno kā pārtikas piedevu E949. Šādu komponentu var redzēt uz margarīna, augu eļļu iepakojuma. E949 piedevu ir apstiprinājusi Krievijas Federācijas pārtikas rūpniecība.
Gadā ūdeņradis tika izmantotsaeronautikas nozarē, jo viela ir vieglāka par gaisu. Tātad pagājušā gadsimta 30. gados gaisa baloni un dirižabļi tika piepildīti ar šāda veida gāzi. Neskatoties uz zemajām izmaksām un ērtu lietošanu, ūdeņradi drīz vairs neizmantoja kā pildvielu, jo lidmašīnu eksplozijas gadījumi kļuva arvien biežāki.
Gāzi šodien izmanto kā degvieluizmanto kosmosa industrijā. Tomēr tiek apsvērtas metodes, kā to izmantot vieglo un kravas automašīnu dzinēju darbībai, jo degšanas laikā elements neizdala atmosfērā kaitīgus piemaisījumus un tāpēc ir videi draudzīgs.
Ūdeņraža izotopu neatņemama sastāvdaļadarbojas kā daļa no daudziem medikamentiem. Deitērijs tiek izmantots farmakoloģiskajos pētījumos, lai noteiktu zāļu uzvedību un iedarbību organismā. Tritijs tiek izmantots radiodiagnostikā kā elements, kas nosaka fermentu metabolisma bioķīmiskās reakcijas. Ūdeņradis ir peroksīda daļa, kas ir dezinfekcijas līdzeklis.
