Формула водорода

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Водород (химический символ – H) – химический элемент с порядковым номером 1 (первый элемент в периодической системе). Располагается в первом периоде в первой (I) или седьмой (VII) группе периодической системы.

Атомная масса: 1,008 а.е.м.

Электронная формула водорода

Электронная формула: 1s¹

Двойственное положение водорода в периодической системе объясняется тем, что он имеет определенное сходство как со щелочными металлами, так и с галогенами. Подобно атомам щелочных металлов, атом водорода может отдать свой единственный электрон (окислиться) и превратиться в положительно заряженный и он Н ⁺. Подобно атомам галогенов, атом водорода может присоединить еще один электрон для получения устойчивой конфигурации благородного газа (гелия), т.е. восстановиться и превратиться в отрицательно заряженный ион Н^–.

Электроотрицательность водорода имеет промежуточное значение (2,1) между величинами электроотрицательностей типичных металлов и типичных неметаллов.

Водород – простое вещество, состоящее из двух атомов водорода.

Формула: H₂.

Структурная формула водорода

Структурная формула:

При нормальных условиях водород – газ без цвета, вкуса и запаха. Самое легкое из известных веществ. Плотность водорода составляет 0,08987 г/л при нормальных условиях.

В природе водород существует в виде трёх изотопов, имеющих индивидуальные названия: ¹H – протий (Н), ²Н – дейтерий (D), ³Н — тритий (T). Протий и дейтерий – стабильные изотопы, тритий – радиоактивный с периодом полураспада 12,32 лет.

Природный водород состоит из молекул H₂ и HD в соотношении 3200:1. Содержание чистого D₂ ещё меньше.

Физические и химические свойства изотопов водорода довольно сильно отличаются друг от друга, в отличие от изотопов других химических элементов. Это связано с тем, что добавление каждого дополнительного протона вызывает сильное относительное увеличение массы атома.

Водород является основной составной частью звёзд и межзвёздного газа. Доля атомов водорода во Вселенной составляет 88,6 %.

Массовая доля водорода в земной коре –1%. Однако доля его атомов составляет 17% (второе место после кислорода). Водород на Земле большей частью находится в виде соединений; только небольшой процент водорода в виде простого вещества содержится в воздухе (0,00005% по объёму).

Водород входит в состав подавляющего большинства органических соединений и присутствует во всех живых организмах. В живых клетках водород занимает первое место по числу атомов – на его долю приходится почти 63%.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Рассчитайте объем водорода (н.у.), который выделится в результате реакции 10 г алюминия с 25 мл 0,8М раствора соляной кислоты.

Решение

Запишем уравнение реакции:

$2Al + 6HCl \to 2AlCl_{3} + 3H_{2} \uparrow$

Рассчитаем исходные количества алюминия и соляной кислоты:

$n(Al) = m(Al) / M(Al) = 10 / 27 = 0,37$ моль

$n(HCl) = C_{M} \cdot V = 0,025 \cdot 0,8 = 0,02$ моль

По уравнению реакции

$n(HCl) = 3n(Al)$

В нашем случае $n(HCl) < 3n(Al)$ , следовательно, алюминий взят в избытке, расчет делаем по соляной кислоте.

$n(H_{2}) = n(HCl) / 2 = 0,02 / 2 = 0,01$ моль

$V(H_{2}) = n(H_{2}) \cdot V_{M} = 0,01 \cdot 22,4 = 0,224$ л

Ответ

Объем водорода равен 0,224 л.

ПРИМЕР 2

Задание

Сколько литров водорода (н.у.) потребуется для восстановления 112 г оксида металла, массовая доля металла в котором 71,43%? Рассчитайте эквивалентную массу и эквивалент металла.

Решение

Определим сначала эквивалентную массу металла. По закону эквивалентов: