Χημικό στοιχείο · σελίδα αναφοράς

Υδρογόνο

Το στοιχείο «Υδρογόνο» έχει ατομικό αριθμό 1 και σύμβολο H. Βρίσκεται στην περίοδο 1, στην ομάδα 1 και στον τομέα s. Σε θερμοκρασία δωματίου η κατάσταση αναφοράς είναι αέριο. Η ηλεκτρονιακή του διαμόρφωση είναι 1s1.

Ατομικός αριθμός1

Σχετική ατομική μάζα[1.00784, 1.00811]

Ομάδα1

Περίοδος1

Τομέαςs

Ηλεκτρονιακή διαμόρφωση1s1

Ηλεκτρονιακή δομή

Τι καθορίζει τη χημεία του

Το υδρογόνο έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο και δεν διαθέτει εσωτερική ηλεκτρονιακή στιβάδα. Μπορεί να μοιραστεί αυτό το ηλεκτρόνιο σε ομοιοπολικούς δεσμούς, να το χάσει σχηματίζοντας H⁺ ή, σε κατάλληλες ενώσεις, να προσλάβει ένα ηλεκτρόνιο σχηματίζοντας υδρίδιο H⁻. Αυτή η ευελιξία εξηγεί την παρουσία του στο νερό, στα οξέα, στους υδρογονάνθρακες και σε αμέτρητα βιολογικά μόρια.

Η διαμόρφωση 1s1 κάνει το υδρογόνο ιδιαίτερη περίπτωση στον περιοδικό πίνακα. Τοποθετείται πάνω από την ομάδα 1 επειδή έχει ένα ηλεκτρόνιο σθένους, αλλά η χημεία του δεν είναι απλώς εκείνη ενός αλκαλιμετάλλου.

Χημικές μορφές

Ενώσεις, ιόντα και υλικά

Το στοιχειακό υδρογόνο απαντά συνήθως ως διατομικά μόρια H₂. Στις ενώσεις του συμμετέχει στο νερό, στους υδρογονάνθρακες, στα οξέα, στα μεταλλικά υδρίδια και σε τεράστιο αριθμό οργανικών μορίων. Η βαθμίδα οξείδωσής του μπορεί να είναι +1, 0 ή −1, ανάλογα με τον δεσμό και το άλλο στοιχείο.

Φυσική συμπεριφορά

Κατάσταση και αλλαγές φάσης

Σε θερμοκρασία δωματίου η κατάσταση αναφοράς είναι αέριο. Η αναφερόμενη πυκνότητα είναι 0.0899 g/L. Το σημείο τήξης είναι 13.84 K (-259.3 °C). Το σημείο βρασμού είναι 20.27 K (-252.9 °C). Η πίεση, η καθαρότητα και η κρυσταλλική δομή μπορούν να μεταβάλουν τις μετρούμενες φυσικές τιμές.

Παρουσία και εφαρμογές

Παρουσία και χρήσεις: Υδρογόνο

Στη Γη, το υδρογόνο βρίσκεται κυρίως σε ενώσεις, ιδιαίτερα στο νερό και στα οργανικά μόρια. Το βιομηχανικό υδρογόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή αμμωνίας, στη διύλιση πετρελαίου και ως φορέας ενέργειας, μεταξύ άλλων σε κυψέλες καυσίμου.

Στην πράξη

Παραδείγματα πραγματικών χρήσεων

Νερό και χημεία της ζωής

Το στοιχείο «Υδρογόνο» αποτελεί μέρος του νερού και των δεσμών άνθρακα–υδρογόνου που συναντώνται σε όλη τη βιολογική χημεία.

Παραγωγή λιπασμάτων

Το στοιχείο «Υδρογόνο» χρησιμοποιείται σε διεργασίες που συνδέονται με την παραγωγή λιπασμάτων ή των χημικών πρώτων υλών τους.

Διύλιση πετρελαίου

Το στοιχείο «Υδρογόνο» χρησιμοποιείται σε διεργασίες διύλισης και καταλυτικής κατεργασίας καυσίμων.

Θέση στον περιοδικό πίνακα

Τι δείχνουν τα γειτονικά στοιχεία

Το στοιχείο «Υδρογόνο» βρίσκεται στην περίοδο 1 και στην ομάδα 1. Η σύγκριση με τα πραγματικά γειτονικά στοιχεία του πίνακα βοηθά να εξεταστούν τάσεις όπως το ατομικό μέγεθος, η ενέργεια ιοντισμού, η ηλεκτραρνητικότητα και ο χαρακτήρας των χημικών δεσμών.

Δεδομένα αναφοράς

Φυσικές και ατομικές ιδιότητες

Κατηγορίαδιατομικό αμέταλλο

Κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίουΑέριο

Ηλεκτρονιακές στιβάδες1

Πυκνότητα0.0899 g/L

Σημείο τήξης13.84 K (-259.3 °C)

Σημείο βρασμού20.27 K (-252.9 °C)

Ηλεκτραρνητικότητα Pauling2.2

Πρώτη ενέργεια ιοντισμού1 312 kJ/mol

Ηλεκτρονική συγγένεια72.77 kJ/mol

Οι τιμές αφορούν το στοιχείο ή το ουδέτερο άτομο, όπου αυτό εφαρμόζεται. Τα φυσικά δεδομένα μπορεί να εξαρτώνται από το αλλότροπο, την πίεση και τις συνθήκες μέτρησης.

Ιστορία

Ανακάλυψη και ταυτοποίηση

Η ανακάλυψη του στοιχείου «Υδρογόνο» συνδέεται με Henry Cavendish. Η αναγνώριση του στοιχείου, η απομόνωση καθαρού δείγματος και η απόδοση του σύγχρονου ατομικού αριθμού δεν συνέβησαν απαραίτητα την ίδια στιγμή.

Ισότοπα και ατομική μάζα

Πώς η ισοτοπική σύσταση αλλάζει τις τιμές

Η σχετική ατομική μάζα δίνεται ως διάστημα [1.00784, 1.00811]. Τα φυσικά δείγματα μπορεί να διαφέρουν λίγο στις αναλογίες των ισοτόπων, οπότε μία μοναδική δεκαδική τιμή θα έκρυβε αυτή την πραγματική μεταβολή.

Το στοιχείο «Υδρογόνο» έχει τουλάχιστον ένα σταθερό ισότοπο. Τα ισότοπα έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, άρα την ίδια στοιχειακή ταυτότητα, αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων και διαφορετικές ατομικές μάζες.

Ασφάλεια

Χειρισμός και έκθεση

Οι κίνδυνοι που σχετίζονται με το στοιχείο «Υδρογόνο» εξαρτώνται από τη χημική μορφή, τη δόση και την οδό έκθεσης. Το καθαρό στοιχείο, τα ιόντα και οι ενώσεις του μπορεί να έχουν πολύ διαφορετικές βιολογικές και περιβαλλοντικές επιδράσεις, γι’ αυτό πρέπει να χρησιμοποιούνται τα δεδομένα ασφαλείας της συγκεκριμένης ουσίας.