Лекція 2

Тема. Гідроген. Оксиген

Характеристика Гідрогену

Електронна формула 1s¹.

Положення Гідрогену в Періодичній системі неоднозначно. Раніше його розміщували в головні й підгрупі І групи, на даний момент частіше розташовують на початку підгрупи галогенів.

На користь розміщення Гідрогену на початку лужних металів свідчать такі аргументи:

1)Як і лужні метали Гідроген виявляє в більшості сполук ступінь окиснення +1.

2)Подібно лужним металам, він має яскраво виражені відновні властивості.

3)Для Гідрогену і металів, у тому числі і лужних, характерні реакції взаємного витіснення.

Схожість Гідрогену з галогенами зумовлена наступним:

1)Як і атоми галогенів, Гідроген може приєднувати електрон з утворенням іону Гідрогену, який є ізоелектронним найближчому інертному газу Гелію.

2)Як і галогени, проста речовина – водень – газоподібна за звичайних умов и молекула водню складається із двох атомів.

3)Гідроген в сполуках заміщується галогенами. Багаточисельні приклади таких реакцій є в органічній хімії (галогенування насичених вуглеводнів).

4)Потенціал іонізації Гідрогену близький за значенням до потенціалів іонізації галогенів. Так І(Н)=13,6 еВ, а І(F)=17,4 еВ, однак I(Li)=5,6 еВ.

Оскільки Гідроген значно відрізняється за властивостями від лужних металів та галогенів, віднесення його до тієї чи іншої групи умовно.

Поширення в природі

Водень є дуже поширеним у природі елементом. У земній корі, включаючи атмосферу, гідросферу й літосферу, його вміст становить 0,15 % (мас.) або 3,0 % за числом атомів (мольних час­ток у відсотках). Водночас він надзвичайно поширений у Всесвіті. Спектральним аналізом доведено, що у фотосфері Сон­ця міститься близько 84 % водню. Він є головним компонентом поверхневих речовин великих планет Сонячної системи - Юпі­тера, Сатурна, Урана, а також білих і блакитних зір. Водень – це «космічне атомне паливо», джерело енергії Сонця і зір. За оцінками поширеності елементів у Всесвіті, його вміст переви­щує 70 % (мас.).

У вільному стані в природних умовах Землі водень майже не трапляється. Значні кількості (до 70 %) водню містяться у вулканічних газах, порівняно невеликі кількості водню утворюються під час розкладу органічних речовин, наприклад клітковини й білків, під дією деяких бактерій. Водень, маючи низьку хімічну активність, підіймається у високі шари атмосфери й може зовсім залишити нашу планету. Дуже розріджена атмосфера Землі на висотах понад 100 км складається переважно з водню, що перебуває здебільшого в атомарному стані й має в основному неземне походження. Під час досить частих вибухів на Сонці у космічний простір потрапляють колосальні маси водню і гелію, які з «космічним вітром» досягають нашої планети. Водень у ньому перебуває в атомарному стані й хімічно є дуже активним. Він повністю, ще у високих шарах атмосфери, реагує з киснем і потрапляє на Землю у вигляді води. Дослідженнями водних мас Землі доведено, що вони залишаються незмінними упродовж тривалої історії існування нашої планети.

В організмі людини міститься близько 60 % води, тому зрозуміло, що вона є найціннішою речовиною і для людини, і для всього живого.

У вигляді води та органічних сполук в організмі людини масою 70 кг міститься близько 7 кг (3500 моль) водню.

Вода займає більшу частину поверхні земної кулі, перебуваючи на ній у трьох агрегатних станах: твердому (крига полюсів та високогірні сніги), рідкому (океани, моря, ріки, озера тощо) і газоподібному (атмосферна волога, пара). Крім того, величезні маси води входять до складу мінералів і гірських порід.

Водень є також компонентом речовин органічного походження, рослинного і тваринного світу, газу, нафти, горючих копалин.