Водород как элемент является предшественником всей материи (вещества). Первыми атомами во Вселенной были именно атомы водорода. Из них образовались молекулы водорода, основной строительный материал звёзд. Солнце, звезда нашей Солнечной системы, по большей части состоит из водорода (75%). Водород является своего рода «звёздным топливом» – из него в ходе термоядерной реакции образуются атомы гелия. Через 4-5 миллиарда лет водород в Солнце закончится, и жизнь на Земле станет невозможна.
Водород – наиболее распространённый элемент во Вселенной
Атомы водорода были первыми атомами, образовавшимися в момент Большого Взрыва (то есть в момент образования Вселенной). 89% всех атомов во вселенной – атомы водорода. Доля же водорода на Земле намного меньше. Большая часть атомов водорода входит в состав воды. В твёрдой оболочке Земли (литосфере) водород стоит на 10 месте по распространённости. В теле человека водород находится на 3 месте и составляет 10% от его массы.
Строение атома водорода предельно простое: водород состоит лишь из одного протона и одного электрона. Именно атомы водорода и гелия были самыми первыми атомами, возникшими после Большого взрыва. В атоме водорода один протон, поэтому атомный номер водорода 1 и атомная масса также приблизительно 1. В таблице периодической системы водород находится в группе IA.
- В организме человека массой 50 кг содержится 5 кг атомов водорода.
- 89% всех атомов на Земле – атомы водорода.
- Атом водорода имеет простое строение: он состоит лишь из одного протона.
- Атомный номер водорода – 1. Он является первым элементом в таблице периодической системы.
- Больше всего атомов водорода на Земле содержится в воде.
Подумай!
- Согласен ли ты с утверждением, что водород наш дальний предок?
Дополнительный материал
Изотопы – это атомы, в ядрах которых одинаковое число протонов, но разное число нейтронов. У водорода есть три основных изотопа:
1) Водород или протий (Н) – наиболее важный изотоп водорода, ядро состоит только из одного протона;
2) Тяжёлый водород или дейтерий (D) – редко встречающийся изотоп водорода, ядро состоит из одного протона и одного нейтрона;
3) Сверхтяжёлый водород или тритий (Т) – очень редко встречающийся изотоп водорода, ядро состоит из одного протона и двух нейтронов, радиоактивный.
Тритий используется для покрытия часовых стрелок, а также в светящихся палочках (так называемых химических источниках света) для создания автономных источников света. Свет получается в результате того, что один нейтрон в ядре трития превращается в протон (тритий при этом превращается в гелий), в ходе чего ядро испускает один электрон. Этот электрон взаимодействует со специальным веществом, которое начинает испускать зелёный свет. Излучение трития не проходит сквозь кожу и не является опасным до тех пор, пока не проникнет в организм. С дейтерием и тритием мы соприкасаемся редко, поэтому когда мы говорим об атомах водорода, обычно имеется в виду именно протий.
Водород как простое вещество
Атомарный водород химически нестабилен, поэтому в природе водород обычно представлен в виде простого вещества или в составе других соединений. Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул водорода (Н2), молекулярная масса которых приблизительно равна 2. По сравнению с воздухом (смесью разных газов и средней молекулярной массой 29) водород чрезвычайно лёгкий газ, настолько, что сила земного притяжения не может удержать его в атмосфере. Водород быстро поднимается вверх и накапливается в верхних слоях атмосферы.
Молекулярная масса водорода в раз меньше средней молекулярной массы воздуха.
Свойства водорода
Водород как простое вещество представляет собой газ без цвета и запаха, химически не очень стабильное. Водород легко загорается и горит светло-синим пламенем. В ходе горения водорода высвобождается большое количество тепловой энергии, благодаря чему эта реакция находит применение в сварочной технике и резке металла.
Из-за его взрывоопасности необходимо проверять чистоту водорода перед его сжиганием. Часто демонстрируется реакция водорода с кислородом, которую проводят путём поджигания смеси этих газов. Реакция идёт со взрывом, в ходе которой образуется вода.
Смесь газообразных веществ водорода и кислорода, в которой водород составляет 2/3 от общего объёма, называют гремучим газом. Однако водород взрывоопасен уже тогда, когда его доля в смеси составляет 5–65% от общего объёма, поэтому при использовании водорода необходима крайняя осторожность.
Хотя водород и находится в группе IA периодической системы, у него отсутствуют металлические свойства. Щелочные металлы в виде простых веществ имеют металлические свойства, водород же является неметаллом, а в виде простого вещества – газом.
Смесь газообразных веществ водорода и кислорода взрывоопасна в случае, если доля водорода в смеси составляет, по меньшей мере, от общего объёма. Водород – и газ, который горит пламенем.
Подумай!
- Для чего используется простое вещество водород?
Я знаю, что ...
- Атом водорода состоит из 1 протона и 1 электрона.
- Простое вещество водород состоит из двухатомных молекул водорода (H2). В виде простого вещества водород – бесцветный, прозрачный очень лёгкий газ без вкуса и запаха.
- Гремучий газ – очень взрывоопасная смесь водорода и кислорода, объёмная доля водорода в которой 2/3.
