Wodór.html |
| | | ca | | | de | | | en | | | es | | | fr | | | it | | | nl | | | no | | | pl | | | pt | | | ru | | | ro | | | fi | | | sv | | | tr | | | vo | | |
| |  |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Dane ogólne | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nazwa, symbol, l.a.* | Wodór, H, 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Własności metaliczne | niemetal | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupa, okres, blok | 1 (IA), 1, s | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Gęstość, twardość | 0,0899 kg/m3, bd | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kolor | bezbarwny | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Własności atomowe | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Masa atomowa | 1,00794 amu | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień atomowy (obl.) | 25 (53) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień kowalencyjny | 37 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Promień van der Waalsa | 120 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Konfiguracja elektronowa | 1s1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| e- na poziom energetyczny | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Stopień utlenienia | 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Własności kwasowe tlenków | amfoteryczne | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Struktura krystaliczna | heksagonalna | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Własności fizyczne | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Stan skupienia | gazowy | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura topnienia | 14,025 K (-259,13°C) |
||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura wrzenia | 20,268 K (-252,88°C) |
||||||||||||||||||||||||||||||
| Temperatura krytyczna | 33,25 K (-239,9°C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciśnienie krytyczne | 1,3 MPa (13 atm) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Objętość molowa | 11,42×10-6 m³/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciepło parowania | 0,44936 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciepło topnienia | 0,05868 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciśnienie pary nasyconej | 209 Pa (23 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Prędkość dźwięku | 1270 m/s (298,15 K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Pozostałe dane | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektroujemność | 2,20 (Pauling) 2,20 (Allred) |
||||||||||||||||||||||||||||||
| Ciepło właściwe | 14304 J/(kg*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Przewodność właściwa | 13,8×106 S/m | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Przewodność cieplna | 0,1815 W/(m*K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Potencjał jonizacyjny | 1312 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Najbardziej stabilne izotopy* | |||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Tam, gdzie nie jest zaznaczone inaczej, użyte są jednostki SI i warunki normalne. |
|||||||||||||||||||||||||||||||
| *Wyjaśnienie skrótów: l.a.=liczba atomowa wyst.=występowanie w przyrodzie, o.p.r.=okres połowicznego rozpadu, s.r.=sposób rozpadu, e.r.=energia rozpadu, p.r.=produkt rozpadu |
|||||||||||||||||||||||||||||||
Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.
Rozpoczyna układ okresowy. Jest wyznacznikiem w szeregu aktywności metali, który oddziela metale wypierające wodór i na niewypierające go.
Istnieje w postaci dwóch stabilnych izotopów 1H (prot) i 2H (deuter, D) oraz niestabilnego – 3H (tryt, T).
Wodór jest najpowszechniej występującym pierwiastkiem we Wszechświecie. Występuje w gwiazdach, a na Ziemi w stanie wolnym, w górnej warstwie atmosfery (0,9%) i w postaci związanej w wodzie.
W stanie wolnym występuje w postaci gazowych cząsteczek dwuatomowych H2 tworząc wodór molekularny.
Spis treści |
edytuj Występowanie
W przestrzeni kosmicznej występuje w gwiazdach. Na Ziemi w postaci niezwiązanej z powodu swojej niskiej masy występuje w górnych warstwach atmosfery ziemskiej. W postaci związanej występuje jako woda w hydrosferze, w atmosferze jako para wodna i w litosferze jako składnik skał. Wchodzi w skład wielu związków nieorganicznych takich jak: kwasy, zasady i związków organicznych np.: węglowodory.
edytuj Kation wodorowy
Kation wodorowy H+ jest w istocie równoważny protonowi. W stanie wolnym występuje on w próżni, plazmie i górnych warstwach atmosfery ziemskiej (promienie UV jonizują atomy wodoru). W roztworach wodnych kation ten jest natychmiast solwatowany do jonu hydroniowego H3O+:
- H+ + H2O → H3O+
Czasami, w równaniach dysocjacji elektrolitycznej podaje się uproszczenie H3O+ i piszę się po prostu H+, co zupełnie mija się z prawdą. Z tego względu należy pamiętać, że skala pH jest miarą stężenia jonów hydroniowych, a nie wodorowych.
edytuj Serie widmowe
Wodór ma charakterystyczne serie widmowe:
edytuj Historia
Prawdopodobnie pierwszą osobą, która opisała otrzymywanie wodoru w stanie czystym był alchemik Paracelsus żyjący w latach 1493–1541. Paracelsus wykonywał eksperymenty polegające na wrzucaniu metali do kwasów i zbieraniu do naczyń gazowych produktów tych reakcji, co do dzisiaj stanowi najprostszy sposób otrzymywania tego pierwiastka w warunkach laboratoryjnych. Prawdopodobne jest jednak, że podobne eksperymenty wykonywano już wcześniej.
Eksperymenty te powtórzył w 1671 r. Robert Boyle, który opisał też wybuchową naturę mieszanki wodoru z powietrzem. Pierwszą osobą, która uznała wodór za pierwiastek był Henry Cavendish, który w 1766 r. zamieścił w swoich notatkach taką tezę. Jak wszystkie inne jego badania nie zostało to jednak opublikowane za jego życia. Substancja ta została uznana za pierwiastek ostatecznie pod wpływem badań Antoine Lavoisiera nad otrzymywaniem wody z wodoru i tlenu w 1783 r. Pierwotnie polska nazwa była kalką łacińskiej - "wodoród", lecz z biegiem czasu została skrócona do powszechnie dziś znanej "wodór". Jako pierwszy zaproponował nazwę - wodór - Filip Walter.
edytuj Otrzymywanie
Na skalę przemysłową wodór otrzymuje się dwiema metodami:
- Poprzez konwersję alkanu nad parą wodną:
- CxH2y + 2xH2O → (2x+y)H2 + xCO2
- Np. metan
- CH4 + 2H2O → 4H2 + CO2
Przez reakcję pary wodnej z koksem w metodzie Boscha.
W laboratorium można go otrzymać na kilka sposobów:
- Elektroliza wodnego roztworu soli lub wodorotlenku metalu alkalicznego bądź wody:
- 2H2O → 2H2 +O2
- Reakcja metalu z kwasem,
- np. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
- Spalanie magnezu w parze wodnej:
- Mg + H2O → MgO + H2↑
- Reakcja metalu amfoterycznego z roztworem zasady,
- np. 2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4 + 3H2↑
Powyższe reakcje roztwarzania metali wykonywać można dogodnie w aparacie Kippa.
edytuj Izotopy wodoru
Wodór występuje w 3 różnych izotopach: prot, deuter i tryt.
- Prot (wodór 1H)
W skład jądra wchodzi jeden proton. Nie posiada neutronów. Jest izotopem stabilnym
- Deuter (2H lub 2D)
W skład jądra wchodzi 1 proton i jeden neutron. Jest izotopem stabilnym. Ze względu na to, że deuter ma dwukrotnie większą masę od protu, różnią się one znacząco właściwościami fizycznymi, a także chemicznymi (silny efekt izotopowy).
- Tryt (3H lub 3T)
W skład jądra wchodzi jeden proton i 2 neutrony. Jest izotopem niestabilnym. Rozpada się w wyniku β-, tworząc hel.
- 31T → 32He
edytuj Zastosowanie
Dawniej wodór był stosowany do napełniania balonów sterowców, lecz z powodu jego łatwości wybuchu zrezygnowano z dalszego napełniania wodorem. Gaz ten znalazł zastosowanie jako paliwo w silnikach rakietowych. Naukowcy pracują nad możliwością stworzenia ogniw paliwowych napędzanych wodorem, które mogłyby służyć jako źródło napędu dla wielu pojazdów i urządzeń. Izotop wodoru – tryt – wykorzystywany jest w reakcjach termojądrowych, które mogą potencjalnie stanowić źródło taniej i czystej energii. Inny jego izotop – deuter – wykorzystywany jest jako spowalniacz (moderator) w reaktorach atomowych.
W chemii organicznej wodór może być użyty do:
- C2H4 + H2 → C2H6
Zobacz więcej w osobnym artykule: uwodornienie.edytuj Związki wodoru
- Wodorki
- Kwasy:
- Wodorotlenki
- Właściwie wszystkie związki organiczne
edytuj Zobacz też
(Ac) aktyn · (Am) ameryk · (Sb) antymon · (Ar) argon · (As) arsen · (At) astat · (N) azot · (Ba) bar · (Bk) berkel · (Be) beryl · (Bi) bizmut · (Bh) bohr · (B) bor · (Br) brom · (Ce) cer · (Cs) cez · (Cl) chlor · (Cr) chrom · (Sn) cyna · (Zn) cynk · (Zr) cyrkon · (Ds) darmsztadt · (Db) dubn · (Dy) dysproz · (Es) einstein · (Er) erb · (Eu) europ · (Fm) ferm · (F) fluor · (P) fosfor · (Fr) frans · (Gd) gadolin · (Ga) gal · (Ge) german · (Al) glin · (Hf) hafn · (Hs) has · (He) hel · (Ho) holm · (In) ind · (Ir) iryd · (Yb) iterb · (Y) itr · (I) jod · (Cd) kadm · (Cf) kaliforn · (Cm) kiur · (Co) kobalt · (Kr) krypton · (Si) krzem · (Xe) ksenon · (La) lantan · (Li) lit · (Lr) lorens · (Lu) lutet · (Mg) magnez · (Mn) mangan · (Mt) meitner · (Md) mendelew · (Cu) miedź · (Mo) molibden · (Nd) neodym · (Ne) neon · (Np) neptun · (Ni) nikiel · (Nb) niob · (No) nobel · (Pb) ołów · (Os) osm · (Pd) pallad · (Pt) platyna · (Pu) pluton · (Po) polon · (K) potas · (Pr) prazeodym · (Pm) promet · (Pa) protaktyn · (Ra) rad · (Rn) radon · (Re) ren · (Rh) rod · (Rg) roentgen · (Hg) rtęć · (Rb) rubid · (Ru) ruten · (Rf) rutherford · (Sm) samar · (Sg) seaborg · (Se) selen · (S) siarka · (Sc) skand · (Na) sód · (Ag) srebro · (Sr) stront · (Tl) tal · (Ta) tantal · (Tc) technet · (Te) tellur · (Tb) terb · (O) tlen · (Th) tor · (Tm) tul · (Ti) tytan · (Uub) ununbium · (Uuh) ununhexium · (Uuo) ununoctium · (Uup) ununpentium · (Uuq) ununquadium · (Uut) ununtrium · (U) uran · (V) wanad · (Ca) wapń · (C) węgiel · (H) wodór · (W) wolfram · (Au) złoto · (Fe) żelazo
Pierwiastki niezsyntezowane: (Uus) ununseptium · (Uue) ununennium · (Ubn) unbinilium · (Ubu) unbiunium · (Ubb) unbibium · (Ubt) unbitrium · (Ubq) unbiquadium · (Ubp) unbipentium · (Ubh) unbihexium