Под каким номером стоит атомный номер водорода

• Обозначение - H (Hydrogen);
• Латинское название - Hydrogenium;
• Период - I;
• Группа - 1 (Ia);
• Атомная масса - 1,00794;
• Атомный номер - 1;
• Радиус атома = 53 пм;
• Ковалентный радиус = 32 пм;
• Распределение электронов - 1s 1 ;
• t плавления = -259,14°C;
• t кипения = -252,87°C;
• Электроотрицательность (по Полингу/по Алпреду и Рохову) = 2,02/-;
• Степень окисления: +1; 0; -1;
• Плотность (н. у.) = 0,0000899 г/см 3 ;
• Молярный объем = 14,1 см 3 /моль.

Бинарные соединения водорода с кислородом:

Водород ("рождающий воду") был открыт английским ученым Г. Кавендишем в 1766 году. Это самый простой элемент в природе - атом водорода имеет ядро и один электрон, наверное, по этой причине водород является самым распространенным элементом во Вселенной (составляет более половины массы большинства звезд).

Про водород можно сказать, что "мал золотник, да дорог". Несмотря на свою "простоту", водород дает энергию всем живым существам на Земле - на Солнце идет непрерывная термоядерная реакция в ходе которой из четырех атомов водорода образуется один атом гелия, данный процесс сопровождается выделением колоссального количества энергии (подробнее см. Ядерный синтез).

В земной коре массовая доля водорода составляет всего 0,15%. Между тем, подавляющее число (95%) всех известных на Земле химических веществ содержат один или несколько атомов водорода.

В соединениях с неметаллами (HCl, H 2 O, CH 4 ...) водород отдает свой единственный электрон более электроотрицательным элементам, проявляя степень окисления +1 (чаще), образуя только ковалентные связи (см. Ковалентная связь).

В соединениях с металлами (NaH, CaH 2 ...) водород, наоборот, принимает на свою единственную s-орбиталь еще один электрон, пытаясь, таким образом, завершить свой электронный слой, проявляя степень окисления -1 (реже), образуя чаще ионную связь (см. Ионная связь), т. к., разность в электроотрицательности атома водорода и атома металла может быть достаточно большой.

H 2

В газообразном состоянии водород находится в виде двухатомных молекул, образуя неполярную ковалентную связь.

Молекулы водорода обладают:

• большой подвижностью;
• большой прочностью;
• малой поляризуемостью;
• малыми размерами и массой.

Свойства газа водорода:

• самый легкий в природе газ, без цвета и запаха;
• плохо растворяется в воде и органических растворителях;
• в незначительных кол-вах растворяется в жидких и твердых металлах (особенно в платине и палладии);
• трудно поддается сжижению (по причине своей малой поляризуемости);
• обладает самой высокой теплопроводностью из всех известных газов;
• при нагревании реагирует со многими неметаллами, проявляя свойства восстановителя;
• при комнатной температуре реагирует со фтором (происходит взрыв): H 2 + F 2 = 2HF;
• с металлами реагирует с образованием гидридов, проявляя окислительные свойства: H 2 + Ca = CaH 2 ;

В соединениях водород гораздо сильнее проявляет свои восстановительные свойства, чем окислительные. Водород является самым сильным восстановителем после угля, алюминия и кальция. Восстановительные свойства водорода широко используются в промышленности для получения металлов и неметаллов (простых веществ) из оксидов и галлидов.

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

Реакции водорода с простыми веществами

Водород принимает электрон, играя роль восстановителя , в реакциях:

• с кислородом (при поджигании или в присутствии катализатора), в соотношении 2:1 (водород:кислород) образуется взрывоопасный гремучий газ: 2H 2 0 +O 2 = 2H 2 +1 O+572 кДж
• с серой (при нагревании до 150°C-300°C): H 2 0 +S ↔ H 2 +1 S
• с хлором (при поджигании или облучении УФ-лучами): H 2 0 +Cl 2 = 2H +1 Cl
• с фтором : H 2 0 +F 2 = 2H +1 F
• с азотом (при нагревании в присутствии катализаторов или при высоком давлении): 3H 2 0 +N 2 ↔ 2NH 3 +1

Водород отдает электрон, играя роль окислителя , в реакциях с щелочными и щелочноземельными металлами с образованием гидридов металлов - солеобразные ионные соединения, содержащие гидрид-ионы H - - это нестойкие кристаллические в-ва белого цвета.

Ca+H 2 = CaH 2 -1 2Na+H 2 0 = 2NaH -1

Для водорода нехарактерно проявлять степень окисления -1. Реагируя с водой, гидриды разлагаются, восстанавливая воду до водорода. Реакция гидрида кальция с водой имеет следующий вид:

CaH 2 -1 +2H 2 +1 0 = 2H 2 0 +Ca(OH) 2

Реакции водорода со сложными веществами

• при высокой температуре водород восстанавливает многие оксиды металлов: ZnO+H 2 = Zn+H 2 O
• метиловый спирт получают в результате реакции водорода с оксидом углерода (II): 2H 2 +CO → CH 3 OH
• в реакциях гидрогенизации водород реагирует с многими органическими веществами.

Более подробно уравнения химических реакций водорода и его соединений рассмотрены на странице "Водород и его соединения - уравнения химических реакций с участием водорода ".

Применение водорода

• в атомной энергетике используются изотопы водорода - дейтерий и тритий;
• в химической промышленности водород используют для синтеза многих органических веществ, аммиака, хлороводорода;
• в пищевой промышленности водород применяют в производстве твердых жиров посредство гидрогенизации растительных масел;
• для сварки и резки металлов используют высокую температуру горения водорода в кислороде (2600°C);
• при получении некоторых металлов водород используют в качестве восстановителя (см. выше);
• поскольку водород является легким газом, его используют в воздухоплавании в качестве наполнителя воздушных шаров, аэростатов, дирижаблей;
• как топливо водород используют в смеси с СО.

В последнее время ученые уделяют достаточно много внимания поиску альтернативных источников возобновляемой энергии. Одним из перспективных направлений является "водородная" энергетика, в которой в качестве топлива используется водород, продуктом сгорания которого является обыкновенная вода.

Способы получения водорода

Промышленные способы получения водорода:

• конверсией метана (каталитическим восстановлением водяного пара) парами воды при высокой температуре (800°C) на никелевом катализаторе: CH 4 + 2H 2 O = 4H 2 + CO 2 ;
• конверсией оксида углерода с водяным паром (t=500°C) на катализаторе Fe 2 O 3: CO + H 2 O = CO 2 + H 2 ;
• термическим разложением метана: CH 4 = C + 2H 2 ;
• газификацией твердых топлив (t=1000°C): C + H 2 O = CO + H 2 ;
• электролизом воды (очень дорогой способ при котором получается очень чистый водород): 2H 2 O → 2H 2 + O 2 .

Лабораторные способы получения водорода:

• действием на металлы (чаще цинк) соляной или разбавленной серной кислотой: Zn + 2HCl = ZCl 2 + H 2 ; Zn + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + H 2 ;
• взаимодействием паров воды с раскаленными железными стружками: 4H 2 O + 3Fe = Fe 3 O 4 + 4H 2 .

знать

• положение водорода в таблице Менделеева, нахождение в природе и практическое применение;
• строение атома, валентность, степени окисления водорода;
• способы получения и свойства простого вещества;
• основные типы соединений водорода;

уметь

• составить уравнения реакций получения водорода и реакций, характеризующих химические свойства водорода;
• проводить расчеты по уравнениям реакций, в которых участвует водород;

владеть

Навыками прогнозирования протекания реакций с участием водорода и его соединений.

Положение водорода в периодической системе элементов. Водород в природе

Водород Н - первый элемент в таблице Менделеева, состоящий из простейших атомов, имеющих заряд ядра +1 и всего один электрон. В гл. 5 и 6 уже рассматривалось строение атома водорода и молекул Н 2 . Водород не только имеет разнообразное практическое применение, но и сыграл важную роль в развитии химии и физики.

Водород был впервые получен в виде газообразного простого вещества в первой половине XVI в. Парацельсом. В 1776 г. Г. Кавендиш исследовал его и указал отличия от других газов. А. Лавуазье первый получил водород из воды и доказал, что вода есть химическое соединение водорода с кислородом (1783).

Существуют разные мнения о том, в какую группу таблицы Менделеева следует поместить водород. Первый период составляют лишь два химических элемента - водород и гелий. Положение гелия как химически инертного элемента в группе VIIIA не вызывает сомнений. Тогда остаются семь пустых клеток в группах с I по VII. В какую из этих групп поместить водород? По строению атома он может быть отнесен к группе IA, так как имеет лишь один электрон на внешнем уровне. Но одновременно у него недостает лишь одного электрона до завершенной оболочки с п = 1. Наличием одной вакансии во внешней оболочке характеризуются элементы группы VIIА. Следовательно, водород можно поместить и в эту группу. Кроме того, у водорода, как и у элемента углерода в группе IVА, имеется ровно половина от максимального числа электронов на соответствующем уровне. Водород проявляет также сходство с кислородом и азотом, так как образует двухатомные молекулы (Н 2 , N 2 , 0 2). Поэтому целесообразно не вести дискуссии о самом правильном положении водорода в таблице Менделеева, а отдать водороду всю полосу в первом периоде от I до VII группы, не деля ее на клетки.

Водород представляет собой самый распространенный элемент во Вселенной. На его долю приходится около 90% всех атомов. Это объясняется тем, что на этапе протекания ядерных реакций в горячей плазме после возникновения Вселенной большая часть протонов не подверглась превращениям. При достаточном остывании плазмы в ходе дальнейшего расширения протоны соединились с электронами, образовав атомы водорода. Первичные ядерные реакции привели к образованию значительного количества гелия, и он оказался вторым по распространенности элементом (9%). Все остальные элементы, образовавшиеся в процессе синтеза ядер в звездах, вместе составляют приблизительно 1%.

Вещество планеты Земля содержит значительно меньшую долю легких элементов. Водорода по числу атомов около 16%, а по массе 1%. Большая часть имеющегося водорода находится в составе воды, в подземных месторождениях углеводородов, в биомассе растений и животных, а также в различных органических остатках.

Водород представляет собой биогенный элемент , или элемент жизни, т.е., находясь в составе организмов всех растений и животных, водород необходим для их жизнедеятельности. По числу атомов водород в живых организмах стоит на первом месте среди всех химических элементов. В организме человека атомы водорода составляют более 62% от суммарного числа атомов. В биоорганических соединениях водород связан как с атомами углерода, гак и с кислородом, азотом и серой функциональных групп. Следует учитывать, что живые организмы состоят не только из органических веществ, но содержат также более 60% воды, без которой биологические процессы невозможны. В сухом веществе живых организмов доля атомов водорода достигает 70%. Водород играет активную роль в процессах жизнедеятельности, переходя в виде протона от одних молекул к другим и образуя водородные связи. Окисление органических соединений с переходом атомов водорода в состав воды является одним из источников необходимой для жизнедеятельности энергии. Например, окисление (дегидрирование) органического вещества с гидроксогруппой по схеме

дает более 250 кДж энергии на моль окисляемых групп (на схеме R - различные углеродсодержащие радикалы или водород).

У водорода три изотопа. В природе наиболее распространен легкий изотоп Н, называемый протием. Ядро протия представляет собой элементарную частицу протон. На долю протия приходится 99,985% от числа атомов. Второй изотоп ]Н называют тяжелым водородом или дейтерием. Для его обозначения используется особый символ D. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона. Во всех водородсодержащих веществах имеется примесь дейтерия - около 0,015% общего числа атомов водорода. Третий изотоп водорода - радиоактивный тритий j Н (символ Т), имеющий период полураспада 12,33 лет. Тритий в ничтожно малом количестве имеется в природе, так как образуется в результате воздействия нейтронов космических лучей на атомы азота. Большое количество трития образуется в ядерных реакторах. Как тритий, так и дейтерий широко применяются в ядерной технике.

Относительное различие по массе между атомами протия и дейтерия составляет 100%. Этим обусловлено заметное отличие свойств веществ, содержащих иротий, от тех же веществ, содержащих дейтерий. Для примера сравним некоторые свойства обычного водорода Н 2 и тяжелого водорода D 2 (табл. 17.1). Наиболее сильно различаются плотности обоих веществ, так как при близости радиусов электронных орбиталей, определяющих межатомные расстояния, ядра дейтерия вдвое тяжелее, чем ядра протия. Двукратное увеличение массы атомов дейтерия но сравнению с нро- тием приводит также к существенному повышению температур плавления и кипения простых веществ.

Таблица 17.1

Свойства простых веществ водорода и дейтерия

таблице менделеева имеет элемент, который образуется в результате бета распада элемента с порядковым номером Z?

3. В результате альфа распада изменятеся....

В результете бета распада изменятеся....

возможных реакций может быть записана в виде: 92U + 0n1 56Ва + X + 2 * 0n Пользуясь законом сохранения заряда и таблицей менделеева определите что это за элемент. решение пожалуйста:)

1.С какой силой притягиваются два корабля массами по 10000т, находящихся на расстоянии 1км друг от друга?

А. 6,67 мкН; Б. 6,67мН; В. 6,67Н; Г. 6,67МН.

2.В соревнованиях по перетягиванию каната участвуют четверо мальчиков. Влево тянут канат двое мальчиков с силами 530Н и 540Н соответственно, а вправо – двое мальчиков с силами 560Н и 520Н соответственно. В какую сторону и какой результирующей силой перетянется канат?

А. Вправо, силой 10Н; Б. Влево, силой 10Н; В. Влево, силой 20Н; Г. Победит дружба.

3. Порядковый номер алюминия в таблице Менделеева 13, а массовое число равно 27. Сколько электронов вращаются вокруг ядра атома алюминия?

А. 27; Б. 13; В. 40; Г. 14.

4.Двигаясь с начальной скоростью 54км/ч, автомобиль за 10с прошел путь 155м. С каким ускорением двигался автомобиль и какую скорость он приобрел в конце пути?

5.Какова сила тока в стальном проводнике длиной 12м и сечением 4мм2, на который подано напряжение 72мВ? (удельное сопротивление стали 0,12 Ом мм2/м)

В)обьемная восьмерка Б)еллипс Г)тороид 3) Отметье название семейства простых вешеств,которое образуют элементы главной подгруппы седьмой группы Периодической системы А)инертные газы Б)Щелочные металлы В)Галогенты Г)щелочноземельные металлы 4)Подчеркните одной чертой символы металлических элементов,которые входят в состав главных подгрупп,а двумя - металлические элементы побочных подгрупп:Na,S,Cu,Br,Pb,Ba,Fe,Si,Au. 5)Соедините линиями названия химических элементов и число электронов на внешнем электронном уровне их атомов: Хлор 1 Силиций 7 Цезий 4 6)определите число протонов,электронов и нейтронов в атомах,Хакактеристика 7)Запишите названия химических эдементов,которым соответсвуют электронные конфигурации: (ПРОПУСКАЕМ) 8)Изобразите распределение электронов в электронной оболочке атомов карбона и сульфура. 9) Составьте уравнения реакций взаимодействия высшего оксида сульфура с данными веществами А) ___PbO + _________ --> _____________ Б) ____KOH + __________ ---> ___________ В) _____Mg(OH)2 + _______ --> ___________ Г) _____Zno + ___________ --> ______________ 10)Порядковые номера элементов А и Б Соответсвтвенно N и N +2,Если химический элемент А - самый легкий галоген,то каким химическим элементов будет Б? Определите его порядковый номер в периодической системе. 11)Простое вещестров массой 2,75 Г,которое образовано элементом с электронной конфигурацией 1s22S22p1 (После 1s и 2s двойки идут маленькие,после p еденица маленькая) прореагировало с простыми веществом,образованным элементом,в ядраъ атома которого на три протона больше,чем у вышеупомянутого элемента,вычислите массу продукта реакции. ЭТО ВСЁ буду весьма благодарен если правельно поможете с заданиями.

3. Почему водород, в отличие от всех других элементов, записывают в Периодической таблице Д.И. Менделеева дважды? Докажите правомочность двойственного положения водорода в Периодической системе, сравнив строение и свойства его атома, простого вещества и соединений с соответствующими формами существования других элементов - щелочных металлов и галогенов.

Водород можно записать в первую группу, т.к. его атом имеет на внешней оболочке 1 электрон, как и щелочные металлы, но также ему не хватает до завершения внешнего электронного слоя одного электрона, как и галогенам, поэтому его можно записать в седьмую группу. Водород при обычных условиях образует как и галогены двухатомную молекулу простого вещества с одинарной связью - газа, как фтор или хлор. Водород, как и галогены, соединяется с металлами, образуя нелетучие гидриды. Однако как и щелочные металлы водород может проявлять валентность только равную I, а галогены, как правило, образуют множество соединений, проявляя различную валентность.

Водород - самый лёгкий газ, он легче воздуха в 14,5 раз. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре. Как самые лёгкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому. Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в семь раз выше теплопроводности воздуха.

Молекула водорода двухатомна - Н2. При нормальных условиях - это газ без цвета, запаха и вкуса. Плотность 0,08987 г/л (н. у.), температура кипения −252,76 °C, удельная теплота сгорания 120,9·106 Дж/кг, малорастворим в воде - 18,8 мл/л.

Водород хорошо растворим во многих металлах (Ni, Pt, Pd и др.), особенно в палладии (850 объёмов H2 на 1 объём Pd). С растворимостью водорода в металлах связана его способность диффундировать через них; диффузия через углеродистый сплав (например, сталь) иногда сопровождается разрушением сплава вследствие взаимодействия водорода с углеродом (так называемая декарбонизация). Практически не растворим в серебре.

Жидкий водород существует в очень узком интервале температур от −252,76 до −259,2 °C. Это бесцветная жидкость, очень лёгкая (плотность при −253 °C 0,0708 г/см³) и текучая (вязкость при −253 °C 13,8 сП). Критические параметры водорода очень низкие: температура −240,2 °C и давление 12,8 атм. Этим объясняются трудности при ожижении водорода. В жидком состоянии равновесный водород состоит из 99,79 % пара-Н2, 0,21 % орто-Н2.

Твёрдый водород, температура плавления −259,2 °C, плотность 0,0807 г/см³ (при −262 °C) - снегоподобная масса, кристаллы гексагональной сингонии, пространственная группа P6/mmc, параметры ячейки a = 0,378 нм и c = 0,6167 нм. При высоком давлении водород переходит в металлическое состояние.

Молекулярный водород существует в двух спиновых формах (модификациях) - в виде орто- и параводорода. В молекуле ортоводорода o-H2 (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода p-H2 (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) - противоположно друг другу (антипараллельны). Равновесная смесь o-H2 и p-H2 при заданной температуре называется равновесный водород e-H2.

Разделить модификации водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота. При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону последнего. При 80 К соотношение форм приблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается в ортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси (орто-пара: 75:25). Без катализатора превращение происходит медленно (в условиях межзвёздной среды - с характерными временами вплоть до космологических), что даёт возможность изучить свойства отдельных модификаций.