Značilnosti strukture vodikovega atoma

Najpogostejši element v prostoru, ki ga sestavljajo najlažji atomi, je vodik. Od 14. stoletja ga je odkril velik alkimist Paracelsus. Znanstveniki upravičeno veljajo za ustanovitelje ne le zdravil, ampak tudi kemije. Strukturo vodikovega atoma so podrobneje pregledali Niels Bohr. Element so nato odkrili astronomi kot del sonca in drugih planetov, pa tudi v meglicah plinske zvezde. V njih se odvija proces preoblikovanja atomov vodika v atome helija, z drugimi besedami, opazimo jedrsko reakcijo. V članku bomo preučevali ne le strukturo vodikovega atoma, temveč tudi značilnosti značilnosti tega kemičnega elementa.

Mesto elementa v periodičnem sistemu

Vodik je edini kemični element, ki je v dveh skupinah periodičnega sistema naenkrat: 1 in 7. Razložimo lahko naslednje dejstvo: ima dvojne kemijske lastnosti. Posebna struktura vodikovega atoma ji omogoča, da da svoj edini elektron atomom, npr. Aktivnim elementom - ne-kovinam. To so predvsem halogeni: po svojih lastnostih so agresivni fluor, klor, brom in jod. H ₂ brez težav komunicira s halkogeni: žveplo, kisik, selen. V tem primeru se vodikovi atomi pretvarjajo v katione - pozitivno nabite delce.

Zaradi te funkcije se element uvršča v prvo skupino periodičnega sistema. Mehanizem reakcije med kovinami in vodikom je drugačen. Po teoriji o strukturi vodikovega atoma po N. Bohru ima element en neparni elektron. Atom H sprejema elektrone iz aktivnih atomov alkalnih ali zemeljsko alkalijskih kovin. Njegova elektronska konfiguracija je tako podobna delcu inertnega plina helija. Edina plast energije je zdaj popolnoma zaključena. V teh procesih se struktura vodikovega atoma spremeni in se spremeni v anionsko obliko. Zato je element v periodnem sistemu hkrati v sedmi skupini.

Vse v primerjavi

Nadaljevali bomo s preučevanjem strukturnih značilnosti vodikovih delcev in videli, kako njihova notranja struktura vpliva na obnašanje elementa v reakcijah. Da bi to naredili, bodite pozorni na njegove najbližje sosede v periodičnem sistemu in ugotovite, kakšna je struktura atomov vodika, helija in litija. Pri delcih inertnega plina vodik združuje enako količino energije z litijem, podobno strukturo zunanjega energijskega sloja, na katerem se nahaja en elektron. Vendar se lastnosti vodika zelo razlikujejo od inertnega plina in alkalijske kovine. To dokazuje, da so vse lastnosti kemičnega elementa določene s kavitacijsko strukturo atoma in molekule vodika, to je s številom energetskih nivojev in porazdelitvijo elektronov na njih.

Rojstvo z vodo

Ime elementa kaže, da kombinacija njegovih atomov s kisikovimi delci vodi do nastanka tako edinstvene in pomembne snovi za Zemljo, kot je voda. Pri normalnih pogojih se ta reakcija ne zgodi, temperatura zgorevanja plinske mešanice doseže 2800 ° C. V laboratoriju interakcija med H ₂ in O ₂ v razmerju 2: 1 vodi do eksplozije. Sama zmes se imenuje detonacijski plin, proces, ki poteka v njem, pa se nadaljuje z mehanizmom prostih radikalov. Če ni pod nadzorom, se reakcija konča z resnim problemom - močno eksplozijo. Zato je bil kljub izjemni lahkosti vodik opuščen kot polnilo za letala v zraku. Žalosten vzrok je bila nesreča letalskega ladja Hindenburg, ki je leta 1937 vodila v Ameriko. Poglejmo zdaj, kako struktura vodikovega atoma vpliva na fizikalne lastnosti plina.

Vodik, devterij, tritij

Ne bodite presenečeni nad zgornjim seznamom izrazov. Gre za enak kemični element vodik, jedrski naboj atoma je +1. Drugo in tretje ime sta imena izotopov. Razlog za njihove razlike je v številu nevtronov v jedru, medtem ko je število protonov vseh treh vrst delcev enako. Deuterij ima dva nevtrona, tritij ima 3, vodik pa ima v jedru 1 nevtron. Voda, ki vsebuje deuterij v svojih molekulah, se imenuje težka. Najdemo ga v hladilnih bazenih jedrskih elektrarn, kot tudi v citoplazmi celic, ki imajo moteno normalno presnovo.

Elektronska struktura vodikovega atoma

Spodnja shema nam bo pomagala razumeti specifično obnašanje preproste snovi H ₂ v različnih kemijskih interakcijah.

Prisotnost enega samega elektrona, ki zaseda s-orbitalo prve energetske ravni, zagotavlja konstantno valenco vodika, ki je enaka 1. V večini primerov ta elektron zapusti prostor atoma in prevzame več elektronegativnih elementov. Samo reakcije s kovinami dopuščajo vodiku, da potegne elektron iz atomov aktivnih alkalnih ali zemeljsko alkalnih elementov v sfero vpliva lastnega jedra, pri čemer nastane bele kristalinične spojine - njihovi hidridi.

Aktivna in agresivna

Atomski vodik, tako rekoč, je lahko dvigniti. Druge reducente, kot so ogljik ali njegovi oksidi, lahko zavidajo hitrosti pri zmanjševanju kovin iz njihovih oksidov. H atomi so tudi aktivno kombinirani z delci žvepla, kisika in fosforja. Plamenski gorilnik z atomskim vodikom daje segrevanje nad 4000 ° C. Zato so takšne naprave enostavne za obdelavo kovinskih površin: izrežite ali jih varite.

Atomski vodik je dobro uveljavljen kot reducent za čiste kovine - volfram, molibden - iz njihovih rud, ki jih predstavljajo predvsem oksidi. Pri spoznavanju istih atomov, kot je on sam, vodik tvori stabilno in pasivno strukturo - molekulo. Oba atoma H skupaj drži skupni elektronski par, ki je model stabilne kovalentne nepolarne vezi. Je vzdržljiv in zagotavlja stabilnost molekul H ₂ tako v zemeljskih pogojih kot v vesolju. Živilska industrija, v kateri se uporablja za hidrogeniranje olj in proizvodnjo nizkokaloričnih namazov, ki so modni v sodobni dietetiki, ni bila brez vodika.

V našem članku smo preučili strukturo vodikovega atoma in ugotovili, kako vpliva na lastnosti preproste snovi.