Θέση του Υδρογόνου στον περιοδικό πίνακα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Υδρογόνο

Δομή

Η δομή ενός ατόμου υδρογόνου αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα ηλεκτρόνιο που συγκρατούνται μαζί από ηλεκτροστατικές δυνάμεις. Αποτελείται από ένα ηλεκτρόνιο στο πιο εξωτερικό του κέλυφος, καθιστώντας εξίσου εύκολο είτε να χάσετε ένα ηλεκτρόνιο είτε να αποκτήσετε ένα ηλεκτρόνιο για να επιτύχετε μια διαμόρφωση ευγενούς αερίου.

Ποιότητα

Το υδρογόνο έχει ατομικό αριθμό ένα και συμβολίζεται με το γράμμα Η. Το πυρηνικό του βάρος είναι 1,0079 και έχει δύο καταστάσεις οξείδωσης, δηλαδή +1 και -1. Είναι μη μεταλλικό και καίγεται με οξυγόνο για να σχηματιστεί. Στα ελληνικά είναι γνωστός ως παρασκευαστής του νερού. Τα χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού του είναι εξαιρετικά χαμηλά. Είναι ένα άχρωμο, άοσμο, άγευστο, εύφλεκτο, διαφανές αέριο και εμφανίζεται σε διατομική μορφή στη φύση.

Έχει τρία γνωστά ισότοπα που ονομάζονται πρωτίου, δευτέριο και τρίτιο. Ωστόσο, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στις φυσικές ιδιότητες των τριών ισοτόπων. Λέγεται ότι στον πρώιμο μακρόκοσμο, πρωτόνια, πυρήνες υδρογόνου εμφανίστηκαν κατά το πρώτο δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ωστόσο, η εμφάνιση ουδέτερων ατόμων υδρογόνου σε όλο τον μακρόκοσμο εμφανίστηκε περίπου 370.000 χρόνια αργότερα κατά την εποχή του ανασυνδυασμού, όταν το πλάσμα είχε ψυχθεί αρκετά ώστε τα ηλεκτρόνια να παραμείνουν συνδεδεμένα με τα πρωτόνια.

Ουράνια αφθονία

Το υδρογόνο είναι ένα πολύ άφθονο χημικό στοιχείο στο σύμπαν. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος δεν είναι σε χημικό στοιχείο, αλλά μάλλον υποτίθεται ότι υλοποιείται ως μορφές που δεν έχουν ακόμη ανιχνευθεί, όπως η σκοτεινή ύλη ή η σκοτεινή ενέργεια. Το υδρογόνο βρίσκεται σε πλεόνασμα σε αστέρια και αέριους γίγαντες πλανήτες. Τα μοριακά νέφη υδρογόνου συνδέονται συχνά με την κατασκευή αστεριών. Το υδρογόνο παίζει καθοριστικό ρόλο στην τροφοδοσία των αστεριών μέσω της αντίδρασης πρωτονίου-πρωτονίου.

Σε όλο τον μακρόκοσμο, το υδρογόνο βρίσκεται κυρίως στην ατομική και στο πλάσμα κατάσταση, με ιδιότητες κάπως διακριτές από αυτές του μοριακού υδρογόνου. Σε μορφή πλάσματος, το ηλεκτρόνιο και το πρωτόνιο του υδρογόνου δεν συνδέονται ταυτόχρονα. κατά συνέπεια, έχει πολύ υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα και υψηλή εκπομπή φωτονίων που παράγει το φως από τον Ήλιο και άλλα αστέρια. Το υδρογόνο ανακαλύπτεται σε ουδέτερη ατομική κατάσταση στο διαστρικό μέσο καθώς τα άτομα σπάνια χτυπούν και αναμειγνύονται. Υπό κανονικές συνθήκες στη Γη, το στοιχειώδες υδρογόνο υπάρχει ως διατομικό αέριο. Το αέριο υδρογόνο είναι σπάνιο στην ατμόσφαιρα της Γης καθώς το χαμηλό του βάρος του επιτρέπει να διαφεύγει από την ατμόσφαιρα ταχύτερα από τα βαρύτερα αέρια. Μια μοριακή δομή που ονομάζεται πρωτονιωμένο μοριακό υδρογόνο ανακαλύφθηκε στο διαστρικό μέσο, το οποίο αναπτύσσεται από τον ιονισμό του μοριακού υδρογόνου από τις ουράνιες ακτίνες. Έχει επίσης παρατηρηθεί στην ανώτερη ατμόσφαιρα του Δία. Αυτό το ιόν είναι συγκριτικά πιο σταθερό στο διάστημα από ό,τι στη Γη λόγω των χαμηλότερων θερμοκρασιών και της πυκνότητας στο διάστημα.

Σημασία

Μερικές από τις βασικές χρήσεις του Υδρογόνου στην καθημερινή μας ζωή είναι,

Παραγωγή αμμωνίας.
Καταλυτική υδρογόνωση οργανικών ενώσεων.
Μείωση των αλδεΰδων, των λιπαρών οξέων και των εστέρων στις αντίστοιχες αλκοόλες τους.
Κύριο καύσιμο πυραύλων.
Ψυκτικό σε γεννήτριες
Αν και το υδρογόνο θεωρείται το πιο άφθονο στοιχείο στο σύμπαν, αποτελείται μόνο από περίπου 0,14 τοις εκατό του φλοιού της Γης ως προς το βάρος. Ωστόσο, υπάρχει σε τεράστιες ποσότητες με τη μορφή νερού στους ωκεανούς, τις παγοκύστες, τα ποτάμια, τις λίμνες, την ατμόσφαιρα, αναρίθμητες ενώσεις άνθρακα, σε όλους τους ζωικούς και φυτικούς ιστούς και στο πετρέλαιο. Δεδομένου ότι το υδρογόνο υπάρχει σε κάθε ένωση άνθρακα και όχι μόνο, μπορεί να είναι το πιο άφθονο στοιχείο στον φυσικό κόσμο, ξεπερνώντας τον άνθρακα.
Το παρόν στο νερό, η πιο κρίσιμη ανθρώπινη ανάγκη.

Συμβατική θέση στον περιοδικό πίνακα

Συμβατικά, το υδρογόνο τοποθετείται πάνω από τα μέταλλα των αλκαλίων στον περιοδικό πίνακα. Βρίσκεται ακριβώς πάνω από το νάτριο (Na) στην πρώτη σειρά του περιοδικού πίνακα.

Λόγος

Η τοποθέτηση του υδρογόνου με τα αλκαλικά μέταλλα οφείλεται κυρίως στην ηλεκτρονική του διαμόρφωση. Τα άτομα υδρογόνου έχουν τη διαμόρφωση 1s1 και θα πρέπει να είναι το πρώτο στοιχείο που θα τοποθετηθεί σύμφωνα με τον κανόνα. Ένας άλλος λόγος είναι ότι μπορεί να χάσει ένα από τα ηλεκτρόνια του για να σχηματίσει Η+ όπως τα αλκαλικά μέταλλα. Δείχνει μια κατάσταση οξείδωσης 1+ και ένα σθένος όπως τα αλκαλικά μέταλλα. Οι αντιδράσεις του με τα αμέταλλα και οι αναγωγικοί χαρακτήρες είναι παρόμοιες με τα αλκαλικά μέταλλα.

Βιώσιμη θέση στον περιοδικό πίνακα

Εκτός από τη συνηθισμένη θέση του Υδρογόνου στον περιοδικό πίνακα, υπάρχει μια άλλη βιώσιμη θέση για αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή το Υδρογόνο έχει πολλές παρόμοιες ιδιότητες, τόσο φυσικές όσο και χημικές, για να τοποθετηθεί μεταξύ των αλογόνων.

Λόγοι

Όπως τα αλογόνα, το Υδρογόνο έχει επίσης πολύ υψηλή ενθαλπία ιονισμού και έχει μη μεταλλικά χαρακτηριστικά υπό κανονικές συνθήκες. Χάρη στην ενθαλπία ιονισμού, παρατηρείται ότι το υδρογόνο μοιάζει με αλογόνα περισσότερο από τα αλκαλικά μέταλλα. Επίσης, υπάρχει ως διατομικό μόριο παρόμοιο με αυτό των αλογόνων (έχει έναν μόνο δεσμό υδρογόνου). Όταν συνδυάζεται με μέταλλα, δρα ως αρνητικά ιόντα και απαιτεί ένα ηλεκτρόνιο για να αποκτήσει μια διαμόρφωση ευγενούς αερίου.

Συμπέρασμα

Αυτή η ανωμαλία της θέσης του Υδρογόνου στον περιοδικό πίνακα μας δίνει χώρο για να δούμε εκ των υστέρων τον κόσμο των χημικών ενώσεων που είναι τεράστιες και μοναδικές για τους δικούς τους. Η προσπάθειά μας να τα κατηγοριοποιήσουμε είναι απλώς για λόγους ευκολίας. Δεν μπορούμε ποτέ να βάλουμε όλα τα στοιχεία στη σωστή τους θέση γιατί προορίζονταν να κριθούν και να μελετηθούν μοναδικά, όχι σε ομάδα.