Mendelejevi perioodilisuse tabelis on number 1 kõige levinum element universumis – vesinik. Selle jaotus protsentuaalselt läheneb 75%. Selle madalaim sisaldus on märgitud atmosfääri kihtides - 0,0001%. Maakoor sisaldab 1 massiprotsenti gaasi. Selle suurim kogus on vees: 12%. Meie planeedil on see levinuim keemiline element kolmas.
Kauba kirjeldus
Vesinikumolekulil, mille valem on H-H või H2, on füüsikalised ja keemilised omadused.
Vesinik on gaas, millel pole värvi ega lõhna. Vesiniku paiknemine tabelis 1. kohal tuleneb asjaolust, et erinevates tingimustes võib see element avalduda metalli või gaasina. Selle välisorbitaalil on 1 elektron, mida vesinik võib loovutada (metallilised omadused) või vastu võtta veel ühe (gaasiomadused).
Vesinikumolekuli läbimõõt on 27 nm.
Vesinikuaatomi läbimõõt on 1A, raadius on 0,41 A.
Atribuudid
Füüsiline sisaldab järgmist:
- Keemistemperatuur– 256oS.
- Sulamistemperatuur -259,2oC.
- Õhukaal (D) – 0,069.
- Vesinik lahustub vees halvasti.
Keemilised omadused on:
- Molekuli osakeste vahelise mittepolaarse sideme energia on 436 kJ/mol.
- Soojusdissotsiatsiooni temperatuur on 2000oC.
- Reageerib:
- halogeenid;
- hapnik;
- hall;
- lämmastik;
- lämmastikoksiid;
- aktiivsed metallid.
Looduses esineb vesinikku nii looduslikul kujul kui ka isotoopide kujul: protiumi, deuteeriumi ja triitiumi kujul.
Molekuli struktuur
Elemendi molekulil on lihtne struktuur. Vesinikumolekuli koostist esindavad kaks aatomit, mis lähenedes moodustavad kovalentse mittepolaarse sideme, samuti ühe elektronpaari. Ühe aatomi ehitus on: 1 positiivselt laetud tuum, mille ümber liigub 1 negatiivselt laetud elektron. See elektron asub 1s orbitaalil.
H - 1e=H+ see vesinikuioon on positiivne.
See väljend näitab, et vesinikul on sarnased parameetrid perioodilise tabeli 1. rühma elementidega, milleks on leelismetallid (liitium, naatrium, kaalium), mis loovutavad oma ainsa elektroni välisorbiidil.
H + 1e=H – negatiivne vesinikuioon.
See võrrand näitab, et vesinik on seotud 7. rühma sarnaste elementidega, mis on gaas ja suudavad vastu võtta puuduvaid elektroneselle välisele elektroonilisele tasemele. Nende gaaside hulka kuuluvad: fluor, kloor, broom jne.
Vesinikumolekuli koostis on graafiliselt esitatud allpool.
Vesinikuaatomite vaheline kaugus on r=0,74 A, samas kui orbiidi raadiuste summa on 1,06 A. See mõjutab elektronide pilve kattumise sügavust ja tugevat stabiilset vesiniksidet.
Vesinikuaatom on looduses kõige elementaarsem aatom. Aatomi prootoni suurus on 10,5 A ja ühe aatomi läbimõõt on 0,1 nm.
Isotoopmolekulidel on eriline struktuur. Protiumi aatomituum koosneb ainult ühest prootonist. Isotoop on tähistatud: 1Н.
Tuumastruktuur näeb välja nagu prootoni ja neutroni kompleks (2H).
3Н - triitium - oma aatomistruktuuris on tuumaga 1 prooton ja kaks neutronit.
Miss
Teaduses on valemeid, mis arvutavad välja vesiniku molekuli massi. Määrake elemendi molekulaar- ja aatommassid.
Vesiniku molekuli molaarmass arvutatakse üldvalemiga:
M=m / n, kus m on aine mass, n on selle kogus.
Aatomi mass on 1,008 amu. Järelikult on molekuli suhteline mass samuti võrdne 1,008. Kuna vesiniku molekul koosneb kahest aatomist, on suhteline aatommass 2,016 a.u. m. Vesinikumolekuli massi väljendatakse grammides mooli kohta (g/mol).
Väärtus sisseloodus
Kõige olulisem aine looduses, mis moodustab koos hapnikuga vesinikku, on vesi. Vesi on elu allikas, seega on vesinik elutähtis element.
100% kõigist organismi keskkonna moodustavatest keemilistest elementidest moodustab 1/10 osa ehk 10% vesinikku. Lisaks veele suudab see säilitada kvaternaarset valgustruktuuri, mis on võimalik tänu vesiniksidemele.
Nukleiinhapete komplementaarsuse põhimõte ilmneb ka vesiniku molekuli toimel. Taimerakus osaleb H fotosünteesis, biosünteesis ja energia ülekandes membraanikanalite kaudu.
Rakendus
Keemiatööstuses kasutatakse vesinikku laialdaselt. Seda lisatakse plasttoodete valmistamisel, seebi valmistamisel, samuti ammoniaagi ja mentooli tootmisel.
Toiduainetööstus: toiduainete tootmisel lisatakse vesinikku toidulisandina E949. Sellist komponenti võib näha margariini, taimeõlide pakendil. Lisand E949 on lubatud Venemaa Föderatsiooni toiduainetööstuse poolt.
Vesinikku kasutati kunagi ka aeronautikatööstuses, kuna aine on õhust kergem. Nii täideti eelmise sajandi 30ndatel õhupalle ja õhulaevu seda tüüpi gaasiga. Hoolimata selle odavusest ja kasutusmugavusest loobuti vesinikust peagi täiteainena, kuna lennukite plahvatusi sagenesid.
Tänapäeval kasutatakse gaasi kuikosmosetööstuses kasutatav kütus. Siiski kaalutakse selle kasutamist sõiduautode ja veoautode mootorite jaoks, kuna element ei eralda põlemisel atmosfääri kahjulikke lisandeid ja on seetõttu keskkonnasõbralik.
Vesiniku isotoobid on paljude ravimite lahutamatu osa. Deuteeriumi kasutatakse farmakoloogilistes uuringutes, et määrata kindlaks ravimi käitumine ja toime organismis. Triitiumi kasutatakse radiodiagnostikas ensüümi metabolismi biokeemilisi reaktsioone määrava elemendina. Vesinik on osa peroksiidist, mis on desinfektsioonivahend.
