مولکول هیدروژن: قطر، فرمول، ساختار. جرم یک مولکول هیدروژن چقدر است؟

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

در جدول تناوبی مندلیف در شماره 1 رایج ترین عنصر در جهان - هیدروژن است. توزیع آن بر حسب درصد به 75 درصد نزدیک می شود. کمترین مقدار آن در لایه های جوی مشاهده می شود - 0.0001٪. پوسته زمین دارای 1 درصد گاز از جرم است. بیشترین مقدار آن در آب مشاهده می شود: 12%. در سیاره ما، این سومین عنصر شیمیایی رایج است.

شرح مورد

مولکول هیدروژن، که فرمول آن H-H یا H2 است، دارای خواص فیزیکی و شیمیایی است.

هیدروژن گازی است که نه رنگ دارد و نه بو. قرار گرفتن هیدروژن در جدول در رتبه اول به این دلیل است که در شرایط مختلف این عنصر می تواند خود را به صورت فلز یا گاز نشان دهد. این 1 الکترون در مدار بیرونی خود دارد که هیدروژن می تواند آن را اهدا کند (خواص فلزی) یا یکی دیگر را بپذیرد (کیفیت گاز).

قطر یک مولکول هیدروژن 27 نانومتر است.

قطر اتم هیدروژن 1A، شعاع 0.41 A است.

خواص

فیزیکی شامل موارد زیر است:

1. نقطه جوش– 256^oS.
2. نقطه ذوب -259.2^oC.
3. وزن هوا (D) - 0.069.
4. هیدروژن در آب کم محلول است.

خواص شیمیایی عبارتند از:

1. پیوند غیر قطبی بین ذرات یک مولکول دارای انرژی 436 کیلوژول بر مول است.
2. دمای تفکیک حرارتی 2000^oC است.
3. واکنش با:

• هالوژن؛
• اکسیژن؛
• خاکستری;
• نیتروژن;
• اکسید نیتریک؛
• فلزات فعال.

در طبیعت، هیدروژن هم به شکل طبیعی و هم به شکل ایزوتوپ ها وجود دارد: پروتیوم، دوتریوم و تریتیوم.

ساختار مولکول

مولکول یک عنصر ساختار ساده ای دارد. ترکیب مولکول هیدروژن توسط دو اتم نشان داده می شود که با نزدیک شدن به آنها یک پیوند غیر قطبی کووالانسی و همچنین یک جفت الکترون تشکیل می دهند. ساختار یک اتم عبارت است از: 1 هسته با بار مثبت که 1 الکترون با بار منفی در اطراف آن حرکت می کند. این الکترون در اوربیتال 1s قرار دارد.

H - 1e=H+ این یون هیدروژن مثبت است.

این عبارت نشان می دهد که هیدروژن پارامترهای مشابهی با عناصر گروه 1 در جدول تناوبی دارد، که فلزات قلیایی (لیتیوم، سدیم، پتاسیم) هستند که تنها الکترون خود را در مدار بیرونی اهدا می کنند.

H + 1e=H– یون هیدروژن منفی.

این معادله نشان می دهد که هیدروژن مربوط به عناصر مشابه گروه هفتم است که گاز هستند و قادر به پذیرش الکترون های از دست رفته هستند.به سطح الکترونیکی بیرونی آن این گازها عبارتند از: فلوئور، کلر، برم و غیره.

ترکیب مولکول هیدروژن به صورت گرافیکی در زیر ارائه شده است.

فاصله بین اتم های هیدروژن r=0.74 A است، در حالی که مجموع شعاع های مداری 1.06 A است. این بر عمق همپوشانی ابر الکترونی و یک پیوند هیدروژنی قوی و پایدار تأثیر می گذارد.

اتم هیدروژن ابتدایی ترین اتم در طبیعت است. اندازه یک پروتون اتمی 10.5 A و قطر یک اتم 0.1 نانومتر است.

مولکول های ایزوتوپ ساختار خاصی دارند. هسته اتمی پروتیوم تنها از یک پروتون تشکیل شده است. ایزوتوپ تعیین شده است: 1N.

ساختار هسته ای شبیه مجموعه ای از یک پروتون و یک نوترون (2H) است.

3Н - تریتیوم - در ساختار اتمی خود دارای هسته ای با 1 پروتون و دو نوترون است.

توده

در علم، فرمول هایی وجود دارد که جرم یک مولکول هیدروژن را محاسبه می کند. در رابطه با عنصر، جرم مولکولی و اتمی را تعیین کنید.

جرم مولی یک مولکول هیدروژن با فرمول کلی محاسبه می شود:

M=m / n، جایی که m جرم ماده است، n مقدار آن است.

جرم یک اتم 1.008 amu است. در نتیجه، جرم نسبی مولکول نیز برابر با 1.008 خواهد بود.از آنجایی که مولکول هیدروژن از دو اتم تشکیل شده است، وزن اتمی نسبی آن 2.016 a.u است. متر. جرم یک مولکول هیدروژن بر حسب گرم بر مول (g/mol) بیان می‌شود.

ارزش درطبیعت

مهمترین ماده ای که در طبیعت در ترکیب با اکسیژن هیدروژن را تشکیل می دهد آب است. آب منبع حیات است، بنابراین هیدروژن یک عنصر حیاتی است.

از 100% کل عناصر شیمیایی که محیط ارگانیسم را تشکیل می دهند، 10/1 قسمت یا 10% هیدروژن است. علاوه بر آب، قادر به حفظ ساختار پروتئینی چهارتایی است که با پیوند هیدروژنی ممکن می شود.

اصل مکمل بودن اسید نوکلئیک نیز با عمل مولکول هیدروژن رخ می دهد. در یک سلول گیاهی، H در فرآیند فتوسنتز، بیوسنتز، و در انتقال انرژی از طریق کانال های غشایی شرکت می کند.

برنامه

در صنایع شیمیایی، هیدروژن به طور گسترده ای استفاده می شود. در ساخت محصولات پلاستیکی، صابون سازی و همچنین در تولید آمونیاک و منتول اضافه می شود.

صنایع غذایی: در تولید مواد غذایی، هیدروژن به عنوان یک افزودنی غذایی E949 اضافه می شود. چنین جزء را می توان در بسته بندی مارگارین، روغن های گیاهی مشاهده کرد. افزودنی E949 توسط صنایع غذایی فدراسیون روسیه مجاز است.

هیدروژن زمانی در صنعت هوانوردی نیز استفاده می شد، زیرا این ماده از هوا سبک تر است. بنابراین، در دهه 30 قرن گذشته، بالون ها و کشتی های هوایی با این نوع گاز پر می شدند. با وجود ارزان بودن و سهولت استفاده، هیدروژن به زودی به عنوان ماده پرکننده رها شد زیرا انفجارهای هواپیما بیشتر شد.

امروزه از گاز به عنوان استفاده می شودسوخت مورد استفاده در صنعت فضایی با این حال، روش‌های استفاده از آن برای کارکرد موتورهای خودروها و کامیون‌ها در نظر گرفته می‌شود، زیرا این عنصر در حین احتراق ناخالصی‌های مضر را در جو منتشر نمی‌کند و در نتیجه سازگار با محیط زیست است.

ایزوتوپ های هیدروژن جزء جدایی ناپذیر بسیاری از داروها هستند. از دوتریوم در تحقیقات فارماکولوژیک برای تعیین رفتار و اثرات یک دارو در بدن استفاده می شود. تریتیوم در تشخیص رادیویی به عنوان عنصری که واکنش های بیوشیمیایی متابولیسم آنزیم را تعیین می کند استفاده می شود. هیدروژن بخشی از پراکسید است که یک ضدعفونی کننده است.