In het periodiek systeem van Mendelejev staat op nummer 1 het meest voorkomende element in het universum - waterstof. De verdeling, uitgedrukt in procenten, benadert 75%. Het laagste geh alte wordt opgemerkt in de lagen van de atmosfeer - 0,0001%. De aardkorst bevat 1% gas per massa. De grootste hoeveelheid wordt waargenomen in water: 12%. Op onze planeet is het het derde meest voorkomende chemische element.
Artikelbeschrijving
Het waterstofmolecuul, waarvan de formule H-H of H2 is, is begiftigd met fysische en chemische eigenschappen.
Waterstof is een gas dat kleur noch geur heeft. De plaats van waterstof in de tabel op de 1e plaats is te wijten aan het feit dat dit element zich onder verschillende omstandigheden kan manifesteren als een metaal of als een gas. Het heeft 1 elektron in zijn buitenste orbitaal, dat waterstof kan doneren (metaaleigenschappen) of er nog één accepteren (gaskwaliteiten).
De diameter van een waterstofmolecuul is 27 nm.
De diameter van een waterstofatoom is 1A, de straal is 0,41 A.
Eigenschappen
Fysiek omvat het volgende:
- Kookpunt– 256oS.
- Smeltpunt -259.2oC.
- Luchtgewicht (D) - 0,069.
- Waterstof is slecht oplosbaar in water.
De chemische eigenschappen zijn:
- De niet-polaire binding tussen de deeltjes van een molecuul heeft een energie van 436 kJ/mol.
- De thermische dissociatietemperatuur is 2000oC.
- Reageert met:
- halogenen;
- zuurstof;
- grijs;
- stikstof;
- stikstofmonoxide;
- actieve metalen.
In de natuur komt waterstof zowel in zijn natuurlijke vorm als in de vorm van isotopen voor: protium, deuterium en tritium.
De structuur van het molecuul
Het molecuul van een element heeft een eenvoudige structuur. De samenstelling van het waterstofmolecuul wordt weergegeven door twee atomen, die naderen, een covalente niet-polaire binding vormen, evenals één elektronenpaar. De structuur van één atoom is: 1 positief geladen kern, waar omheen 1 negatief geladen elektron beweegt. Dit elektron bevindt zich in de 1s-orbitaal.
H - 1e=H+ dit waterstofion is positief.
Deze uitdrukking geeft aan dat waterstof vergelijkbare parameters heeft als groep 1-elementen in het periodiek systeem, dit zijn alkalimetalen (lithium, natrium, kalium) die hun enige elektron in de buitenste baan afstaan.
H + 1e=H– negatief waterstofion.
Deze vergelijking laat zien dat waterstof gerelateerd is aan soortgelijke elementen uit de 7e groep, die gas zijn en de ontbrekende elektronen kunnen accepterennaar zijn buitenste elektronische niveau. Deze gassen omvatten: fluor, chloor, broom, enz.
De samenstelling van het waterstofmolecuul wordt hieronder grafisch weergegeven.
De afstand tussen waterstofatomen is r=0,74 A, terwijl de som van de orbitale stralen 1,06 A is. Dit beïnvloedt de diepte van de elektronenwolkoverlap en een sterke, stabiele waterstofbinding.
Het waterstofatoom is het meest elementaire atoom in de natuur. De grootte van een atomair proton is 10,5 A en de diameter van één atoom is 0,1 nm.
Isotoopmoleculen hebben een speciale structuur. De atoomkern van protium bestaat uit slechts één proton. De isotoop wordt aangeduid: 1Н.
De nucleaire structuur ziet eruit als een complex van een proton en een neutron (2H).
3Н - tritium - is in zijn atomaire structuur begiftigd met een kern met 1 proton en twee neutronen.
Massa
In de wetenschap zijn er formules die berekenen wat de massa van een waterstofmolecuul is. Bepaal in relatie tot het element de moleculaire en atomaire massa.
De molaire massa van een waterstofmolecuul wordt berekend met de algemene formule:
M=m / n, waarbij m de massa van de stof is, n de hoeveelheid.
De massa van een atoom is 1,008 amu. Bijgevolg zal de relatieve massa van het molecuul ook gelijk zijn aan 1,008. Aangezien het waterstofmolecuul uit twee atomen bestaat, is het relatieve atoomgewicht 2,016 a.u. m. De massa van een waterstofmolecuul wordt uitgedrukt in gram per mol (g/mol).
Waarde innatuur
De belangrijkste stof in de natuur die waterstof vormt in combinatie met zuurstof is water. Water is de bron van leven, dus waterstof is een essentieel element.
Van 100% van alle chemische elementen waaruit de omgeving van het organisme bestaat, is 1/10 deel of 10% waterstof. Naast water is het in staat om een quaternaire eiwitstructuur te behouden, wat mogelijk wordt gemaakt door waterstofbinding.
Het principe van nucleïnezuurcomplementariteit komt ook voor bij de werking van het waterstofmolecuul. In een plantencel neemt H deel aan het proces van fotosynthese, biosynthese en aan de overdracht van energie door membraankanalen.
Toepassing
In de chemische industrie wordt waterstof veel gebruikt. Het wordt toegevoegd bij de vervaardiging van plastic producten, bij het maken van zeep, maar ook bij de productie van ammoniak en menthol.
Voedingsindustrie: bij de productie van voedsel wordt waterstof toegevoegd als voedseladditief E949. Zo'n component is te zien op de verpakking van margarine, plantaardige oliën. Additief E949 is toegestaan door de voedingsindustrie van de Russische Federatie.
Waterstof werd ooit ook gebruikt in de luchtvaartindustrie, omdat de stof lichter is dan lucht. Dus in de jaren '30 van de vorige eeuw werden ballonnen en luchtschepen gevuld met dit soort gas. Ondanks de lage prijs en het gebruiksgemak werd waterstof al snel verlaten als vulmiddel, aangezien vliegtuigexplosies frequenter werden.
Vandaag de dag wordt gas gebruikt alsbrandstof die wordt gebruikt in de ruimtevaart. Er worden echter methoden overwogen om het te gebruiken voor de werking van motoren van auto's en vrachtwagens, aangezien het element tijdens de verbranding geen schadelijke onzuiverheden in de atmosfeer afgeeft en daarom milieuvriendelijk is.
Waterstofisotopen zijn een integraal onderdeel van veel medicijnen. Deuterium wordt gebruikt in farmacologisch onderzoek om het gedrag en de effecten van een medicijn in het lichaam te bepalen. Tritium wordt in de radiodiagnostiek gebruikt als een element dat de biochemische reacties van het enzymmetabolisme bepa alt. Waterstof maakt deel uit van peroxide, dat een ontsmettingsmiddel is.
