V periodickej tabuľke Mendelejeva je na čísle 1 najbežnejší prvok vo vesmíre - vodík. Jeho rozdelenie sa v percentuálnom vyjadrení blíži k 75 %. Jeho najnižší obsah je zaznamenaný vo vrstvách atmosféry - 0,0001%. Zemská kôra obsahuje 1 % hmotnosti plynu. Jeho najväčšie množstvo sa pozoruje vo vode: 12%. Na našej planéte je to tretí najbežnejší chemický prvok.
Popis položky
Molekula vodíka, ktorej vzorec je H-H alebo H2, má fyzikálne a chemické vlastnosti.
Vodík je plyn, ktorý nemá farbu ani vôňu. Umiestnenie vodíka v tabuľke na 1. mieste je spôsobené tým, že za rôznych podmienok sa tento prvok môže prejaviť ako kov alebo ako plyn. Vo svojom vonkajšom orbitáli má 1 elektrón, ktorý vodík môže darovať (kovové vlastnosti) alebo prijať jeden ďalší (kvality plynu).
Priemer molekuly vodíka je 27 nm.
Priemer atómu vodíka je 1A, polomer je 0,41A.
Vlastnosti
Physical zahŕňa nasledovné:
- Bod varu– 256oS.
- Teplota topenia -259,2oC.
- Hmotnosť vzduchu (D) - 0,069.
- Vodík je zle rozpustný vo vode.
Chemické vlastnosti sú:
- Nepolárna väzba medzi časticami molekuly má energiu 436 kJ/mol.
- Tepelná disociačná teplota je 2000oC.
- Reaguje s:
- halogény;
- kyslík;
- grey;
- dusík;
- oxid dusnatý;
- aktívne kovy.
V prírode sa vodík vyskytuje vo svojej prirodzenej forme aj vo forme izotopov: protium, deutérium a trícium.
Štruktúra molekuly
Molekula prvku má jednoduchú štruktúru. Zloženie molekuly vodíka predstavujú dva atómy, ktoré pri približovaní tvoria kovalentnú nepolárnu väzbu, ako aj jeden elektrónový pár. Štruktúra jedného atómu je: 1 kladne nabité jadro, okolo ktorého sa pohybuje 1 záporne nabitý elektrón. Tento elektrón sa nachádza v 1s orbitáli.
H - 1e=H+ tento vodíkový ión je kladný.
Tento výraz naznačuje, že vodík má podobné parametre ako prvky skupiny 1 v periodickej tabuľke, čo sú alkalické kovy (lítium, sodík, draslík), ktoré dodávajú svoj jediný elektrón na vonkajšej obežnej dráhe.
H + 1e=H– záporný vodíkový ión.
Táto rovnica ukazuje, že vodík súvisí s podobnými prvkami zo 7. skupiny, ktorými sú plyn a sú schopné prijať chýbajúce elektrónyna jeho vonkajšiu elektronickú úroveň. Tieto plyny zahŕňajú: fluór, chlór, bróm atď.
Zloženie molekuly vodíka je graficky znázornené nižšie.
Vzdialenosť medzi atómami vodíka je r=0,74 A, pričom súčet obežných polomerov je 1,06 A. To ovplyvňuje hĺbku prekrytia elektrónového mraku a silnú, stabilnú vodíkovú väzbu.
Atóm vodíka je najelementárnejším atómom v prírode. Veľkosť atómového protónu je 10,5 A a priemer jedného atómu je 0,1 nm.
Izotopové molekuly majú špeciálnu štruktúru. Atómové jadro protia pozostáva iba z jedného protónu. Izotop je označený: 1Н.
Jadrová štruktúra vyzerá ako komplex protónu a neutrónu (2H).
3Н - trícium - vo svojej atómovej štruktúre je vybavené jadrom s 1 protónom a dvoma neutrónmi.
Mass
Vo vede existujú vzorce, ktoré vypočítavajú hmotnosť molekuly vodíka. Vo vzťahu k prvku určite molekulové a atómové hmotnosti.
Molárna hmotnosť molekuly vodíka sa vypočíta podľa všeobecného vzorca:
M=m / n, kde m je hmotnosť látky, n je jej množstvo.
Hmotnosť atómu je 1,008 amu. V dôsledku toho bude relatívna hmotnosť molekuly tiež rovná 1,008. Pretože molekula vodíka pozostáva z dvoch atómov, relatívna atómová hmotnosť je 2,016 a.u. m) Hmotnosť molekuly vodíka je vyjadrená v gramoch na mol (g/mol).
Hodnota vpríroda
Najvýznamnejšou látkou v prírode, ktorá tvorí vodík v kombinácii s kyslíkom, je voda. Voda je zdrojom života, takže vodík je životne dôležitý prvok.
Zo 100 % všetkých chemických prvkov, ktoré tvoria životné prostredie organizmu, 1/10 časti alebo 10 % tvorí vodík. Okrem vody si dokáže zachovať aj kvartérnu proteínovú štruktúru, čo je umožnené vodíkovou väzbou.
Princíp komplementarity nukleových kyselín sa vyskytuje aj pri pôsobení molekuly vodíka. V rastlinnej bunke sa H zúčastňuje procesu fotosyntézy, biosyntézy a prenosu energie cez membránové kanály.
Aplikácia
V chemickom priemysle je vodík široko používaný. Pridáva sa pri výrobe plastových výrobkov, pri výrobe mydla, ako aj pri výrobe čpavku a mentolu.
Potravinársky priemysel: pri výrobe potravín sa vodík pridáva ako potravinárska prídavná látka E949. Takúto zložku možno vidieť na obale margarínu, rastlinných olejov. Aditívum E949 je povolené v potravinárskom priemysle Ruskej federácie.
Vodík sa kedysi používal aj v leteckom priemysle, pretože látka je ľahšia ako vzduch. Takže v 30. rokoch minulého storočia boli balóny a vzducholode plnené týmto druhom plynu. Napriek svojej lacnosti a ľahkému použitiu sa vodík ako výplň čoskoro opustil, pretože výbuchy lietadiel boli čoraz častejšie.
Dnes sa plyn používa akopalivo používané vo vesmírnom priemysle. Uvažuje sa však o spôsoboch jeho využitia na prevádzku motorov osobných a nákladných automobilov, keďže prvok počas spaľovania neuvoľňuje do atmosféry škodlivé nečistoty, a preto je šetrný k životnému prostrediu.
Izotopy vodíka sú neoddeliteľnou súčasťou mnohých liekov. Deutérium sa používa vo farmakologickom výskume na určenie správania a účinkov lieku v tele. Trícium sa používa v rádiodiagnostike ako prvok, ktorý určuje biochemické reakcie metabolizmu enzýmov. Vodík je súčasťou peroxidu, ktorý je dezinfekčným prostriedkom.
