جزيء الهيدروجين: القطر ، الصيغة ، الهيكل. ما كتلة جزيء الهيدروجين؟

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 05:16

في الجدول الدوري لمندليف في الرقم 1 هو العنصر الأكثر شيوعًا في الكون - الهيدروجين. توزيعها ، من حيث النسبة المئوية ، يقترب من 75 ٪. لوحظ أدنى محتوى في طبقات الغلاف الجوي - 0.0001٪. تحتوي قشرة الأرض على 1٪ غاز بالكتلة. أكبر كمية لوحظت في الماء: 12٪. على كوكبنا ، هو ثالث أكثر العناصر الكيميائية شيوعًا.

وصف السلعة

جزيء الهيدروجين ، صيغته H-H أو H2 ، يتمتع بخصائص فيزيائية وكيميائية.

الهيدروجين غاز ليس له لون ولا رائحة. يرجع موقع الهيدروجين في الجدول في المركز الأول إلى حقيقة أنه في ظل ظروف مختلفة يمكن أن يظهر هذا العنصر كمعدن أو غاز. يحتوي على إلكترون واحد في مداره الخارجي ، والذي يمكن للهيدروجين أن يتبرع به (الخصائص المعدنية) أو يقبل واحدًا آخر (صفات الغاز).

قطر جزيء الهيدروجين 27 نانومتر.

قطر ذرة الهيدروجين 1 أ ، نصف القطر 0.41 أ.

خصائص

المادي يشمل ما يلي:

1. نقطة الغليان- 256^oS.
2. نقطة الانصهار -259.2^oC.
3. وزن الهواء (D) - 0.069.
4. الهيدروجين ضعيف الذوبان في الماء.

الخصائص الكيميائية هي:

1. تبلغ طاقة الرابطة غير القطبية بين جزيئات الجزيء 436 كيلو جول / مول.
2. درجة حرارة التفكك الحراري 2000^oC.
3. يتفاعل مع:

• هالوجينات ؛
• أكسجين ؛
• رمادي ؛
• نيتروجين ؛
• أكسيد النيتريك
• معادن نشطة.

في الطبيعة ، يوجد الهيدروجين في شكله الطبيعي وفي شكل نظائر: البروتيوم والديوتيريوم والتريتيوم.

هيكل الجزيء

جزيء عنصر له بنية بسيطة. يتم تمثيل تكوين جزيء الهيدروجين بواسطة ذرتين ، والتي تقترب من تكوين رابطة تساهمية غير قطبية ، بالإضافة إلى زوج إلكترون واحد. بنية الذرة الواحدة هي: نواة واحدة موجبة الشحنة ، يتحرك حولها إلكترون سالب الشحنة. يقع هذا الإلكترون في مدار 1s.

H - 1e=H + أيون الهيدروجين هذا موجب.

يشير هذا التعبير إلى أن الهيدروجين له معلمات مماثلة لعناصر المجموعة 1 في الجدول الدوري ، وهي معادن قلوية (ليثيوم ، صوديوم ، بوتاسيوم) تتبرع بإلكترونها الوحيد في المدار الخارجي.

H + 1e=H- أيون الهيدروجين السالب.

توضح هذه المعادلة أن الهيدروجين يرتبط بعناصر مماثلة من المجموعة السابعة ، وهي غاز وقادرة على قبول الإلكترونات المفقودةإلى مستواه الإلكتروني الخارجي. تشمل هذه الغازات: الفلور ، الكلور ، البروم ، إلخ.

يتم عرض تكوين جزيء الهيدروجين بيانياً أدناه.

المسافة بين ذرات الهيدروجين r=0.74 A ، في حين أن مجموع نصف القطر المداري هو 1.06 A. وهذا يؤثر على عمق تداخل السحابة الإلكترونية وعلى رابطة هيدروجينية قوية ومستقرة.

ذرة الهيدروجين هي أبسط ذرة في الطبيعة. حجم البروتون الذري 10.5 أ ، وقطر ذرة واحدة 0.1 نانومتر.

جزيئات النظائر لها هيكل خاص. تتكون النواة الذرية للبروتيوم من بروتون واحد فقط. تم تعيين النظير: 1Н.

تبدو البنية النووية كمركب من البروتون والنيوترون (2H).

3Н - التريتيوم - في تركيبته الذرية له نواة بها بروتون واحد ونيوترونان.

كتلة

في العلم ، هناك صيغ لحساب كتلة جزيء الهيدروجين. بالنسبة للعنصر ، حدد الكتلة الجزيئية والذرية.

يتم حساب الكتلة المولية لجزيء الهيدروجين بالصيغة العامة:

M=م / ن ، حيث م هي كتلة المادة ، ن هي مقدارها.

كتلة الذرة 1.008 amu. وبالتالي ، فإن الكتلة النسبية للجزيء ستكون أيضًا مساوية لـ 1.008. بما أن جزيء الهيدروجين يتكون من ذرتين ، فإن الوزن الذري النسبي هو 2.016 a.u. م. يتم التعبير عن كتلة جزيء الهيدروجين بالجرام لكل مول (جم / مول).

القيمة فيطبيعة

أهم مادة في الطبيعة تشكل الهيدروجين مع الأكسجين هي الماء. الماء هو مصدر الحياة ، لذلك الهيدروجين عنصر حيوي

من 100٪ من جميع العناصر الكيميائية التي تشكل بيئة الكائن الحي ، 1/10 جزء ، أو 10٪ ، هو الهيدروجين. بالإضافة إلى الماء ، فهو قادر على الحفاظ على بنية البروتين الرباعية ، والتي أصبحت ممكنة من خلال الرابطة الهيدروجينية.

مبدأ تكامل الحمض النووي يحدث أيضًا مع عمل جزيء الهيدروجين. في الخلية النباتية ، يشارك H في عملية التمثيل الضوئي ، والتخليق الحيوي ، وفي نقل الطاقة عبر قنوات الغشاء.

التطبيق

يستخدم الهيدروجين على نطاق واسع في الصناعة الكيميائية. يضاف في صناعة المنتجات البلاستيكية ، وفي صناعة الصابون ، وكذلك في إنتاج الأمونيا والمنثول.

صناعة المواد الغذائية: في إنتاج الغذاء ، يضاف الهيدروجين كمادة مضافة للغذاء E949. يمكن رؤية هذا المكون على عبوات المارجرين والزيوت النباتية. المضافات E949 مسموح بها من قبل الصناعات الغذائية في الاتحاد الروسي.

كان الهيدروجين يستخدم مرة واحدة أيضًا في صناعة الطيران ، لأن المادة أخف من الهواء. لذلك ، في الثلاثينيات من القرن الماضي ، كانت المناطيد والمناطيد مملوءة بهذا النوع من الغاز. على الرغم من رخص ثمنه وسهولة استخدامه ، سرعان ما تم التخلي عن الهيدروجين كمواد مالئة حيث أصبحت انفجارات الطائرات أكثر تكرارًا.

اليوم ، يتم استخدام الغازالوقود المستخدم في صناعة الفضاء. ومع ذلك ، يتم النظر في طرق استخدامه لتشغيل محركات السيارات والشاحنات ، حيث أن العنصر لا ينبعث منه شوائب ضارة في الغلاف الجوي أثناء الاحتراق ، وبالتالي فهو صديق للبيئة.

نظائر الهيدروجين هي جزء لا يتجزأ من العديد من الأدوية. يستخدم الديوتيريوم في البحث الدوائي لتحديد سلوك وتأثيرات الدواء في الجسم. يستخدم التريتيوم في التشخيص الإشعاعي كعنصر يحدد التفاعلات الكيميائية الحيوية لعملية التمثيل الغذائي للإنزيم. الهيدروجين جزء من بيروكسيد وهو مطهر.