En la tabla periódica de Mendeleev, en el número 1 se encuentra el elemento más común en el universo: el hidrógeno. Su distribución, en términos porcentuales, se acerca al 75%. Su contenido más bajo se observa en las capas de la atmósfera: 0,0001%. La corteza terrestre contiene 1% de gas en masa. Su mayor cantidad se observa en el agua: 12%. En nuestro planeta, es el tercer elemento químico más común.
Descripción del artículo
La molécula de hidrógeno, cuya fórmula es H-H o H2, está dotada de propiedades físicas y químicas.
El hidrógeno es un gas que no tiene color ni olor. La ubicación del hidrógeno en la tabla en 1er lugar se debe a que bajo diversas condiciones este elemento puede manifestarse como metal o como gas. Tiene 1 electrón en su orbital exterior, que el hidrógeno puede donar (propiedades metálicas) o aceptar uno más (cualidades gaseosas).
El diámetro de una molécula de hidrógeno es de 27 nm.
El diámetro de un átomo de hidrógeno es 1A, el radio es 0.41 A.
Propiedades
Físico incluye lo siguiente:
- Punto de ebullición– 256oS.
- Punto de fusión -259,2oC.
- Peso del aire (D) - 0.069.
- El hidrógeno es poco soluble en agua.
Las propiedades químicas son:
- El enlace no polar entre las partículas de una molécula tiene una energía de 436 kJ/mol.
- La temperatura de disociación térmica es 2000oC.
- Reacciona con:
- halógenos;
- oxígeno;
- gris;
- nitrógeno;
- óxido nítrico;
- metales activos.
En la naturaleza, el hidrógeno se presenta tanto en su forma natural como en forma de isótopos: protio, deuterio y tritio.
La estructura de la molécula
La molécula de un elemento tiene una estructura simple. La composición de la molécula de hidrógeno está representada por dos átomos que, al acercarse, forman un enlace covalente no polar, así como un par de electrones. La estructura de un átomo es: 1 núcleo cargado positivamente, alrededor del cual se mueve 1 electrón cargado negativamente. Este electrón se encuentra en el orbital 1s.
H - 1e=H+ este ion hidrógeno es positivo.
Esta expresión indica que el hidrógeno tiene parámetros similares a los elementos del Grupo 1 de la Tabla Periódica, que son metales alcalinos (litio, sodio, potasio) que donan su único electrón en la órbita exterior.
H + 1e=H– ion hidrógeno negativo.
Esta ecuación muestra que el hidrógeno está relacionado con elementos similares del 7º grupo, que son gases y pueden aceptar los electrones que f altana su nivel electrónico exterior. Estos gases incluyen: flúor, cloro, bromo, etc.
La composición de la molécula de hidrógeno se presenta gráficamente a continuación.
La distancia entre los átomos de hidrógeno es r=0,74 A, mientras que la suma de los radios orbitales es 1,06 A. Esto afecta la profundidad de la superposición de la nube de electrones y un enlace de hidrógeno fuerte y estable.
El átomo de hidrógeno es el átomo más elemental de la naturaleza. El tamaño de un protón atómico es de 10,5 A y el diámetro de un átomo es de 0,1 nm.
Las moléculas isotópicas tienen una estructura especial. El núcleo atómico del protio consta de un solo protón. El isótopo se designa: 1Н.
La estructura nuclear parece un complejo de un protón y un neutrón (2H).
3Н - tritio - en su estructura atómica está dotado de un núcleo con 1 protón y dos neutrones.
Misa
En ciencia, existen fórmulas que calculan cuál es la masa de una molécula de hidrógeno. En relación con el elemento, determine las masas molecular y atómica.
La masa molar de una molécula de hidrógeno se calcula mediante la fórmula general:
M=m / n, donde m es la masa de la sustancia, n es su cantidad.
La masa de un átomo es 1.008 uma. En consecuencia, la masa relativa de la molécula también será igual a 1, 008. Dado que la molécula de hidrógeno consta de dos átomos, el peso atómico relativo es 2, 016 a.u. m. La masa de una molécula de hidrógeno se expresa en gramos por mol (g/mol).
Valor ennaturaleza
La sustancia más importante de la naturaleza que forma hidrógeno en combinación con el oxígeno es el agua. El agua es la fuente de la vida, por lo que el hidrógeno es un elemento vital.
Del 100% de todos los elementos químicos que componen el entorno del organismo, 1/10 parte, o el 10%, es hidrógeno. Además del agua, es capaz de mantener una estructura de proteína cuaternaria, lo que es posible gracias a los enlaces de hidrógeno.
El principio de complementariedad de los ácidos nucleicos también ocurre con la acción de la molécula de hidrógeno. En una célula vegetal, el H participa en el proceso de fotosíntesis, biosíntesis y en la transferencia de energía a través de canales de membrana.
Solicitud
En la industria química, el hidrógeno es ampliamente utilizado. Se añade en la fabricación de productos plásticos, en la elaboración de jabones, así como en la producción de amoníaco y mentol.
Industria alimentaria: en la producción de alimentos se añade hidrógeno como aditivo alimentario E949. Tal componente se puede ver en el empaque de margarina, aceites vegetales. El aditivo E949 está permitido por la industria alimentaria de la Federación Rusa.
El hidrógeno también se utilizó una vez en la industria aeronáutica, ya que la sustancia es más liviana que el aire. Así, en los años 30 del siglo pasado, se llenaban globos y dirigibles con este tipo de gas. A pesar de su bajo costo y facilidad de uso, el hidrógeno pronto se abandonó como relleno a medida que las explosiones de aviones se hicieron más frecuentes.
Hoy en día, el gas se utiliza comocombustible utilizado en la industria espacial. Sin embargo, se están considerando métodos para utilizarlo en el funcionamiento de motores de automóviles y camiones, ya que el elemento no emite impurezas nocivas a la atmósfera durante la combustión y, por lo tanto, no daña el medio ambiente.
Los isótopos de hidrógeno son un componente integral de muchos medicamentos. El deuterio se utiliza en la investigación farmacológica para determinar el comportamiento y los efectos de un fármaco en el organismo. El tritio se utiliza en radiodiagnóstico como elemento que determina las reacciones bioquímicas del metabolismo enzimático. El hidrógeno es parte del peróxido, que es un desinfectante.
