الخصائص الكيميائية للهيدروجين (25 حقيقة يجب أن تعرفها)

H أو الهيدروجين هو 1st عنصر في الجدول الدوري موجود على شكل H2 في شكل جزيئي. سنناقش الهيدروجين بالتفصيل في هذه المقالة.

الهيدروجين هو أخف عنصر على الأرض وجزيء ثنائي الذرة متجانس. إنه جزيء عديم الرائحة وعديم اللون والمذاق وأكثر وفرة في الطبيعة. وجدت تقريبًا 75٪ تقريبًا في الكون. إنه غير معدني ويشكل رابطة تساهمية بين جزيئات الهيدروجين.

يلعب دورًا مهمًا في تفاعل الحمض القاعدي لأنه إذا كان موجودًا في جزيء ، فيجب اعتباره حمضًا أو في شكل هيدروكسيد مع رابطة مع O ثم يسمى الجزيء القاعدة. الآن سنناقش الخصائص الكيميائية الأساسية للهيدروجين مع الشرح المناسب في المقالة التالية.

1. رمز الهيدروجين

الرمز الذري هو أنه للتعبير عن الذرة بحرف أو حرفين وبالنسبة للجزيء ، يجب أن يطلق عليها رمز جزيئي. دعونا نتوقع الرمز الذري للهيدروجين.

الرمز الذري للهيدروجين هو "H" حيث يبدأ الاسم بالأبجدية الإنجليزية "H". أيضًا ، بالنسبة للشكل الجزيئي ، يتم خلط ذرتين من الهيدروجين لتكوين جزيئات الهيدروجين. لذلك ، في الشكل الجزيئي ، يتم كتابة عدد الذرات كلاحقة للرمز الذري ، والرمز الجزيئي للهيدروجين هو "H2".

2. مجموعة الهيدروجين في الجدول الدوري

يسمى عمود الجدول الدوري حيث يتم وضع العنصر بواسطة العدد الذري بالمجموعة. دعونا نتوقع مجموعة الهيدروجين في الجدول الدوري.

مجموعة الهيدروجين في الجدول الدوري هي 1. نظرًا لأن لها خصائص مشابهة للمعادن القلوية ، يمكنها بسهولة تكوين الكاتيونات عن طريق التبرع بإلكترون. لذلك ، يتم وضعها في 1st المجموعة كعنصر.

3. فترة الهيدروجين في الجدول الدوري

تسمى الصفوف الأفقية للجدول الدوري فترة وتتوافق مع الاحتلال المتتالي لمدارات غلاف التكافؤ. الآن توقع فترة الهيدروجين.

ينتمي الهيدروجين إلى الفترة 1 في الجدول الدوري لأنه يحتوي على إلكترون واحد في غلاف التكافؤ لذلك يتم وضعه في الموضع الأول من الجدول الدوري في الفترة وأيضًا في المجموعة.

4. كتلة الهيدروجين في الجدول الدوري

تُعرف كتلة الجدول الدوري بمجموعة المدارات الذرية لعنصر حيث توجد إلكترونات التكافؤ. دعونا نتوقع كتلة الهيدروجين.

الهيدروجين هو عنصر كتلة s لأن إلكترونات التكافؤ الموجودة في المدار هي s أو المدار الخارجي للهيدروجين هو s ، لذلك فهو ينتمي إلى عنصر كتلة s مثل الفلزات القلوية. توجد أربع كتل فقط في الجدول الدوري ، وهي s و p و d و f وفقًا للمدارات.

5. العدد الذري للهيدروجين

يسمى عدد البروتونات الموجودة في النواة بالعدد الذري لهذا العنصر المعين. دعونا نجد العدد الذري للهيدروجين.

العدد الذري للهيدروجين هو 1 ، مما يعني أنه يحتوي على بروتون واحد فقط ، كما أنه يحتوي على إلكترون واحد فقط لأننا نعلم أن عدد البروتونات يساوي دائمًا عدد الإلكترونات ، ولهذا السبب ، تصبح محايدة بسبب معادلة رسوم متساوية ومتقابلة.

6. الوزن الذري للهيدروجين

الوزن الذري هو كتلة ذرة واحدة من ذلك العنصر المحدد لنسبة قيمة معيارية. دعونا نحسب الوزن الذري للهيدروجين.

الوزن الذري للهيدروجين على 12مقياس C هو 1 مما يعني أن وزن الهيدروجين هو 12th جزء من وزن عنصر الكربون. الوزن الذري الأصلي للهيدروجين هو 1.00784، لأن الوزن الذري هو متوسط ​​وزن جميع نظائر العنصر.

7. الكهربية للهيدروجين حسب بولنج

وفقًا لبولينج ، تُعرَّف الكهربية بأنها قوة الذرة في الجزيء لجذب الإلكترونات إليها. دعونا نتوقع الكهربية للهيدروجين.

الطاقة الكهربية للهيدروجين وفقًا لمقياس باولنج هي 2.20 ، مما يعني أنه أكثر كهرسلبية بطبيعته ويمكنه جذب الإلكترونات نحو نفسه. أكثر ذرات كهربية حسب مقياس بولينج في الجدول الدوري هي الفلور ذات القدرة الكهربية 4.0.

8. كثافة الهيدروجين الذرية

الكثافة الذرية هي عدد الذرات أو النويدات في كل سم3 أو في وحدة حجم الذرات في مادة ما. دعونا نحسب الكثافة الذرية للهيدروجين.

تبلغ الكثافة الذرية للهيدروجين 0.0899 جم / سم3 والتي يمكن أن تحسب غوص كتلة الهيدروجين بحجمها. تعني الكثافة الذرية عدد الذرات الموجودة لكل وحدة حجم ولكن العدد الذري هو عدد الإلكترونات الموجودة في التكافؤ والمدار الداخلي.

  • يتم حساب الكثافة بواسطة الصيغة ، الكثافة الذرية = الكتلة الذرية / الحجم الذري.
  • الكتلة الذرية أو وزن ذرة الهيدروجين هو 1.00784 جم
  • يبلغ حجم جزيء الهيدروجين 22.4 لترًا عند STP وفقًا لحساب Avogardo
  • لذلك ، بالنسبة لذرات الهيدروجين ، الحجم 22.4 / 2 = 11.2 لترًا لأنه ثنائي الذرة.
  • إذن ، الكثافة الذرية لذرة الهيدروجين هي 1.00784 / 11.2 = 0.089985714 جم / سم3

9. نقطة انصهار الهيدروجين

النقطة التي تغير فيها المادة حالتها الصلبة إلى سائل أو درجة الحرارة التي يحدث فيها التغيير كضغط جوي. دعونا نجد نقطة انصهار ذرة الهيدروجين.

درجة انصهار ذرة الهيدروجين هي -259.20 درجة حرارة C أو 13.8 K لأنه في درجة حرارة الغرفة يوجد الهيدروجين كشكل غازي حيث تتراكم جميع الذرات في طبقة الهيدروجين بطريقة غير مرتبة بسبب ارتفاع الطاقة ، لذلك إذا قللنا درجة الحرارة ، يتم وضع العناصر في ترتيب جيد.

10. نقطة غليان الهيدروجين

نقطة الغليان هي حيث يصبح ضغط بخار المادة مساويًا للضغط الجوي. دعونا نجد نقطة غليان الهيدروجين.

درجة غليان ذرة الهيدروجين هي -252.8790 C أو 20.271 K لأنه موجود في شكل غازي في درجة حرارة الغرفة ، لذا فإن نقطة غليان ذرة الهيدروجين منخفضة جدًا أيضًا حتى عند درجة الحرارة السالبة. إن قوة جذب فان دير وال منخفضة ، لذا فإن طاقة الحرارة الأقل مطلوبة لغليان الهيدروجين.

يوجد الشكل الغازي للهيدروجين في درجة حرارة الغرفة أو درجة حرارة أعلى من نقطة الغليان.

11. هيدروجين نصف قطر فان دير فال

نصف قطر فان دير وال هو القياس التخيلي بين ذرتين حيث لا ترتبط أيونيًا أو تساهميًا. دعونا نجد نصف قطر فان دير وال للهيدروجين.

نصف قطر فان دير وال لجزيء الهيدروجين هو 1.1 * 102 م لأن القيمة قريبة من قيمة 1.2 * 102 الذي اقترحه بولينج. يتم حساب نصف قطر فان دير وال بالصيغة الرياضية مع الأخذ في الاعتبار المسافة بين ذرتين ، حيث تكون الذرات كرات.

  • الصيغة المستخدمة معرفة نصف قطر Van der Waal هو Rv = دAA / 2
  • حيث RV هو نصف قطر فان وال للجزيء
  • dAA هو مجموع نصف قطر المجالين الذريين أو المسافة بين مركز المجالين.

12. نصف قطر الهيدروجين الأيوني

نصف القطر الأيوني هو مجموع نصف قطر الكاتيون والأنيون على التوالي ، لجزيء أيوني في بنية بلورية. دعونا نكتشف نصف القطر الأيوني للهيدروجين.

نصف القطر الأيوني للهيدروجين هو 120 م وهو نفس نصف القطر التساهمي لأنه بالنسبة للهيدروجين فإن الكاتيون والأنيون متماثلان وليس جزيئًا أيونيًا ، بل يتشكل بالتفاعل التساهمي بين ذرتين من الهيدروجين.

13. نظائر الهيدروجين

تحتوي العناصر على نفس عدد البروتونات ولكن يُطلق على عدد مختلف من نيوترونات المواد نظائر ذلك العنصر الأصلي. دعونا نناقش نظائر الهيدروجين.

يحتوي الهيدروجين على ثلاثة أنواع من البروتونات تعتمد على النيوترون ويتم مناقشتها أدناه,

  • الهيدروجين (1H1) - هو الشكل الأكثر استقرارًا للهيدروجين من بين جميع النظائر الأخرى ، حيث يحتوي على إلكترون واحد وبروتون واحد ، ولكنه يحتوي على صفر نيوترونات.
  • الديوتيريوم (2H1) - وهو أيضًا نظير مستقر للهيدروجين ووفرة منه أقل بكثير من الهيدروجين ، ويحتوي على إلكترون واحد وبروتون واحد ولكن نيوترونين.
  • تريتيوم (3H1) - هو أثقل نظير للهيدروجين وله ثبات أقل (نصف العمر 12 عامًا) ووفرة قليلة جدًا في الغلاف الجوي. لديه إلكترون واحد مثل الآخرين ولكن عدد النيوترونات هو 3. يمكن أن تنبعث منها β جسيمات.

14. قذيفة الإلكترونية الهيدروجين

الأصداف الإلكترونية هي تلك التي تحيط بالنواة وتحتوي على عدد محدد من الإلكترونات فيها. دعونا نناقش الغلاف الإلكتروني للهيدروجين.

عدد الغلاف الإلكتروني للهيدروجين حول النواة هو 1 ، وهو s المداري. نظرًا لوجود غلاف إلكتروني واحد فقط ولأن المدار s لديه قوة اختراق أكبر وهو أقرب موقع حالي للنواة ، فإن غلاف الهيدروجين هذا هو مدار s.

15. تكوينات إلكترون الهيدروجين

التكوين الإلكتروني هو ترتيب للإلكترونات في المدار المتاح من خلال النظر في قاعدة هوند. دعونا نناقش التكوين الإلكتروني للهيدروجين.

التكوين الإلكتروني للهيدروجين هو 1 ثانية1 لأنه يحتوي على إلكترون واحد فقط ويجب وضع هذا الإلكترون في أقرب مدار للنواة المدارية s ول 1st مداري حيث الرقم الكمي الرئيسي هو 1. لذا ، يُشار إليه على أنه 1s1.

هنا يرمز الرقم الأول إلى رقم الكم الأساسي ، والحرف للمدار ورقم اللاحقة هو عدد الإلكترونات.

16. طاقة الهيدروجين من التأين الأول

الطاقة المطلوبة لإزالة آخر إلكترونات التكافؤ من المدار المعني تسمى طاقة التأين الأولى. دعونا نتوقع أول تأين للهيدروجين.

يحدث التأين الأول للهيدروجين من مداره لإزالة إلكترون واحد. الطاقة المطلوبة للتأين الأول لذرة الهيدروجين هي 13.6 EV نظرًا لوجود قدر كبير من الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترونات من المدار الأقرب للنواة وتكون قوة الجذب عالية جدًا.

ليس من الضروري إزالة الإلكترونات دائمًا من أجل المدار s ، فهذا يعتمد على مدار التكافؤ ، إذا كان مدار التكافؤ سيكون p أو d أو f ، فسيتم إزالة الإلكترون من المدار p و d و f على التوالي.

17. طاقة الهيدروجين من التأين الثاني

التأين الثاني هو إزالة الإلكترون الخارجي من حالة الأكسدة +1 للعنصر. دعونا نرى التأين الثاني للهيدروجين.

لا يوجد تأين ثان ممكن للهيدروجين لأنه عند حالة +1 للهيدروجين يكون H+، لا توجد إلكترونات متبقية للإزالة. يحتوي الهيدروجين على إلكترون واحد فقط ويتم إزالة هذا الإلكترون للتأين الأول لذلك لم يتبق شيء لـ 2nd التأين.

على الرغم من عدم وجود 2nd التأين وبالتالي فإن طاقة 2nd لا يتوقع تأين الهيدروجين.

18. طاقة الهيدروجين من التأين الثالث

التأين الثالث هو إزالة الإلكترونات من المدار ذي حالة الأكسدة +2 للعنصر. دعونا نرى التأين الثالث للهيدروجين.

لم يلاحظ أي تأين ثالث للهيدروجين لأنه لا يوجد تأين ثان ويحدث التأين الثالث بعد الثاني. لذا ، إذا كان هناك 2nd التأين غير ممكن ثم التأين الثالث مستحيل للهيدروجين ، والطاقة ستكون غير متوقعة.

19. حالات أكسدة الهيدروجين

حالة الأكسدة هي الشحنة الموجودة على العنصر بعد إزالة هذه الأرقام من الإلكترون لتكوين رابطة مستقرة. دعونا نتوقع حالة أكسدة الهيدروجين.

حالة الأكسدة المستقرة للهيدروجين هي +1 لأنه يحتوي على إلكترون واحد فقط في المدار s وعندما يتم إزالة الإلكترون ، يمكن أن يشكل رابطة واحدة مستقرة ، لذلك لديه حالة أكسدة +1 حيث يحتوي المدار s على اثنين كحد أقصى الإلكترونات.

20. رقم الهيدروجين CAS

رقم تسجيل CAS هو نوع خاص من الأرقام وهو رقم معرف فريد لا لبس فيه يتم توفيره في جميع أنحاء العالم. دعنا نعرف رقم CAS للهيدروجين.

رقم CAS لجزيء الهيدروجين هو 1337-74-0 وذرة الهيدروجين هي 12385-13-6 التي تقدمها خدمة الملخصات الكيميائية. والذي يختلف عن رقم CAS للعنصر الآخر.

21. معرف العنكبوت الكيميائي للهيدروجين

تعطي الجمعية الملكية للكيمياء رقمًا فريدًا معينًا لكل عنصر كيميائي يُعرف باسم Chem Spider ID. دعونا نناقشها من أجل الهيدروجين.

معرف Chem Spider للهيدروجين هو 4515072 ، الذي قدمه المجتمع الملكي للكيمياء ، وباستخدام هذا الرقم يمكننا تقييم جميع البيانات الكيميائية المتعلقة بذرة الهيدروجين. مثل رقم CAS ، فهو مختلف أيضًا لجميع العناصر.

22. أشكال تآصل الهيدروجين

لها نفس الخصائص الكيميائية ولكن مختلفة فيزيائية لأشكال هيكلية مختلفة لنفس العنصر. دعونا نناقش الشكل المتآصل للهيدروجين.

يوجد شكلين متآصلين من الهيدروجين ، أحدهما هو هيدروجين أورثو والآخر هو بارا هيدروجين. والتي يمكن مناقشتها أدناه ،

  • أورثو هيدروجين - تدور النوى في هذا الهيدروجين في نفس الاتجاه مما يعني في الدوران المتوازي.
  • Para hydrogen - دوران النوى في هذا النوع من الهيدروجين في الاتجاه المعاكس مما يعني الدوران المضاد الموازي. بسبب الدوران المعاكس ، لديها طاقة داخلية أقل.

عند درجة حرارة 25 ك ، يحتوي الهيدروجين على خليط توازن بنسبة 99٪ من بارا و 1٪ من هيدروجين أورثو ولكن عند درجة حرارة الغرفة ، تغير التوازن إلى 75٪ (شبه هيدروجين) و 25٪ (أورثو هيدروجين).

23. التصنيف الكيميائي للهيدروجين

التصنيف الكيميائي هو العنصر المصنف بطبيعته التفاعلية ، أو أنها تسبب مخاطر على جسم الإنسان. دعنا نعرف التصنيف الكيميائي للهيدروجين.

يُصنف الهيدروجين على أنه غير معدني في درجة حرارة الغرفة لأنه لا ينتج الحرارة والكهرباء ، كما أن كثافة العنصر منخفضة جدًا.

24. حالة الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة

تتميز الحالة بالعنصر عند درجة حرارة الغرفة والضغط التجريبي. دعونا نتوقع حالة الهيدروجين في درجة حرارة الغرفة.

يوجد الهيدروجين في حالة غازية في درجة حرارة الغرفة لأنه يحتوي على تفاعل أقل لفان دير وال ، لذا فإن الذرات موجودة بعيدًا جدًا عن بعضها البعض. تكون عشوائية الذرات عالية جدًا في درجة حرارة الغرفة.

يمكن تغيير الحالة الغازية للهيدروجين إلى سائل أو صلب عند درجة حرارة منخفضة للغاية ، حيث تنخفض العشوائية لذرة الهيدروجين.

25. هل الهيدروجين مغناطيسي؟

تميل المواد إلى أن تصبح ممغنطة بشكل ضعيف في اتجاه المجال المغنطيسي عند وضعها في مجال مغناطيسي. دعونا نرى ما إذا كان الهيدروجين مغناطيسيًا أم لا.

ذرة الهيدروجين ذات طبيعة مغناطيسية ، نظرًا لوجود إلكترون واحد غير مزدوج ولكن جزيء الهيدروجين ليس مغناطيسيًا لأنه يقترن بالإلكترونات. بسبب الشكل المقترن ، يكون جزيء الهيدروجين ذو طبيعة مغناطيسية.

لذلك ، علينا التحقق من عدد الإلكترونات الموجودة في مدار التكافؤ لعنصر ما سواء كان شكلًا مقترنًا أو غير مزدوج ، فسيكون مغناطيسيًا أو مغناطيسيًا وفقًا لذلك.

في الختام

من مناقشة ذرة الهيدروجين أعلاه ، يمكننا أن نستنتج أن الهيدروجين هو عنصر كتلة يحتوي على إلكترون واحد فقط ، وهو أيضًا إلكترون التكافؤ الخاص به. له ثلاثة نظائر واثنين من أشكال التآصلي. يتم وضعه أيضًا في المجموعة VIIA مثل الهالوجين ، ولديه إلكترون واحد فقط للتبرع به لذلك غالبًا ما يطلق عليه ذرة متشرد.

انتقل إلى الأعلى