3Б. Гідроген

Атом Гідрогену в порівнянні з атомами інших елементів має найпростішу структуру й складається з ядра із зарядом +1 і одного електрона. Відомі три нукліди водню: протій ¹Н, дейтерій ²Н (D) і тритій ³Н (Т). Протій і дейтерій стабільні, тритій – радіоактивний (період напіврозпаду 12,5 років).

Простою сполукою Гідрогену є водень – двохатомна молекула. Він одним з найпоширеніших елементів у Всесвіті й становить близько 1 % маси земної кори (вважаючи воду й повітря). Водень утворює більше сполук, чому будь-який інший елемент.

Хімія водню проявляється головним чином у трьох електронних процесах.

1. Втрата валентного електрона. Втрата одного валентного електрона приводить до утвору іона водню Н⁺. Цей іон являє собою протон, який має здатність обурювати електронні хмари, що оточують інші атоми. Тому протон ніколи не існує як такий, він незмінно з'єднується з іншими атомами або молекулами (наприклад, з водою він утворює йон гідроксонію Н₃О⁺).

2. Придбання електрона. Атом водню може приєднувати електрон, утворюючи при цьому гідрид-іон Н^–. Такий вільний іон, імовірно, існує в гідридах (наприклад, КН, СаН₂).

3. Утворення звʼязку при виникненні спільної електронної пари. Цей звʼязок може бути неполярним, як, наприклад, у молекулі Н₂, або полярним, наприклад, у молекулі НС1.

Гідроген входить до складу води, своєрідного життєвого середовища, між молекулами якої утворюються водневі звʼязки, що мають велике значення у структуруванні білків і нуклеїнових кислот.

У процесі подиху Гідроген утворює воду й служить, як і Оксиген, для виділення енергії, необхідної для життя.

Гідроген є одним із шести елементів-органогенів. В організмі людини втримується близько 10 % Гідрогену, який перебуває в основному в ковалентно звʼязаному стані з Карбоном, Нітрогеном, Сульфуром й іншими елементами, у вигляді йону гідроксонію Н₃О⁺, який має важливі біологічні властивості. Він бере участь у підтримці кислотно-основної рівноваги, сприяє реакції гідролізу в шлунковому соці, має бактерицидні властивості (вбиває мікроорганізми).

Дуже важливою властивістю Гідрогену є його участь в утворенні водневих звʼязків, у тому числі й специфічних водневих звʼязків між аденіном, тиміном, гуаніном і цитозином у молекулі ДНК.

Гідроген входить до складу різних органічних і неорганічних речовин, що відіграють важливу біологічну роль в організмі людини. Так, масова частка його в білках коливається від 6,5 до 7,3 %, він є основною частиною вітамінів, гормонів, ферментів, води і т.і.

Властивості пероксиду водню (H₂О₂).

Пероксид водню є безбарвною рідиною із устиною 1,47 г/см³; t_пл = 1,7 °С, t_кип = 151 °С. Пероксид водню – неміцна сполука, здатна розкладатися з вибухом на воду й кисень:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂.

У молекулі пероксиду водню Оксиген має ступінь окиснення –1 . Тому пероксид водню проявляє властивості окисника, наприклад у реакції з йодидом калію:

2KI + Н₂О₂ → I₂ + 2KOH,

й ввідновника, наприклад, при взаємодії з розчином перманганату калію в кислому середовищі:

2 KМnО₄ + 5Н₂О₂ + 3H₂SО₄ → 2MnSО₄ + 5О₂ + K₂SО₄ + 8Н₂О.

Розчин пероксиду водню (2,7-3,3 %-й) є фармакопейним препаратом. Застосовується завдяки окисній здатності й нешкідливості продукту його відновлення – води. У клітках під впливом ферментів (пероксидази, каталази) пероксид водню розщеплюється на воду й кисень. 3%-й розчин пероксиду водню застосовується як дезінфікуючий (антисептичний) і кровоспинний засіб.