ไฮโดรเจนโมเลกุล: เส้นผ่านศูนย์กลาง สูตร โครงสร้าง. มวลของโมเลกุลไฮโดรเจนคืออะไร?

2024 ผู้เขียน: Angel Austin | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-17 05:43

ในตารางธาตุของ Mendeleev ที่หมายเลข 1 เป็นองค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดในจักรวาล - ไฮโดรเจน การกระจายในแง่ของเปอร์เซ็นต์เข้าใกล้ 75% มีเนื้อหาต่ำสุดในชั้นบรรยากาศ - 0.0001% เปลือกโลกมีก๊าซ 1% โดยมวล ปริมาณน้ำที่ใหญ่ที่สุดคือ 12% บนโลกของเรา มันเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่พบมากที่สุดอันดับสาม

รายละเอียดสินค้า

โมเลกุลไฮโดรเจนซึ่งมีสูตรคือ H-H หรือ H2 มีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ไฮโดรเจนเป็นก๊าซที่ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น ตำแหน่งของไฮโดรเจนในตารางในอันดับที่ 1 นั้นเกิดจากความจริงที่ว่าภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ องค์ประกอบนี้สามารถปรากฏเป็นโลหะหรือเป็นก๊าซ มีอิเล็กตรอน 1 ตัวในวงโคจรชั้นนอก ซึ่งไฮโดรเจนสามารถบริจาคได้ (คุณสมบัติของโลหะ) หรือรับอีก 1 ตัว (คุณสมบัติของแก๊ส)

เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลไฮโดรเจนคือ 27 นาโนเมตร

เส้นผ่านศูนย์กลางของอะตอมไฮโดรเจนคือ 1A รัศมี 0.41 A.

คุณสมบัติ

กายภาพรวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

1. จุดเดือด– 256^oS.
2. จุดหลอมเหลว -259.2^oC.
3. น้ำหนักอากาศ (D) - 0.069.
4. ไฮโดรเจนละลายในน้ำได้ไม่ดี

คุณสมบัติทางเคมีคือ:

1. พันธะไม่มีขั้วระหว่างอนุภาคของโมเลกุลมีพลังงาน 436 kJ/mol
2. อุณหภูมิการแยกตัวทางความร้อนคือ 2000^oC.
3. แสดงกับ:

• ฮาโลเจน;
• ออกซิเจน;
• grey;
• ไนโตรเจน;
• ไนตริกออกไซด์;
• โลหะออกฤทธิ์

ในธรรมชาติ ไฮโดรเจนเกิดขึ้นทั้งในรูปแบบธรรมชาติและในรูปของไอโซโทป: โพรเทียม ดิวเทอเรียม และทริเทียม

โครงสร้างของโมเลกุล

โมเลกุลขององค์ประกอบมีโครงสร้างที่เรียบง่าย องค์ประกอบของโมเลกุลไฮโดรเจนแสดงโดยอะตอมสองอะตอมซึ่งใกล้จะเกิดพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วเช่นเดียวกับอิเล็กตรอนคู่หนึ่ง โครงสร้างของอะตอมหนึ่งคือ: นิวเคลียสที่มีประจุบวก 1 ตัว โดยเคลื่อนที่รอบอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ 1 ตัว อิเล็กตรอนนี้อยู่ในวงโคจร 1 วินาที

H - 1e=H+ ไฮโดรเจนไอออนนี้เป็นบวก

นิพจน์นี้ระบุว่าไฮโดรเจนมีพารามิเตอร์คล้ายกับองค์ประกอบกลุ่ม 1 ในตารางธาตุ ซึ่งเป็นโลหะอัลคาไล (ลิเธียม โซเดียม โพแทสเซียม) ที่บริจาคอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวในวงโคจรชั้นนอก

H + 1e=H– ไฮโดรเจนไอออนลบ

สมการนี้แสดงว่าไฮโดรเจนมีความสัมพันธ์กับธาตุที่คล้ายคลึงกันในกลุ่มที่ 7 ซึ่งเป็นก๊าซและสามารถรับอิเล็กตรอนที่หายไปได้จนถึงระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอก ก๊าซเหล่านี้ได้แก่ ฟลูออรีน คลอรีน โบรมีน เป็นต้น

แสดงองค์ประกอบของโมเลกุลไฮโดรเจนเป็นภาพกราฟิกด้านล่าง

ระยะห่างระหว่างอะตอมของไฮโดรเจนคือ r=0.74 A ในขณะที่ผลรวมของรัศมีการโคจรคือ 1.06 A ซึ่งส่งผลต่อความลึกของเมฆอิเล็กตรอนที่ทับซ้อนกันและพันธะไฮโดรเจนที่แรงและเสถียร

อะตอมไฮโดรเจนเป็นอะตอมพื้นฐานที่สุดในธรรมชาติ ขนาดของโปรตอนอะตอมคือ 10.5 A และเส้นผ่านศูนย์กลางของหนึ่งอะตอมคือ 0.1 นาโนเมตร

โมเลกุลไอโซโทปมีโครงสร้างพิเศษ นิวเคลียสอะตอมของโปรเทียมประกอบด้วยโปรตอนเพียงตัวเดียว ไอโซโทปถูกกำหนด: 1Н.

โครงสร้างนิวเคลียร์ดูเหมือนซับซ้อนของโปรตอนและนิวตรอน (2H)

3Н - ทริเทียม - ในโครงสร้างอะตอมของมันถูกกอปรด้วยนิวเคลียสที่มี 1 โปรตอนและสองนิวตรอน

มวล

ในทางวิทยาศาสตร์ มีสูตรที่คำนวณว่ามวลของโมเลกุลไฮโดรเจนเป็นเท่าใด ให้กำหนดมวลโมเลกุลและมวลอะตอมในความสัมพันธ์กับธาตุ

มวลโมลาร์ของโมเลกุลไฮโดรเจนคำนวณโดยสูตรทั่วไป:

M=m / n โดยที่ m คือมวลของสาร n คือปริมาณของสาร

มวลของอะตอมคือ 1.008 amu ดังนั้นมวลสัมพัทธ์ของโมเลกุลก็จะเท่ากับ 1.008 ด้วย เนื่องจากโมเลกุลไฮโดรเจนประกอบด้วยอะตอมสองอะตอม น้ำหนักอะตอมสัมพัทธ์จึงเท่ากับ 2.016 au m. มวลของโมเลกุลไฮโดรเจนแสดงเป็นกรัมต่อโมล (g/mol)

มูลค่าในธรรมชาติ

สารที่สำคัญที่สุดในธรรมชาติที่สร้างไฮโดรเจนร่วมกับออกซิเจนคือน้ำ น้ำคือแหล่งกำเนิดของชีวิต ไฮโดรเจนจึงเป็นองค์ประกอบสำคัญ

องค์ประกอบทางเคมีทั้งหมด 100% ที่ประกอบเป็นสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต 1/10 ส่วนหรือ 10% เป็นไฮโดรเจน นอกจากน้ำแล้ว ยังสามารถรักษาโครงสร้างโปรตีนควอเทอร์นารี ซึ่งเกิดขึ้นได้ด้วยพันธะไฮโดรเจน

หลักการเสริมกรดนิวคลีอิกก็เกิดขึ้นกับการกระทำของโมเลกุลไฮโดรเจนเช่นกัน ในเซลล์พืช H มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์แสง การสังเคราะห์ทางชีวภาพ และในการถ่ายโอนพลังงานผ่านช่องเมมเบรน

แอปพลิเคชัน

ในอุตสาหกรรมเคมีนั้นมีการใช้ไฮโดรเจนอย่างแพร่หลาย มันถูกเพิ่มเข้าไปในการผลิตผลิตภัณฑ์พลาสติก ในการทำสบู่ เช่นเดียวกับในการผลิตแอมโมเนียและเมนทอล

อุตสาหกรรมอาหาร: ในการผลิตอาหาร ไฮโดรเจนจะถูกเติมเป็นวัตถุเจือปนอาหาร E949 ส่วนประกอบดังกล่าวสามารถเห็นได้บนบรรจุภัณฑ์ของมาการีน, น้ำมันพืช สารเติมแต่ง E949 ได้รับอนุญาตจากอุตสาหกรรมอาหารของสหพันธรัฐรัสเซีย

ไฮโดรเจนก็เคยใช้ในอุตสาหกรรมการบินเช่นกัน เนื่องจากสารนี้มีน้ำหนักเบากว่าอากาศ ดังนั้นในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ผ่านมา บอลลูนและเรือบินจึงเต็มไปด้วยก๊าซประเภทนี้ แม้จะมีราคาถูกและใช้งานง่าย แต่ในไม่ช้าไฮโดรเจนก็ถูกละทิ้งเป็นสารตัวเติมเนื่องจากเครื่องบินระเบิดบ่อยครั้งมากขึ้น

วันนี้ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิงที่ใช้ในอุตสาหกรรมอวกาศ อย่างไรก็ตาม วิธีการใช้งานสำหรับเครื่องยนต์ของรถยนต์และรถบรรทุกกำลังได้รับการพิจารณา เนื่องจากองค์ประกอบดังกล่าวไม่ปล่อยสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายสู่บรรยากาศระหว่างการเผาไหม้ ดังนั้นจึงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ไอโซโทปไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบสำคัญของยาหลายชนิด ดิวเทอเรียมใช้ในการวิจัยทางเภสัชวิทยาเพื่อตรวจสอบพฤติกรรมและผลกระทบของยาในร่างกาย ทริเทียมใช้ในการวินิจฉัยทางรังสีวิทยาเป็นองค์ประกอบที่กำหนดปฏิกิริยาทางชีวเคมีของการเผาผลาญของเอนไซม์ ไฮโดรเจนเป็นส่วนหนึ่งของเปอร์ออกไซด์ซึ่งเป็นยาฆ่าเชื้อ