§10.2. Гідроген (Водень)

Гідроген – 1-й Періодичної таблиці (заряд ядра 1), хімічний знак – Н, відносна атомна маса Ar=1 а.о.м.

Є найпоширенішим елементом у Всесвіті (92%). Гідроген складає близько 70 % маси Сонця і зірок. В земній корі масова частка водню складає всього 1%. Найважливішим сполуками водню, що зустріча­єть­ся в природі, є вода.

В природі Гідроген знаходиться у вигляді трьох ІЗОТОПІВ:

1	Н - протій (99,98% по масі);
1
2	D - дейтерій (0,02%); - входить в склад "важкої води" D2O
1
3	T - тритій (одержаний штучно) - радіоактивний і в природі не зустрічається.
1

Будова атома. Атом водню складається з ядра і одного елект­рона. Електронна конфігурація - 1s¹. Є s-елементом. Молекула водню двоатомна:

Зв'язок ковалентний неполярний.

Ступені окиснення Гідрогену в сполуках переважно +1 (Н₂О, НCl) або -1 (тільки у гідридах металів NaH).Електронний рівень 1s вміщає не більше 2-х електронів і атому водню достатньо забрати або втрати­ти­ один електрон, щоб досягти стійкої електронної конфігурації:

Н - 1е‾ = Н⁺ позитивний йон водню (немає е‾)

Н + 1е‾ = Н‾ негативний йон водню (1s²)

Перше рівняння говорить про подібність Гідрогену з елементами I групи – лужними металами, які легко віддають єдиний зовнішній електрон і утворюють позитивні іони Li⁺, Na⁺, K⁺ і т.д. Друге рівняння свідчить про близькість Гідрогену до елементів VII групи, яким не вистачає одного електрона для завершення зовнішньої оболонки і які легко приймають чужий електрон з утворенням йонів F‾, Cl‾, Br‾ і т.д.

Фізичні властивості. Водень - газ, безбарвний, без запаху; майже не розчиняється у воді, легший за повітря.

Одержання

1) взаємодія активних металів з кислотами - неокисниками:	Zn + 2HCl ZnCl2 + H2
2) взаємодія алюмінію (або цинку) з водними розчинами лугів:	2Al + 2NaOH + 6H2O  2Na[Al(OH)4] + 3H2
3) електроліз води і водних розчинів лугів і солей:	2H2O 2H2­+ O2 2NaCl + 2H2O H2­+ Cl2+ 2NaOH
4) пропускання пари води над розжареним вугіллям при 1000°C:	C + H2O  CO + H2
5) конверсія метану при 900°C:	CH4 + H2O  CO + 3H2
Методи (1,2) використовують в лабораторії, (3-5) використовують в промисловості.

Хімічні властивості За звичних умов малоактивний (реагує тіль­ки з фтором)

ВІДНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ: (H20 - 2ē  2H+)
1) з неметалами:	2H20 + O2  2H2+1O (з вибухом при підпалюванні)
	H20 + S –150-250  H2+1S
	H20 + F2 2HF (з вибухом) H2 + I2 t ̊  2H+1I-1
	3H20 + N2 p;t ̊  2NH3+1 (у присутності каталізатора)
2) з оксидами металів:	H20 + СuO –t ̊ Cu + H2O (метод отримання малоак­тив­них металів Pb, Mo, W, Ni, Cu і ін. з їх оксидів)
ОКИСНІ ВЛАСТИВОСТІ (H20 + 2ē  2H-)
3) з лужними і лужноземельними металами:	H20 + 2Li0  2Li+1H-1 H20 + Ca0  Ca+2H2-1
Гідриди Men+Hn – сильні відновники за рахунок водню в ступені окислення (-1). Розкладаються водою і кислотами: NaH + H2O NaOH + H2 CaH2 + 2H2O  Ca(OH)2 + 2H2 LiH + HCl  LiCl + H2

Застосування - є важливим біогенним елементом – входить в склад

всіх живих організмів у вигляді води , органічних та

та деяких неорганічних сполук ;

- хімічна промисловість (одержання аміаку, мила, пластмас);

- використовується для атомно-водневого зварювання ;

- авіаційна та космічна промисловість (як паливо) ;

- харчова промисловість (одержання маргарину з олії) .