Химичен елемент · справочна страница

Водород

Водород е химичен елемент с атомен номер 1 (H), разположен в период 1, група 1 и блок s. Референтното агрегатно състояние при стайна температура е газообразно. Електронната конфигурация е 1s1.

Атомен номер1

Стандартна атомна маса[1.00784, 1.00811]

Група1

Период1

Блокs

Електронна конфигурация1s1

Електронна структура

Какво определя химичното поведение

Водородът има един електрон и няма вътрешна електронна обвивка. Той може да сподели този електрон в ковалентна връзка, да го отдаде и да образува H⁺ при силно йонизиращи условия или да приеме електрон и да образува хидрид H⁻ в подходящи съединения. Тази гъвкавост обяснява присъствието на водорода във водата, киселините, въглеводородите и много биологични молекули.

Конфигурацията 1s¹ прави водорода специален случай в периодичната система. Той е поставен над група 1, защото има един валентен електрон, но химията му не е просто химия на алкален метал.

Химични форми

Съединения, йони и материали

Елементарният водород обикновено се среща като молекули H₂. В съединенията участва във вода, въглеводороди, киселини, метални хидриди и безброй органични молекули. Степента му на окисление може да бъде +1, 0 или −1 според партньора в химичната връзка.

Физично поведение

Агрегатно състояние и фазови преходи

Референтното агрегатно състояние при стайна температура е газообразно. Посочената плътност е 0.0899 g/L. Температурата на топене е 13.84 K (-259.3 °C). Температурата на кипене е 20.27 K (-252.9 °C). Налягането, чистотата и кристалната структура могат да променят измерените физични свойства.

Разпространение и приложения

Къде се среща водород и за какво се използва

На Земята водородът се среща главно в съединения като водата и органичните молекули. Промишленият водород се използва за производство на амоняк, при рафиниране на нефт и като енергиен носител, включително в горивни клетки.

На практика

Конкретни примери за приложение

Вода и химия на живота

Водород е част от водата и от въглеродно-водородния скелет, който се среща навсякъде в биологичната химия.

Производство на торове

Водород е суровина за производство на амоняк, който след това се използва за получаване на много азотни торове.

Рафиниране на нефт

Водород се използва в каталитични и хидрогениращи процеси за отстраняване на примеси и подобряване на горивата.

Положение в периодичната система

Какво показват съседните елементи

Водород е в период 1 и група 1. В показаната област литий е непосредствено под него в същата група. Тези позиции позволяват сравнение на атомния размер, йонизационната енергия и химичното свързване със съседните елементи.

Справочни данни

Физични и атомни свойства

Класификациядвуатомен неметал

Агрегатно състояние при стайна температурагазообразно

Електронни слоеве1

Плътност0.0899 g/L

Температура на топене13.84 K (-259.3 °C)

Температура на кипене20.27 K (-252.9 °C)

Електроотрицателност по Полинг2.2

Първа йонизационна енергия1 312 kJ/mol

Електронен афинитет72.77 kJ/mol

Стойностите се отнасят за елемента или за неутралния атом, когато това е приложимо. Физичните данни могат да зависят от алотропната форма, налягането и условията на измерване.

История

Откриване и идентифициране

Откриването на водород се свързва с Henry Cavendish. Разпознаването на елемента, изолирането на чиста проба и определянето на съвременния му атомен номер не е задължително да са станали едновременно.

Изотопи и атомна маса

Как изотопният състав променя числените стойности

Стандартната атомна маса е дадена като интервал [1.00784, 1.00811]. Естествените проби могат леко да се различават по изотопния си състав, затова една универсална десетична стойност би скрила реалните различия между материалите.

Водород има поне един стабилен изотоп. Различните изотопи имат еднакъв брой протони и затова принадлежат към един и същ химичен елемент, но се различават по броя на неутроните и атомната маса.

Безопасност

Работа и експозиция

Рисковете, свързани с водород, зависят от химичната форма, дозата и пътя на експозиция. Чистият елемент, неговите йони и съединения могат да имат много различни биологични и екологични ефекти, затова данните за безопасност трябва да се проверяват за конкретното използвано вещество.