Водоник

Из Википедије, слободне енциклопедије
Водоник,  1H
H,1.jpg
Општа својства
Име, симбол водоник, H
Водоник у периодном систему
Водоник (диатомски неметал)
Хелијум (племенити гас)
Литијум (алкални метал)
Берилијум (земноалкални метал)
Бор (металоид)
Угљеник (полиатомски неметал)
Азот (диатомски неметал)
Кисеоник (диатомски неметал)
Флуор (диатомски неметал)
Неон (племенити гас)
Натријум (алкални метал)
Магнезијум (земноалкални метал)
Алуминијум (постпрелазни метал)
Силицијум (металоид)
Фосфор (полиатомски неметал)
Сумпор (полиатомски неметал)
Хлор (диатомски неметал)
Аргон (племенити гас)
Калијум (алкални метал)
Калцијум (земноалкални метал)
Скандијум (прелазни метал)
Титанијум (прелазни метал)
Ванадијум (прелазни метал)
Хром (прелазни метал)
Манган (прелазни метал)
Гвожђе (прелазни метал)
Кобалт (прелазни метал)
Никл (прелазни метал)
Бакар (прелазни метал)
Цинк (прелазни метал)
Галијум (постпрелазни метал)
Германијум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (полиатомски неметал)
Бром (диатомски неметал)
Криптон (племенити гас)
Рубидијум (алкални метал)
Стронцијум (земноалкални метал)
Итријум (прелазни метал)
Цирконијум (прелазни метал)
Ниобијум (прелазни метал)
Молибден (прелазни метал)
Технецијум (прелазни метал)
Рутенијум (прелазни метал)
Родијум (прелазни метал)
Паладијум (прелазни метал)
Сребро (прелазни метал)
Кадмијум (прелазни метал)
Индијум (постпрелазни метал)
Калај (постпрелазни метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (диатомски неметал)
Ксенон (племенити гас)
Цезијум (алкални метал)
Баријум (земноалкални метал)
Лантан (лантаноид)
Церијум (лантаноид)
Празеодијум (лантаноид)
Неодијум (лантаноид)
Прометијум (лантаноид)
Самаријум (лантаноид)
Еуропијум (лантаноид)
Гадолинијум (лантаноид)
Тербијум (лантаноид)
Диспрозијум (лантаноид)
Холмијум (лантаноид)
Ербијум (лантаноид)
Тулијум (лантаноид)
Итербијум (лантаноид)
Лутецијум (лантаноид)
Хафнијум (прелазни метал)
Тантал (прелазни метал)
Волфрам (прелазни метал)
Ренијум (прелазни метал)
Осмијум (прелазни метал)
Иридијум (прелазни метал)
Платина (прелазни метал)
Злато (прелазни метал)
Жива (прелазни метал)
Талијум (постпрелазни метал)
Олово (постпрелазни метал)
Бизмут (постпрелазни метал)
Полонијум (постпрелазни метал)
Астат (металоид)
Радон (племенити гас)
Францијум (алкални метал)
Радијум (земноалкални метал)
Актинијум (актиноид)
Торијум (актиноид)
Протактинијум (актиноид)
Уранијум (актиноид)
Нептунијум (актиноид)
Плутонијум (актиноид)
Америцијум (актиноид)
Киријум (актиноид)
Берклијум (актиноид)
Калифорнијум (актиноид)
Ајнштајнијум (актиноид)
Фермијум (актиноид)
Мендељевијум (актиноид)
Нобелијум (актиноид)
Лоренцијум (актиноид)
Радерфордијум (прелазни метал)
Дубнијум (прелазни метал)
Сиборгијум (прелазни метал)
Боријум (прелазни метал)
Хасијум (прелазни метал)
Мајтнеријум (непозната хемијска својства)
Дармштатијум (непозната хемијска својства)
Рендгенијум (непозната хемијска својства)
Коперницијум (прелазни метал)
Нихонијум (непозната хемијска својства)
Флеровијум (постпрелазни метал)
Московијум (непозната хемијска својства)
Ливерморијум (непозната хемијска својства)
Тенесин (непозната хемијска својства)
Оганесон (непозната хемијска својства)


H

Li
— ← водоникхелијум
Атомски број (Z) 1
Група, блок група 1, s-блок
Периода периода 1
Категорија   диатомски неметал
Рел. ат. маса (Ar) 1,00794 u
Ел. конфигурација 1s1
по љускама
1
Физичка својства
Боја безбојан
Агрегатно стање гасовито
Тачка топљења 14,025 K
(−259,13 °C)
Тачка кључања 20,268 K
(−252,88 °C)
Густина 0,0899 kg/m3
Моларна запремина 11,42×10−3 m3/mol
Критична тачка 33,25 K (−239,9 °C), 1,3 МPa (13 atm)
Топлота фузије 0,05868 kJ/mol
Топлота испаравања 0,44936 kJ/mol
Сп. топл. капацитет 14304 J/(kg·K)
Атомска својства
Оксидациона стања 1
Особине оксида амфотерни
Електронегативност 2,2 (Полинг)
Енергије јонизације 1: 1.312 kJ/mol
Атомски радијус 25 (53) pm
Ковалентни радијус 37 pm
Валсов радијус 120 pm
Кристална структура хексагонална
Хексагонална кристална структура за водоник
Брзина звука 1270 m/s (298,15 K)
Топл. водљивост 0,1815 W/(m·K)
Сп. ел. водљивост 13,8×106 S/m
референцеВикиподаци

Водоник (H, лат. hydrogenium настао од латинског стваралац воде) је најлакши хемијски елемент.[1]

Јавља се у облику два стабилна изотопа 1H (протијум) и 2H (деутеријум, који се такође означава симболом D) као и једног нестабилног - 3H (трицијум, који се означава T).

Пошто је један од стабилних изотопа два пута тежи од другог, они се међусобно доста разликују по хемијским својствима.[2]

Заступљеност и једињења[уреди]

Иако је водоник најзаступљенији елемент у васиони, на Земљи се јавља у малим количинама (0,9% у горњим слојевима), углавном у облику хемијских једињења (вода).

Он улази у састав многих битних једињења: воде, киселина, база и у већину органских једињења. Због тога је он биогени елемент.

У слободном облику јавља се у виду двоатомних молекула H2. Катјон водоника H+ (у воденим растворима је хидратисан: оксонијум јон H3O+, Цунделов (Zundel) катјон, H5O2+, Ајгенов (Eigen) катјон, H9O4+) настаје услед дисоцијације киселина. Концентрација водоникових јона изражава се помоћу pH вредности.

Историја[уреди]

Водоник је први у лабораторији произвео Теофрат Бомбаст фон Хоенхајм мешањем метала и киселине, али он није био свестан да је експлозиван гас који је добио био водоник. Званично водоник је открио 1766. године Хенри Кевендиш.

Особине[уреди]

Под нормалним условима је у гасовитом агрегатном стању. Није отрован. Запаљив (граница експлозивности у ваздуху од 4-94%). Минимална енергија иницијације паљења 0,02 MJ. Температура пламена при стехиометријском сагоревању је 1930°C.

Примена[уреди]

  • У процесима сагоревања (индустрије стакла, обрада драгог камења, сечења и заваривања метала)
  • У хемијској индустрији за производњи синтезних смеса, редукцији, хидрогенизацији и десулфуризацији
  • У производњи електричне енергије
  • У инструменталној аналитици
  • У метеорологији, у производњи ел, енергије итд.
  • У електроници.
  • У производњи полупроводника
  • У стварању редукционих атмосфера у металургији, рафинацији метала, у термичкој обради метала

Начин производње и испоруке[уреди]

  • Добија се селективном адсорбцијом примеса из сировог водоника (из хлоралкалних комплекса, електролизе воде, парцијалне оксидације угљоводоника и угља итд.)
  • У челичним судовима - боцама, под притиском од 150 бара. Боце су појединачне или у батеријама - палетама са заједничким вентилом за пуњење и пражњење, у батеријама судова - боца трајно уграђеним на транспортно возило или у течном агрегатном стању специјалним транспортним возилима до резервоара корисника.

Поступак и материјали[уреди]

  • Рад са гасом захтева примену посебних прописа и мера заштите.
  • Препоручује се употреба легура алуминијума, магнезијума и никла. Могу се применити синтетски каучук и слични полимери (све само за гасовити водоник).

Линијски спектар водоника[уреди]

Главни чланак: Балмерова серија

Линијски спектар водоника је приказан на траци црне позадине са уским линијама различитих боја: две љубичасте, једна плава и једна црвена. Емисионе линије спектра водоника припадају видљивом спектру светлости. То су четири видљиве линије Балмерове серије.

Главни чланак: Боров модел атома

Због релативно једноставне атомске структуре, тј. због тога што се атом водоника састоји само од протона и електрона, уз спектар светлости који производи или га апсорбује, водоник је био централна фигура за развој теорије структуре атома. Штавише, одговарајућа једноставност молекула водоника и одговарајућих катјона H2+, водила је до потпунијег разумевања природе хемијских веза, која је уследила убрзо након појаве квантно-механичког третмана атома водоника средином 1920-их.

Линијски спектар водоника.

Међу првим примећеним квантним ефектима код водоника је управо његов линијски спектар, пола века пре увођења теорије квантне механичке. А. Ангстрем је 1853. направио експеримент у којем је гас водоника у стакленом суду (при ниском притиску) побуђивао електричном струјом (довођењем напона на крајеве суда). Овај гас је емитовао зрачење из којег је издвојени узак сноп доведен на призму давао правилно раздвојена четири снопа светлости различитих боја.

Други примећен ефектат (није био објашњен у то време) је произашао из Максвеловог посматрања водоника. Максвел је приметио да специфична топлота H2 испод собне температуре, необјашњиво одступа од оне код других диатомних гасова и почиње да личи на ону код једноатомских гасова на Криогеним температурама. Овај ефекат је касније објашњен уз помоћ квантне теорије, односно утицајем квантоване енергије нивоа на расподелу топлотне енергије у ротационо кретање код водоника на ниским температурама. Диатомни гасови који се састоје од тежих атома немају широко распоређене нивое и не показују исти ефекат као водоник.

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. 
  2. Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]