У періодичній таблиці Менделєєва під номером 1 розташований самий часто зустрічається елемент у Всесвіті — водень. Його поширення, у відсотковому співвідношенні, наближається до 75%. Найнижче його зміст зазначено у шарах атмосфери – 00001%. У корі Землі міститься 1% по масі. Найбільша його кількість зазначається у воді: 12%. На нашій планеті це третій по розповсюдженню хімічний елемент.

Опис елемента

Молекула водню, формула якого Н-Н або Н2 наділена фізичними і хімічними властивостями.

Водень є газом, який не наділений ні кольору, ні запаху. Розташування водню в таблиці на 1 місці обумовлено тим, що в різних умовах цей елемент може проявляти себе як метал або як газ. На зовнішній орбіталі розташований 1 електрон, який водень може віддавати (металеві властивості) або ж приймати ще один (якості газу).


Діаметр водневої молекули дорівнює 27 нм. Діаметр атома водню дорівнює 1А, радіус – 041 А.

Властивості

До фізичних відносяться наступні:

Температура кипіння – 256 про С.

Температура плавлення -2592 про С.

Маса по повітрю (D) — 0069.

Водень погано розчинний у воді.

Хімічні властивості такі:

Неполярний зв'язок між частинками молекули володіє енергією 436 кДж/моль.

Температура теплової дисоціації дорівнює 2000 про С.

Реагує з:

галогенами;

киснем;

сіркою;

азотом;

оксидом азоту;

активними металами.

В умовах природи, водень зустрічається як у природному вигляді, так і у формі ізотопів: протій, дейтерій і тритій.

Будова молекули

Молекула елемента має просту будову. Склад молекули водню представлений двома атомами, які, зближуючись, утворюють ковалентную неполярних зв'язок, а також одну електронну пару. Будова одного атома є: 1 позитивно заряджене ядро, навколо якого пересувається 1 негативно заряджений електрон. Цей електрон розташовується на 1s орбіталі. Н - 1е = Н+ цей іон водню є позитивним. Цей вираз вказує на те, що водень володіє схожими параметрами з елементами 1 групи в періодичній системі, які є лужними металами (літій, натрій, калій), віддають свій єдиний електрон на зовнішній орбіталі. Н + 1е = Н– іон водню негативний. Це рівняння показує, що водень є спорідненим з аналогічними елементами з 7-ї групи, які є газом і здатні приймати відсутні електрони на свій зовнішній електронний рівень. До таких газів відносяться: фтор, хлор, бром і т. д. Склад молекули водню графічно представлена далі.

Відстань між водневими атомами r=074 А, в той час, як сума орбітальних радіусів становить 106 А. Це впливає на глибину перекривання електронних хмар і на міцну, стійку водневу зв'язок. Атом водню є самим елементарним атомом в природі. Розмір атомного протона дорівнює 105 А, а діаметр одного атома дорівнює 01 нм. Молекули ізотопів мають особливу будову. Атомне ядро протію складається з одного протона. Позначається ізотоп: 1Н. Ядерне будова виглядає як комплекс з протона і нейтрона (2Н). 3Н — тритій — у своєму атомну будову наділений ядром з 1 протоном і двома нейтронами.

Маса

В науці існують формули, які обчислюють, чому дорівнює маса молекули водню. По відношенню до елементу, визначають молекулярну і атомну маси.

Молярна маса молекули водню обчислюється за загальною формулою: M = m /n, де m — це маса речовини, n — кількість. Маса атома дорівнює 1008 а.е.м. Отже, відносна маса молекули буде також дорівнює 1008. Оскільки молекула водню складається з двох атомів, то відносний атомний вага дорівнює 2016 а. е. м. Маса молекули водню виражається в грамах на моль (г/моль).

Значення в природі

Найбільш значущим в природі речовиною, яка утворює водень в комплексі з киснем, є вода. Вода – джерело життя, тому водень – це життєво необхідний елемент. З 100% всіх хімічних елементів, які складають организменную середу, 1/10 частину, або 10%, припадає на водень. Крім води, він здатний підтримувати четвертинну білкову структуру, що є можливим, завдяки водневої зв'язку. Принцип комплементарності нуклеїнових кислот також відбувається з дією водневої молекули. В рослинній клітині Н бере участь в процесі фотосинтезу, біосинтезу, в перенесенні енергії з мембранним каналах.

Застосування

У хімічній промисловості водень досить широко застосовується. Його додають при виготовленні пластмасових виробів, в миловарінні, а також при аміачному і ментоловій виробництві. Харчова промисловість: при виробленні продуктів харчування, водень додають в якості харчової добавки Е949. Такий компонент можна побачити на упаковці маргарину, рослинних олій. Добавка Е949 дозволена харчовою промисловістю РФ. Водень колись був задіяний і в промисловості повітроплавання, оскільки речовина легше повітря. Так, в 30-ті роки минулого століття цим виду газу наповнювали повітряні кулі та дирижаблі. Незважаючи на його дешевизну і зручність використання, водень незабаром припинили використовувати в якості наповнювача, оскільки почастішали випадки вибухів літальних апаратів.
В наші дні газ застосовують, як паливо, використовується в космічній промисловості. Проте розглядаються методи застосування його для роботи двигунів легкових і вантажних автомобілів, оскільки елемент при згорянні не виділяє в атмосферу шкідливих домішок, а, значить, є екологічно чистим. Невід'ємним компонентом ізотопи водню виступають у складі багатьох медикаментозних засобів. Дейтерій застосовують у фармакологічних дослідженнях, для визначення поведінки і впливу лікарського препарату в організмі. Тритій використовується в радиодиагностике, як елемент, що визначає біохімічні реакції метаболізму ферментів. Водень входить в склад перекису, яка є дезинфікуючим засобом.