16 Водород. Уникальное положение водорода в Пер.Сис.

1. Уникальное положение водорода в Пер.сис. Водород первый элемент и один из двух представителей первого периода системы. Аг=1 (1,008). Водород состоит всего из двух частиц: протона и электрона, между которыми существуют лишь силы притяжения.

По электронной формуле 1S¹ он формально относится к s-элементам и явл. аналогом типических элементов 1 группы (Li и Na) и собственно щел. металлов (подгруппа К). Это обусловливает сходство оптических спектров водорода и щелочных металлов. Водород и Металлы IА- группы проявл. степень окисления +1 и являются типичными восстановителями. Единств. электрон атома водорода явл. кайносимметричным, а потому исключительно прочно связан с ядром.

У водорода, как и у галогенов не хватает одного электрона до электронной структуры последующего благородного газа. Действит., водород, подобно галогенам, проявляет степень окисления -1 и окислительные свойства. Сходен водород с галогенами и по агрегатному сост., и по сост. молекул Э ₂.

Т. о., в отличие от др. элементов ПС у Н₂ нет истинных элементов-аналогов вследствие исключительности строения его атома. Не случайно только для соединений водорода в степени окисления + 1 имеет место специфический вид связи - водородная связь. Все это свидетельствует о том, что в ПС водороду должно быть отведено необычное место. Водород составляет основ. массу Солнца, звезд и др. космич. тел. В свобод. сост. на Земле Н₂ встре­ч-ся в нефтяных и горючих газах, присут­ствует в виде включений в некоторых минералах. Нек-ое количество водорода появляется постоянно в атмосфере в результате разложения органических вещ-в микроорганизмами, но затем водород быстро перемещается в стратосферу из-за его легкости. Большая часть его связана в форме воды, глин и углеводородов; последние составляют основу нефти и входят составной частью в природные горючие газы. Раст. и живот­. организмы содержат сложные вещества, в состав которых обязательно входит водород. Общее содержание водорода составляет 0,88% массы земной коры, и по распространенности на Земле он занимает 9-е место.

2. Изотопы водорода. Природный водород представляет собой смесь изотопов: протия(¹₁Н), дейтерия(²₁Н) и трития(³₁Н). Ядра протия и дейтерия стабильны. Тритий же радиоактивен: выбрасывая электрон, он превращается в легкий изотоп гелия 2³He с периодом полураспада 12,26 года. Для изотопных соединений характерна термодинамическая неравноценность и наблюдается кинетический изотопный эффект.

3. Физические и химические свойства водорода. При норм. усл. Н₂ представляет собой очень легкий (в 14,32 раза легче воздуха) бесцветный газ без запаха и вкуса. Температура кипения —253 °С, поэтому это один из самых трудносжижаемых газов.

Из всех газов Н₂ обладает наибольшей теплопроводностью (в 7 раз больше теплопроводности воздуха). Жидкий Н₂ - прозрачная бесцветная неэлектропроводная жидкость, поверхностное натяжение которой в 35 раз меньше, чем у воды. Твердый водород имеет малоплотную гексагональную решетку. Водород плохо растворяется в воде, еще хуже в органических растворителях. Небольшие количества водорода растворяются во всех расплавленных металлах. Исключительная прочность молекул водорода. При обычных условиях в газообразном Н₂ активных молекул немного и молекулярный водород малоактивен. Он способен непосредственно соединяться лишь с наиболее активными из неметаллов - с фтором и на свету с хлором. При нагревании молекулярный Н₂ вступает в хим взаим-ие со многими мет, немет-ми и сложными в-вами. В молекуле Н₂ ковалентная неполярная связь. Поэтому в молекулярном виде водород малоактивен. Но его активность повышается в присутствии катализаторов, таких как платина и никель.