Mendeļejeva periodiskajā tabulā ar numuru 1 ir visizplatītākais elements Visumā - ūdeņradis. Tās sadalījums procentos tuvojas 75%. Tā zemākais saturs ir atzīmēts atmosfēras slāņos - 0,0001%. Zemes garozā ir 1 masas % gāzes. Tās lielākais daudzums ir novērots ūdenī: 12%. Uz mūsu planētas tas ir trešais izplatītākais ķīmiskais elements.
Preces apraksts
Ūdeņraža molekula, kuras formula ir H-H vai H2, ir apveltīta ar fizikālām un ķīmiskām īpašībām.
Ūdeņradis ir gāze, kurai nav ne krāsas, ne smaržas. Ūdeņraža izvietojums tabulā 1. vietā ir saistīts ar to, ka dažādos apstākļos šis elements var izpausties kā metāls vai kā gāze. Tā ārējā orbitālē ir 1 elektrons, ko ūdeņradis var nodot (metāla īpašības) vai pieņemt vēl vienu (gāzes īpašības).
Ūdeņraža molekulas diametrs ir 27 nm.
Ūdeņraža atoma diametrs ir 1A, rādiuss ir 0,41 A.
Properties
Fiziskā ietver:
- Vārīšanās temperatūra– 256oS.
- Kušanas temperatūra -259,2oC.
- Gaisa svars (D) - 0,069.
- Ūdeņradis slikti šķīst ūdenī.
Ķīmiskās īpašības ir:
- Nepolārās saites starp molekulas daļiņām enerģija ir 436 kJ/mol.
- Termiskās disociācijas temperatūra ir 2000oC.
- Reaģē ar:
- halogēni;
- skābeklis;
- pelēks;
- slāpeklis;
- slāpekļa oksīds;
- aktīvie metāli.
Dabā ūdeņradis sastopams gan dabiskajā formā, gan izotopu veidā: protijs, deitērijs un tritijs.
Molekulas struktūra
Elementa molekulai ir vienkārša struktūra. Ūdeņraža molekulas sastāvu attēlo divi atomi, kas, tuvojoties, veido kovalentu nepolāru saiti, kā arī viens elektronu pāris. Viena atoma uzbūve ir: 1 pozitīvi lādēts kodols, ap kuru pārvietojas 1 negatīvi lādēts elektrons. Šis elektrons atrodas 1s orbitālē.
H - 1e=H+ šis ūdeņraža jons ir pozitīvs.
Šī izteiksme norāda, ka ūdeņradim ir līdzīgi parametri 1. grupas elementiem periodiskajā tabulā, kas ir sārmu metāli (litijs, nātrijs, kālijs), kas ziedo savu vienīgo elektronu ārējā orbītā.
H + 1e=H– negatīvs ūdeņraža jons.
Šis vienādojums parāda, ka ūdeņradis ir saistīts ar līdzīgiem elementiem no 7. grupas, kas ir gāze un spēj pieņemt trūkstošos elektronuslīdz tā ārējam elektroniskajam līmenim. Šīs gāzes ir: fluors, hlors, broms utt.
Ūdeņraža molekulas sastāvs ir grafiski parādīts zemāk.
Attālums starp ūdeņraža atomiem ir r=0,74 A, savukārt orbītas rādiusu summa ir 1,06 A. Tas ietekmē elektronu mākoņu pārklāšanās dziļumu un spēcīgu, stabilu ūdeņraža saiti.
Ūdeņraža atoms ir elementārākais atoms dabā. Atoma protona izmērs ir 10,5 A, un viena atoma diametrs ir 0,1 nm.
Izotopu molekulām ir īpaša struktūra. Protija atoma kodols sastāv tikai no viena protona. Izotops ir apzīmēts ar: 1Н.
Kodolstruktūra izskatās pēc protona un neitrona (2H) kompleksa.
3Н - tritijs - savā atomu struktūrā ir apveltīts ar kodolu ar 1 protonu un diviem neitroniem.
Mise
Zinātnē ir formulas, kas aprēķina, kāda ir ūdeņraža molekulas masa. Saistībā ar elementu nosakiet molekulmasu un atomu masu.
Ūdeņraža molekulas molāro masu aprēķina pēc vispārīgās formulas:
M=m / n, kur m ir vielas masa, n ir tās daudzums.
Atoma masa ir 1,008 amu. Līdz ar to arī molekulas relatīvā masa būs vienāda ar 1,008. Tā kā ūdeņraža molekula sastāv no diviem atomiem, tad relatīvā atommasa ir 2,016 a.u. m. Ūdeņraža molekulas masu izsaka gramos uz molu (g/mol).
Vērtība iekšdaba
Nozīmīgākā viela dabā, kas savienojumā ar skābekli veido ūdeņradi, ir ūdens. Ūdens ir dzīvības avots, tāpēc ūdeņradis ir vitāli svarīgs elements.
100% no visiem ķīmiskajiem elementiem, kas veido organisma vidi, 1/10 daļa jeb 10% ir ūdeņradis. Papildus ūdenim tas spēj saglabāt ceturtdaļas olb altumvielu struktūru, kas ir iespējama, pateicoties ūdeņraža saitei.
Nukleīnskābju komplementaritātes princips notiek arī ar ūdeņraža molekulas darbību. Augu šūnā H piedalās fotosintēzes un biosintēzes procesā, kā arī enerģijas pārnesē pa membrānas kanāliem.
Pieteikums
Ķīmiskajā rūpniecībā ūdeņradi plaši izmanto. To pievieno plastmasas izstrādājumu ražošanā, ziepju ražošanā, kā arī amonjaka un mentola ražošanā.
Pārtikas rūpniecība: pārtikas ražošanā ūdeņradis pievieno kā pārtikas piedevu E949. Šādu komponentu var redzēt uz margarīna, augu eļļu iepakojuma. Piedevu E949 ir atļāvusi Krievijas Federācijas pārtikas rūpniecība.
Ūdeņradi savulaik izmantoja arī aeronautikas nozarē, jo viela ir vieglāka par gaisu. Tātad pagājušā gadsimta 30. gados baloni un dirižabļi tika piepildīti ar šāda veida gāzi. Neraugoties uz tā lētumu un lietošanas vienkāršību, ūdeņradis drīz vien tika pamests kā pildviela, jo lidmašīnu sprādzieni kļuva biežāki.
Šodien gāzi izmanto kākosmosa rūpniecībā izmantotā degviela. Tomēr tiek apsvērtas metodes, kā to izmantot vieglo un kravas automašīnu dzinēju darbināšanai, jo elements degšanas laikā neizdala kaitīgus piemaisījumus atmosfērā un līdz ar to ir videi draudzīgs.
Ūdeņraža izotopi ir daudzu zāļu neatņemama sastāvdaļa. Deitēriju izmanto farmakoloģiskajos pētījumos, lai noteiktu zāļu uzvedību un ietekmi organismā. Tritiju izmanto radiodiagnostikā kā elementu, kas nosaka enzīmu metabolisma bioķīmiskās reakcijas. Ūdeņradis ir daļa no peroksīda, kas ir dezinfekcijas līdzeklis.
