Водоник

Водоник (1H)
H - He   H Li       периодни систем
Општи подаци
Припадност скупу	Неметали
група, периода	IA, 1
густина, тврдоћа	0,0899 kg/m3, bd
боја	безбојан
Особине атома
атомска маса	1,00794 u
атомски радијус	25 (53) pm
ковалентни радијус	37 pm
ван дер Валсов радијус	120 pm
електронска конфигурација	1s1
e- на енергетским нивоима	1
оксидациони број	1
Особине оксида	амфотерни
Кристална структура	хексагонална
Физичке особине
агрегатно стање	гасовито
температура топљења	14,025 K (-259,13 °C)
температура кључања	20,268 K (-252,88 °C)
критична температура	33,25 K (-239,9 °C)
критичан притисак	1,3 МPa (13 атмосфера)
молска запремина	11,42×10-3 m³/mol
топлота испаравања	0,44936 kJ/mol
топлота топљења	0,05868 kJ/mol
брзина звука	1270 m/s (298,15 K)
Остале особине
Електронегативност	2,2 (Паулинг)
специфична топлота	14304 J/(kg*K)
специфична проводљивост	13,8×106 S/m
топлотна проводљивост	0,1815 W/(m*K)
I енергија јонизације	1.312 kJ/mol
Најстабилнији изотопи

Водоник (H, лат. hydrogenium настао од латинског стваралац воде) је најлакши хемијски елемент.

Јавља се у облику два стабилна изотопа ¹H (протијум) и ²H (деутеријум, који се такође означава симболом D) као и једног нестабилног - ³H (трицијум, који се означава T).

Пошто је један од стабилних изотопа два пута тежи од другог, они се међусобно доста разликују по хемијским својствима.

Заступљеност и једињења

Иако је водоник најзаступљенији елемент у васиони, на Земљи се јавља у малим количинама (0,9% у горњим слојевима), углавном у облику хемијских једињења (вода).

Он улази у састав многих битних једињења: воде, киселина, база и у већину органских једињења. Због тога је он биогени елемент.

У слободном облику јавља се у виду двоатомних молекула H₂. Катјон водоника H⁺ (у воденим растворима је хидратисан: оксонијум јон H₃O⁺, Цунделов (Zundel) катјон, H₅O₂⁺, Ајгенов (Eigen) катјон, H₉O₄⁺) настаје услед дисоцијације киселина. Концентрација водоникових јона изражава се помоћу pH вредности.

Историја

Водоник је први у лабораторији произвео Теофрат Бомбаст фон Хоенхајм мешањем метала и киселине, али он није био свестан да је експлозиван гас који је добио био водоник. Званично водоник је открио 1766. године Хенри Кевендиш.

Особине

Под нормалним условима је у гасовитом агрегатном стању. Није отрован. Запаљив (граница експлозивности у ваздуху од 4-94%). Минимална енергија иницијације паљења 0,02 MJ. Температура пламена при стехиометријском сагоревању је 1930°C.

Примена

• У процесима сагоревања (индустрије стакла, обрада драгог камења, сечења и заваривања метала)
• У хемијској индустрији за производњи синтезних смеса, редукцији, хидрогенизацији и десулфуризацији
• У производњи електричне енергије
• У инструменталној аналитици
• У метеорологији, у производњи ел, енергије итд.
• У електроници.
• У производњи полупроводника
• У стварању редукционих атмосфера у металургији, рафинацији метала, у термичкој обради метала

Начин производње и испоруке

• Добија се селективном адсорбцијом примеса из сировог водоника (из хлоралкалних комплекса, електролизе воде, парцијалне оксидације угљоводоника и угља итд.)
• У челичним судовима - боцама, под притиском од 150 бара. Боце су појединачне или у батеријама - палетама са заједничким вентилом за пуњење и пражњење, у батеријама судова - боца трајно уграђеним на транспортно возило или у течном агрегатном стању специјалним транспортним возилима до резервоара корисника.

Поступак и материјали

• Рад са гасом захтева примену посебних прописа и мера заштите.
• Препоручује се употреба легура алуминијума, магнезијума и никла. Могу се применити синтетски каучук и слични полимери (све само за гасовити водоник).

Линијски спектар водоника

Главни чланак: Балмерова серија

Линијски спектар водоника је приказан на траци црне позадине са уским линијама различитих боја: две љубичасте, једна плава и једна црвена. Емисионе линије спектра водоника припадају видљивом спектру светлости. То су четири видљиве линије Балмерове серије.

Главни чланак: Боров модел атома

Због релативно једноставне атомске структуре, тј. због тога што се атом водоника састоји само од протона и електрона, уз спектар светлости који производи или га апсорбује, водоник је био централна фигура за развој теорије структуре атома. Штавише, одговарајућа једноставност молекула водоника и одговарајућих катјона H₂+, водила је до потпунијег разумевања природе хемијских веза, која је уследила убрзо након појаве квантно-механичког третмана атома водоника средином 1920-их.

Линијски спектар водоника.

Међу првим примећеним квантним ефектима код водоника је управо његов линијски спектар, пола века пре увођења теорије квантне механичке. А. Ангстрем је 1853. направио експеримент у којем је гас водоника у стакленом суду (при ниском притиску) побуђивао електричном струјом (довођењем напона на крајеве суда). Овај гас је емитовао зрачење из којег је издвојени узак сноп доведен на призму давао правилно раздвојена четири снопа светлости различитих боја.

Други примећен ефектат (није био објашњен у то време) је произашао из Максвеловог посматрања водоника. Максвел је приметио да специфична топлота H₂ испод собне температуре, необјашњиво одступа од оне код других диатомних гасова и почиње да личи на ону код једноатомских гасова на Криогеним температурама. Овај ефекат је касније објашњен уз помоћ квантне теорије, односно утицајем квантоване енергије нивоа на расподелу топлотне енергије у ротационо кретање код водоника на ниским температурама. Диатомни гасови који се састоје од тежих атома немају широко распоређене нивое и не показују исти ефекат као водоник.

Види још

• Хенри Кевендиш
• Протијум
• Деутеријум
• Трицијум
• Боров модел атома

Спољашње везе

• Произвођач у Београду
• Водоник на хемијској вики