Водород. Особенности строения водорода.

Водород – атом, стоящий в самом начале периодической таблицы Д.И. Менделеева. Его электронная конфигурация 1S¹.

Атом водорода имеет простое строение: состоит из ядра (протон), и 1-го электрона, который находится на 1S - орбитали. Такое строение обуславливает специфические свойства водорода: у него всего лишь 1 валентный электрон, поэтому для устойчивой оболочки ему не хватает 1-го электрона. Это обуславливает его особое положение в периодической системе Д.И. Менделеева: он как щелочные металлы имеет 1 электрон на внешнем уровне, и как галогены – бинарный газ, имеющий 1 неспаренный электрон:

H⁰ – 1е = H⁺,

Сходство с щелочными металлами весьма условное. Если сравнить энергию ионизации (энергию полного отрыва электрона) водорода с энергией ионизации лития или натрия, то видно, что водород не принадлежит группе щелочных металлов.

Данные таблицы показывают, что для удаления 1-го электрона от щелочных металлов необходимо небольшое количество энергии, вследствие чего образуется устойчивая конфигурация инертного газа, чего нельзя сказать о водороде. Именно водород из-за своего маленького радиуса оказывается поляризующее действие, поэтому все соединения водорода, даже с более активными металлами, являются ковалентно-полярными связями. 

Если рассмотреть сродство к электрону (энергия отрыва электрона), что свойственно для всех галогенов, то можно заметить, что и на галогены водород не похож:

Атом водорода может, хотя с большим трудом, присоединять электрон, приобретая устойчивую оболочку гелия и образуя ион:

H⁰ + e= H^-,

Но как и галогены водород имеет низкую температуру кипения и плавления и по физическим свойствам представляет собой двухатомный газ. В таком виде водород находится в гидридах (соединение с металлами).

Изотопы водорода.

У водорода 3 изотопные формы: протий (¹₁Н), дейтерий (²₁Н), тритий (³₁Н). В природе существует 99,985% изотопа ¹₁Н, остальное – дейтерий. Тритий встречается в виде радиоактивных следов. Они различаются по физическим свойствам:

Для каждого соединения водорода существует его дейтериевый аналог. Основной – D₂O – тяжелая вода, использующаяся в качестве замедлителя реакций.

Оксид дейтерия получают электролизом воды. На катоде выделяется водород, а та вода, которая остается, обогащается оксидом дейтерия.

Распространение водорода в природе.

Водород входит в состав самых простых соединений (вода, метан, кислоты, оксиды и т.д.). Это самый распространенный элемент (90% всех элементов не только нашей планеты, но и Солнца, Юпитера, Сатурна). Входит в состав нефти, газа. В свободном виде не встречается практически в природе.