V periodnem sistemu Mendelejeva na številki 1 je najpogostejši element v vesolju - vodik. Njegova porazdelitev v odstotkih se približuje 75 %. Njegova najnižja vsebnost je opažena v plasteh atmosfere - 0,0001%. Zemljina skorja vsebuje 1 masni % plina. Največjo količino opazimo v vodi: 12%. Na našem planetu je tretji najpogostejši kemični element.
Opis artikla
Molekula vodika, katere formula je H-H ali H2, je obdarjena s fizikalnimi in kemijskimi lastnostmi.
Vodik je plin, ki nima ne barve ne vonja. Lokacija vodika v tabeli na 1. mestu je posledica dejstva, da se lahko pod različnimi pogoji ta element manifestira kot kovina ali kot plin. V svoji zunanji orbiti ima 1 elektron, ki ga vodik lahko podari (kovinske lastnosti) ali sprejme še enega (plinske kvalitete).
Premer vodikove molekule je 27 nm.
Premer vodikovega atoma je 1A, polmer je 0,41 A.
Lastnosti
fizično vključuje naslednje:
- Vrelišče– 256oS.
- Tališče -259,2oC.
- Zračna teža (D) - 0,069.
- Vodik je slabo topen v vodi.
Kemične lastnosti so:
- Nepolarna vez med delci molekule ima energijo 436 kJ/mol.
- Temperatura termične disociacije je 2000oC.
- Reagira z:
- halogeni;
- kisik;
- siva;
- dušik;
- dušikov oksid;
- aktivne kovine.
V naravi se vodik pojavlja tako v svoji naravni obliki kot v obliki izotopov: protij, devterij in tritij.
Struktura molekule
Molekula elementa ima preprosto strukturo. Sestavo vodikove molekule predstavljata dva atoma, ki ob približevanju tvorita kovalentno nepolarno vez, pa tudi en elektronski par. Struktura enega atoma je: 1 pozitivno nabito jedro, okoli katerega se giblje 1 negativno nabit elektron. Ta elektron se nahaja v 1s orbitali.
H - 1e=H+ ta vodikov ion je pozitiven.
Ta izraz kaže, da ima vodik podobne parametre kot elementi skupine 1 v periodnem sistemu, ki so alkalijske kovine (litij, natrij, kalij), ki darujejo svoj edini elektron v zunanji orbiti.
H + 1e=H– negativni vodikov ion.
Ta enačba kaže, da je vodik povezan s podobnimi elementi iz 7. skupine, ki so plini in so sposobni sprejeti manjkajoče elektronena svojo zunanjo elektronsko raven. Ti plini vključujejo: fluor, klor, brom itd.
Sestava vodikove molekule je grafično predstavljena spodaj.
Razdalja med vodikovimi atomi je r=0,74 A, medtem ko je vsota orbitalnih polmerov 1,06 A. To vpliva na globino prekrivanja elektronskih oblakov in močno, stabilno vodikovo vez.
Atom vodika je najbolj elementarni atom v naravi. Velikost atomskega protona je 10,5 A, premer enega atoma pa 0,1 nm.
Molekule izotopov imajo posebno strukturo. Atomsko jedro protija je sestavljeno iz samo enega protona. Izotop je označen: 1Н.
Jedrska struktura izgleda kot kompleks protona in nevtrona (2H).
3Н - tritij - je v svoji atomski strukturi obdarjen z jedrom z 1 protonom in dvema nevtronima.
masa
V znanosti obstajajo formule, ki izračunajo, kakšna je masa molekule vodika. Glede na element določite molekulsko in atomsko maso.
Molarna masa molekule vodika se izračuna po splošni formuli:
M=m / n, kjer je m masa snovi, n njena količina.
Masa atoma je 1,008 amu. Posledično bo tudi relativna masa molekule enaka 1,008 Ker je molekula vodika sestavljena iz dveh atomov, je relativna atomska teža 2,016 a.u. m. Masa molekule vodika je izražena v gramih na mol (g/mol).
Vrednost vnarava
Najpomembnejša snov v naravi, ki tvori vodik v kombinaciji s kisikom, je voda. Voda je vir življenja, zato je vodik vitalni element.
Od 100 % vseh kemičnih elementov, ki sestavljajo okolje organizma, je 1/10 ali 10 % vodik. Poleg vode je sposoben vzdrževati kvartarno beljakovinsko strukturo, kar omogoča vodikova vez.
Načelo komplementarnosti nukleinske kisline se pojavi tudi z delovanjem molekule vodika. V rastlinski celici H sodeluje v procesu fotosinteze, biosinteze in pri prenosu energije po membranskih kanalih.
Prijava
V kemični industriji se vodik pogosto uporablja. Dodaja se pri proizvodnji plastičnih izdelkov, pri izdelavi mila, pa tudi pri proizvodnji amoniaka in mentola.
Živilska industrija: pri proizvodnji hrane se vodik dodaja kot aditiv za živila E949. Takšno komponento lahko vidimo na embalaži margarine, rastlinskih olj. Dodatek E949 dovoljuje živilska industrija Ruske federacije.
Vodik se je nekoč uporabljal tudi v aeronavtični industriji, saj je snov lažja od zraka. Tako so bili v 30-ih letih prejšnjega stoletja baloni in zračne ladje napolnjeni s to vrsto plina. Kljub poceni in enostavni uporabi so vodik kmalu opustili kot polnilo, saj so eksplozije letal postajale vse pogostejše.
Danes se plin uporablja kotgorivo, ki se uporablja v vesoljski industriji. Vendar se razmišljajo o načinih njegove uporabe za delovanje motorjev avtomobilov in tovornjakov, saj element med zgorevanjem ne oddaja škodljivih nečistoč v ozračje in je zato okolju prijazen.
Izotopi vodika so sestavni del mnogih zdravil. Deuterij se uporablja v farmakoloških raziskavah za ugotavljanje obnašanja in učinkov zdravila v telesu. Tritij se v radiodiagnostiki uporablja kot element, ki določa biokemične reakcije presnove encimov. Vodik je del peroksida, ki je razkužilo.
