Атом водню - найпростіший елемент

Атом водню - найпростіший елемент


Водень - це хімічний елемент, найпростіший за своєю будовою і найпоширеніший у природі. За деякими науковими даними, на частку цього елемента припадає понад дев'яноста відсотків усіх атомів. Найбільш важливе з'єднання, в якому присутній водень, - це вода. Її хімічна формула пишеться так: H2O. Атом водню складається з одного протона, що представляє ядро, і з одного електрону. Це єдиний елемент, який являє собою пальний газ.

Як розташований атом водню в періодичній таблиці?

Цей елемент розташовано вгорі першої групи. Це зроблено з тієї причини, що атом водню, втрачаючи свій електрон, утворює позитивний іон з одним зарядом. Однак за певних умов водень може набувати металевих властивостей. У звичайних умовах він проявляє тільки властивості, властиві неметаллам. Водень має значні відмінності від інших елементів, що належать першій групі.

Як отримати водень в умовах лабораторії?

 Водень можна отримати за допомогою дії неконцентрирорваних кислот на метали: Zn (цинк у твердому стані) + 2HCl (водний розчин кислоти соляної) = ZnCl2 (водний розчин оксиду цинку) + H2 (газ)

 Отримання водню за допомогою гідролізу: 2H3O- + 2e- = H2 (газ) + 2H2O (вода.)

Отримання водню можливе за допомогою дії лужів на алюміній або цинк. Ці метали можуть реагувати з водними розчинами гідроксиду калію або натря. При цьому утворюється водень:


Zn (цинк) + 2OH- + 2H2O = (Zn (OH) 4) 2- (тетрагідроксоцинкат-іон)) + H2 (газ)
Al (алюміній) + 2OH- + 6H2O = (Al (OH) 4) - (тетрагідроксоалюмінат-іон) + H2 (газ).

 Також даний хімічний елемент можна отримати при гідролізі водних розчинів: CaH2 (гідрид кальцію) + 2H2O (вода) = Ca (OH) 2 (гідроксид кальцію) + 2H2 (водень).

Ізотопи водню

Є три ізотопні форми даного хімічного елемента: протий, дейтерій і тритій. При цьому в природному водні міститься близько 99% проття, решта відсотка припадає на частку дейтерію. Третій ізотоп являє собою радіоактивний нестійкий ізотоп. З цієї причини в природі він зустрічається тільки у вигляді слідів. Тритій випускає радіоактивні частинки, а його період напіврозпаду становить 12,3 року.

Ізотопні форми водню мають практично однакові хімічні властивості, однак вони суттєво відрізняються за фізичними. Для кожного водневого з'єднання є дейтерієвий аналог. Найважливіший з них - це оксид дейтерію (або важка вода). Ця речовина використовується в ядерних реакторах. Отримують його за допомогою електролізу води.

Хімічні властивості водню

Розглянутий нами хімічний елемент може відновлювати неметали 4-7 груп, оксиди та органічні ненасичені сполуки, окисляти метали, утворюючи в результаті гідриди.

З'єднання водню

Це іонні, комплексні та ковалентні гідриди, а також гідриди типу сполук впровадження.

Отримання водню

- процес Бора;

- з природного газу або нафти (лігроїну);

- за допомогою крекінгу та риформінгу вуглеводнів;

- за допомогою електролізу розсолу (тобто водного розчину натрію хлориду).

Атом водню в квантовій механіці

Водневий атом має важливе значення в квантовій механіці, оскільки для нього проблема двох тіл має аналітичне наближене або точне значення. Ці рішення можна застосовувати для різних ізотопів водню, але з відповідною корекцією. Атом водню в квантовій механіці описується хвильовою двухчастковою функцією. Також він розглядається як не бере участі в русі електрон в електростатичному полі атомного важкого ядра.

Атом водню по Бору 

У 1913 році Бор Нільс запропонував свою модель атома водню. Вона має безліч спрощень і припущень. Незважаючи на те, що модель була не зовсім правильною, Бор вивів з неї спектр випромінювання і отримав вірні значення рівнів енергії атома.



Матеріали по темі