Vandenilis

Vandenilis (H)

Periodinė grupė	Dujos
Atomo numeris	1
Išvaizda	Bespalvės dujos
Atomo savybės
Atominė masė (Molinė masė)	1,00794 а.m.v. (g/mol)
Atomo spindulys	79 pm
Jonizacijos energija (pirmas elektronas)	1311,3 kJ/mol (eV)
Elektronų konfigūracija	1s¹
Cheminės savybės
Kovalentinis spindulys	32 pm
Jono spindulys	54 (-1e) pm
Elektroneigiamumas	2,20 (pagal Polingą)
Elektrodo potencialas	N/A
Oksidacijos laipsniai	1, -1
Termodinaminės savybės
Tankis	0,0000898 g/cm³
Šiluminė talpa	14,767 J/(K·mol)
Šiluminis laidumas	0,1815 W/(m·K)
Lydymosi temperatūra	14,01 K
Lydymosi šiluma	0,117 kJ/mol
Virimo temperatūra	20,28 K
Garavimo šiluma	0,904 kJ/mol
Molinis tūris	14,1 cm³/mol
Kristalinė gardelė
Kristalinė gardelė	heksagoninė
Gardelės periodas	3,750 Å

Vandenilis (lot. hydrogenium) – cheminis elementas periodinėje elementų lentelėje, žymimas H. Vandenilio atominis skaičius – 1, tai pats lengviausias ir labiausiai paplitęs elementas visatoje. Normaliomis sąlygomis tai bespalvės, bekvapės, itin degios dviatomės dujos.

Vandenilis – sudedamoji vandens dalis, vandenilio yra kiekvienoje organinėje medžiagoje ir kiekviename organizme. Vandenilis gali reaguoti su dauguma kitų elementų.

Vandenilis yra plačiausiai paplitęs cheminis elementas Visatoje.^[1] Žvaigždės pagrindinėse sekose daugiausia sudarytos iš vandenilio, kuris čia randamas plazmos pavidalu. Tačiau elementinis vandenilis yra palyginti retas Žemėje, pvz., vandenyje vandenilio yra 11,1 %, o molyje – 1,5 %.^[2] Pramoniniu būdu šis elementas gaunamas iš angliavandenilių, tokių kaip metanas, kurio daug randama gamtinėse dujose ir naftoje. Taip pat vandenilį galima gauti elektrolizuojant vandenį, tačiau tokia gavyba kainuoja daug brangiau nei gavimas iš gamtinių dujų.^[3]

Izotopai

Pagrindinis straipsnis – Vandenilio izotopai.

Vandenilis yra vienintelis cheminis elementas, kurio izotopai turi nuosavus pavadinimus. Gamtoje randami trys izotopai, žymimi ¹H, ²H ir ³H. Kiti labai nepatvarūs branduoliai (nuo ⁴H iki ⁷H) buvo susintetinti laboratorijoje, bet gamtoje nepastebėti.^[4] Deuteris ir tritis naudojami termobranduoliniuose ginkluose, branduoliniuose reaktoriuose.

Protis

¹H yra labiausiai paplitęs vandenilio izotopas, turintis 1 protoną. Gali būti nagrinėjamas, kaip atskiras protonas, pasigavęs 1 elektroną. Pročio atominė masė lygi 1.

Deuteris

²H – deuterio branduolys susideda iš vieno protono ir vieno neutrono. Deuterio atominė masė lygi 2. Pavadinimas kilo iš graikų kalbos: deuteron – antrasis (izotopas). Gamtiniame vandenilyje visada yra 0,02 % šio izotopo.

Tritis

³H Tričio branduolys susideda iš vieno protono ir dviejų neutronų. Tričio atominė masė lygi 3. Pavadinimas kilo iš graikų kalbos: tritos – trečiasis (izotopas). Tritis yra radioaktyvus izotopas, jo pusėjimo trukmė – 12,32 metai.

Saulėje (ir kitose žvaigždėse) vyksta šio nepatvaraus vandenilio izotopo virtimo heliu (He) branduolinės reakcijos. Joms vykstant, išsiskiria nepaprastai daug energijos, šildančios Žemę ir kitas Saulės sistemos planetas. Per tokią reakciją iš 1 g vandenilio gaunama tiek energijos, kiek jos susidarytų sudeginus 20 t anglių. Žmonijos sukurtų atominių (vandenilinių) bombų veikimas taip pat pagrįstas šiomis tričio savybėmis. Pasaulio mokslininkai tyrinėja, kaip būtų galima valdyti šią reakciją.

Vandenilio elektrodas

Tai elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo vandenilio ir vandenilio jonų koncentracijos. Tokio elektrodo potencials (φ_H) yra proporcingas vandenilio jonų aktingumo (koncentracijos)(a_H) ir vandenilio slėgio (p_H₂) tirpale logaritmų skirtumui:

$\varphi _{\mathbf {H} ^{ }}=\varphi _{0} {\frac {RT}{F}}\ln {\frac {a_{\mathbf {H} ^{ }}}{\sqrt {p_{\mathbf {H} _{2}}}}}$

čia φ₀ – vandenilio elektrodo normalusis potencialas (pagal tarptautinį susitarimą φ₀ = 0), R – universalioji dujų konstanta, T – absoliutinė temperatūra, F – Faradėjaus skaičius.

Vandenilio elektrodą sudaro platinos juodžiais aptrauktos platinos elektrodas, kurio paviršius prisotintas vandenilio. Pagal vandenilio elektrodą kalibruojami stiklo elektrodai; vandenilio elektrodas naudojamas vandenilio jonų aktingumui nustatyti ir kaip lyginamasis elektrodas.

Pavadinimo kilmė

Vandeniliui jo lotynišką pavadinimą Hydrogenium davė Antuanas-Loranas de Lavuazjė, o terminą vandenilis lietuvių kalboje įvedė Jonas Jablonskis. Apskritai, daugelyje kalbų šis elementas turi kaip žodžio šaknį vandenį (gr. hydrogono <- hydor; vok. Wasserstoff <- Wasser ir kt.), kadangi vandenilis, susijungęs su deguonimi, sudaro vandenį.

Taip pat skaitykite

Šaltiniai

↑ Palmer, David (1997-09-13). „Hydrogen in the Universe“. NASA. Nuoroda tikrinta 2008-02-05.
↑ Zita Dzedulionienė. Chemija: vadovėlis VIII–X klasei: suaugusiųjų ir savarankiškam mokymuisi. Kaunas: Šviesa, 2009, 101 p. ISBN 978-5-430-05433-5.
↑ Staff (2007). „Hydrogen Basics - Production“. Florida Solar Energy Center. Nuoroda tikrinta 2008-02-05.
↑ Gurov, Yu. B.; Aleshkin, D. V.; Behr, M. N.; Lapushkin, S. V.; Morokhov, P. V.; Pechkurov, V. A.; Poroshin, N. O.; Sandukovsky, V. G.; Tel'kushev, M. V.; Chernyshev, B. A.; Tschurenkova, T. D (2004). „Spectroscopy of superheavy hydrogen isotopes in stopped-pion absorption by nuclei“. Physics of Atomic Nuclei. 68 (3): 491–97. doi:10.1134/1.1891200. ISSN 1063-7788.{{cite journal}}: CS1 priežiūra: multiple names: authors list (link)