Na tabela periódica de Mendeleev no número 1 é o elemento mais comum no universo - hidrogênio. A sua distribuição, em termos percentuais, aproxima-se dos 75%. Seu teor mais baixo é observado nas camadas da atmosfera - 0,0001%. A crosta terrestre contém 1% de gás em massa. Sua maior quantidade é observada na água: 12%. Em nosso planeta, é o terceiro elemento químico mais comum.
Descrição do item
A molécula de hidrogênio, cuja fórmula é H-H ou H2, é dotada de propriedades físicas e químicas.
O hidrogênio é um gás que não tem cor nem cheiro. A localização do hidrogênio na tabela em 1º lugar se deve ao fato de que sob várias condições esse elemento pode se manifestar como metal ou como gás. Possui 1 elétron em seu orbital externo, que o hidrogênio pode doar (propriedades metálicas) ou aceitar mais um (qualidades do gás).
O diâmetro de uma molécula de hidrogênio é 27 nm.
O diâmetro de um átomo de hidrogênio é 1A, o raio é 0,41 A.
Propriedades
Físico inclui o seguinte:
- Ponto de ebulição– 256oS.
- Ponto de fusão -259,2oC.
- Peso do ar (D) - 0,069.
- O hidrogênio é pouco solúvel em água.
As propriedades químicas são:
- A ligação apolar entre as partículas de uma molécula tem uma energia de 436 kJ/mol.
- A temperatura de dissociação térmica é 2000oC.
- Reage com:
- halogênios;
- oxigênio;
- cinza;
- nitrogênio;
- óxido nítrico;
- metais ativos.
Na natureza, o hidrogênio ocorre tanto em sua forma natural quanto na forma de isótopos: prótio, deutério e trítio.
A estrutura da molécula
A molécula de um elemento tem uma estrutura simples. A composição da molécula de hidrogênio é representada por dois átomos, que, aproximando-se, formam uma ligação apolar covalente, além de um par de elétrons. A estrutura de um átomo é: 1 núcleo carregado positivamente, em torno do qual se move 1 elétron carregado negativamente. Este elétron está localizado no orbital 1s.
H - 1e=H+ este íon de hidrogênio é positivo.
Esta expressão indica que o hidrogênio possui parâmetros semelhantes aos elementos do Grupo 1 da Tabela Periódica, que são metais alcalinos (lítio, sódio, potássio) doando seu único elétron na órbita externa.
H + 1e=H– íon hidrogênio negativo.
Esta equação mostra que o hidrogênio está relacionado com elementos semelhantes do 7º grupo, que são gases e são capazes de aceitar os elétrons que f altamao seu nível eletrônico externo. Esses gases incluem: flúor, cloro, bromo, etc.
A composição da molécula de hidrogênio é apresentada graficamente abaixo.
A distância entre os átomos de hidrogênio é r=0,74 A, enquanto a soma dos raios orbitais é 1,06 A. Isso afeta a profundidade da sobreposição da nuvem de elétrons e uma ligação de hidrogênio forte e estável.
O átomo de hidrogênio é o átomo mais elementar da natureza. O tamanho de um próton atômico é 10,5 A, e o diâmetro de um átomo é 0,1 nm.
As moléculas isotópicas têm uma estrutura especial. O núcleo atômico do prótio consiste em apenas um próton. O isótopo é designado: 1Í.
A estrutura nuclear parece um complexo de um próton e um nêutron (2H).
3Н - trítio - em sua estrutura atômica é dotado de um núcleo com 1 próton e dois nêutrons.
Massa
Na ciência, existem fórmulas que calculam qual é a massa de uma molécula de hidrogênio. Em relação ao elemento, determine as massas moleculares e atômicas.
A massa molar de uma molécula de hidrogênio é calculada pela fórmula geral:
M=m / n, onde m é a massa da substância, n é sua quantidade.
A massa de um átomo é 1,008 amu. Consequentemente, a massa relativa da molécula também será igual a 1,008. Como a molécula de hidrogênio consiste em dois átomos, o peso atômico relativo é 2,016 a.u. m. A massa de uma molécula de hidrogênio é expressa em gramas por mol (g/mol).
Valor emnatureza
A substância mais significativa na natureza que forma hidrogênio em combinação com oxigênio é a água. A água é a fonte da vida, então o hidrogênio é um elemento vital.
De 100% de todos os elementos químicos que compõem o ambiente do organismo, 1/10 parte, ou 10%, é hidrogênio. Além da água, é capaz de manter uma estrutura proteica quaternária, que é possibilitada por ligações de hidrogênio.
O princípio da complementaridade dos ácidos nucléicos também ocorre com a ação da molécula de hidrogênio. Em uma célula vegetal, H participa do processo de fotossíntese, biossíntese e na transferência de energia através de canais de membrana.
Aplicativo
Na indústria química, o hidrogênio é amplamente utilizado. É adicionado na fabricação de produtos plásticos, na fabricação de sabão, bem como na produção de amônia e mentol.
Indústria alimentar: na produção de alimentos, o hidrogênio é adicionado como aditivo alimentar E949. Tal componente pode ser visto na embalagem da margarina, óleos vegetais. O aditivo E949 é permitido pela indústria alimentícia da Federação Russa.
O hidrogênio já foi usado também na indústria aeronáutica, pois a substância é mais leve que o ar. Assim, na década de 30 do século passado, balões e dirigíveis foram preenchidos com esse tipo de gás. Apesar de seu baixo custo e facilidade de uso, o hidrogênio logo foi abandonado como enchimento à medida que as explosões de aeronaves se tornaram mais frequentes.
Hoje, o gás é usado comocombustível usado na indústria espacial. No entanto, métodos de utilização para o funcionamento de motores de carros e caminhões estão sendo considerados, pois o elemento não emite impurezas nocivas para a atmosfera durante a combustão e, portanto, é ecologicamente correto.
Isótopos de hidrogênio são um componente integral de muitos medicamentos. O deutério é usado em pesquisas farmacológicas para determinar o comportamento e os efeitos de uma droga no corpo. O trítio é usado em radiodiagnóstico como elemento que determina as reações bioquímicas do metabolismo enzimático. O hidrogênio faz parte do peróxido, que é um desinfetante.
