Tìm hiểu thêm về hydro

Hydro là nguyên tố hóa học nhẹ nhất trong vũ trụ và có khả năng liên kết với các nguyên tử hydro khác, tạo thành một loại khí có một số công dụng

Hydrogen

Hình ảnh của Florencia Viadana trên Unsplash

Hiđro là nguyên tố hóa học có khối lượng nguyên tử nhỏ nhất (1 u) và số hiệu nguyên tử (Z = 1) nhỏ nhất trong số tất cả các nguyên tố đã biết cho đến nay. Mặc dù được định vị trong chu kỳ đầu tiên của họ IA (kim loại kiềm) của Bảng tuần hoàn, hydro không có các đặc điểm vật lý và hóa học tương tự như các nguyên tố của họ này và do đó, không phải là một phần của nó. Nhìn chung, hydro là nguyên tố phong phú nhất trong toàn bộ vũ trụ và là nguyên tố phong phú thứ tư trên hành tinh Trái đất.

Hydro có những đặc điểm độc đáo, đó là nó không giống với bất kỳ nguyên tố hóa học nào khác mà con người biết đến. Hiđro thường tham gia vào thành phần của một số loại chất hữu cơ và vô cơ, chẳng hạn như metan và nước. Khi nó không phải là một phần của các chất hóa học, nó chỉ được tìm thấy ở thể khí, có công thức là H2.

Ở trạng thái tự nhiên và ở điều kiện bình thường, hydro là một chất khí không màu, không mùi và không vị. Nó là một phân tử có khả năng lưu trữ năng lượng lớn và vì lý do này, việc sử dụng nó như một nguồn năng lượng điện và nhiệt tái tạo đã được nghiên cứu rộng rãi.

Khám phá hydro

Vào giữa thế kỷ 16, Pareselsvs quyết định cho một số kim loại phản ứng với axit, và cuối cùng thu được hydro. Mặc dù đã được thử nghiệm trước đó, Henry Cavendish đã tìm cách tách hydro khỏi khí dễ cháy và coi nó là một nguyên tố hóa học vào năm 1766.

Không phải là một kim loại, một phi kim loại ít hơn nhiều tạo nên tính đặc biệt của nó trong Bảng tuần hoàn. Năm 1773, Antoine Lavoisier đặt tên hóa học là hydro, bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp thủy điệngien, và có nghĩa là máy tạo nước.

hydro trong tự nhiên

  • Hydro là một phần trong thành phần hóa học của một số chất hữu cơ (protein, carbohydrate, vitamin và lipid) và vô cơ (axit, bazơ, muối và hyđrua);
  • Trong không khí, nó tồn tại ở thể khí, đại diện là dạng phân tử H2, hình thành thông qua liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử hydro;
  • Hydro cũng tạo nên các phân tử nước, một nguồn tài nguyên quan trọng cho sự sống.

nguồn hydro

Trên Trái đất, hydro không được tìm thấy ở dạng tinh khiết nhất mà ở dạng kết hợp (hydrocacbon và dẫn xuất). Vì lý do này, hydro phải được chiết xuất từ ​​nhiều nguồn khác nhau. Các nguồn chính của hydro là:

  1. Khí tự nhiên;
  2. Etanol;
  3. Metanol;
  4. Nước;
  5. Sinh khối;
  6. Mêtan;
  7. Tảo và vi khuẩn;
  8. Xăng và Diesel.

Đặc điểm nguyên tử Hydrogen

  • Nó có ba đồng vị (các nguyên tử có cùng số hiệu nguyên tử và số khối khác nhau), đó là proti (1H1), đơteri (1H2) và triti (1H3);
  • Chỉ có một mức điện tử;
  • Nó có một proton duy nhất ở lõi của nó;
  • Nó chỉ có một electron ở cấp độ điện tử của nó;
  • Số lượng neutron phụ thuộc vào đồng vị - protium (0 neutron), deuterium (1 neutron) và tritium (2 neutron);
  • Nó có một trong những bán kính nguyên tử nhỏ nhất trên Bảng tuần hoàn;
  • Nó có độ âm điện lớn hơn bất kỳ nguyên tố kim loại nào;
  • Nó có tiềm năng ion hóa lớn hơn bất kỳ nguyên tố kim loại nào;
  • Nó là một nguyên tử có khả năng biến đổi thành cation (H +) hoặc anion (H-).

Tính bền của nguyên tử hiđrô đạt được khi nó nhận điện tử ở lớp vỏ hóa trị (lớp vỏ ngoài cùng của nguyên tử). Trong liên kết ion, hydro tương tác riêng với một kim loại, thu được một điện tử từ nó. Trong liên kết cộng hóa trị, hydro chia sẻ điện tử của nó với một ametal hoặc với chính nó, tạo thành các liên kết đơn.

Đặc điểm của phân tử hydro (H2)

  • Ở nhiệt độ phòng, nó luôn được tìm thấy ở trạng thái khí;
  • Nó là một chất khí dễ cháy;
  • Điểm nóng chảy của nó là -259,2 ° C;
  • Điểm sôi của nó là -252,9 ° C;
  • Nó có khối lượng mol bằng 2 g / mol, là chất khí nhẹ nhất;
  • Nó có một liên kết cộng hóa trị sigma, loại s-s, giữa hai nguyên tử hydro có liên quan;
  • Giữa các nguyên tử, có sự chia sẻ của hai điện tử;
  • Nó có dạng hình học phân tử tuyến tính;
  • Các phân tử của nó không phân cực;
  • Các phân tử của nó tương tác thông qua các lực lưỡng cực cảm ứng.

Hydro phân tử có ái lực hóa học lớn với một số hợp chất. Tính chất này liên quan đến khả năng phản ứng của một chất với chất khác, bởi vì ngay cả khi hai hoặc nhiều chất được tiếp xúc với nhau, nhưng không có ái lực giữa chúng, phản ứng sẽ không xảy ra. Bằng cách này, nó tham gia vào các phản ứng như hydro hóa, đốt cháy và trao đổi đơn giản.

Các cách thu được hiđro phân tử (H2)

phương pháp vật lý

Hydro phân tử có thể được lấy từ không khí trong khí quyển, vì nó là một trong những khí có trong hỗn hợp này. Đối với điều này, cần phải đưa không khí khí quyển vào phương pháp hóa lỏng phân đoạn và sau đó đến chưng cất phân đoạn.

phương pháp hóa học

Hydro phân tử có thể thu được thông qua các phản ứng hóa học cụ thể, chẳng hạn như:

  • Trao đổi đơn giản: phản ứng trong đó một kim loại không phải là kim loại quý (Me) thay thế hydro có trong axit vô cơ (HX), tạo thành muối bất kỳ (MeX) và hydro phân tử (H2):
    • Tôi + HX → MeX + H2
  • Hydrat hóa than cốc (sản phẩm phụ của than): trong phản ứng này, cacbon (C) của than tương tác với oxy trong nước (H2O), tạo thành cacbon monoxit và khí hydro:
    • C + H2O → CO + H2
  • Sự điện li của nước: khi nước bị điện phân, sự tạo thành khí oxi và khí hiđro xảy ra:
    • H2O (1) → H2 (g) + O2 (g)

Các tiện ích hydro

  • Nhiên liệu cho tên lửa hoặc ô tô;
  • Đuốc chớp hồ quang (sử dụng năng lượng điện) để cắt kim loại;
  • Mối hàn;
  • Tổng hợp hữu cơ, chính xác hơn là trong các phản ứng hydro hóa hydrocacbon;
  • Các phản ứng hữu cơ biến đổi chất béo thành dầu thực vật;
  • Sản xuất hydro halogenua hoặc axit hydro hóa;
  • Sản xuất hiđrua kim loại như natri hiđrua (NaH).

Quả bom hydro

Bom khinh khí, bom H hay bom nhiệt hạch là loại bom nguyên tử có khả năng hủy diệt lớn nhất. Hoạt động của nó bắt nguồn từ quá trình tổng hợp hạt nhân, đó là lý do tại sao nó còn có thể được gọi là bom nhiệt hạch.

Vụ nổ bom khinh khí là kết quả của quá trình nhiệt hạch, diễn ra ở nhiệt độ rất cao, xấp xỉ 10 triệu độ C. Quá trình sản xuất loại bom này bắt đầu với sự kết hợp của các đồng vị hydro, được gọi là protium, deuterium và tritium. Sự tiếp giáp của các đồng vị hydro làm cho hạt nhân của nguyên tử sinh ra nhiều năng lượng hơn, bởi vì hạt nhân heli được hình thành, có khối lượng nguyên tử lớn hơn 4 lần so với khối lượng của hydro.

Do đó, lõi nhẹ trở nên nặng. Do đó, quá trình tổng hợp hạt nhân bạo lực hơn hàng nghìn lần so với quá trình phân hạch. Sức công phá của bom khinh khí có thể lên tới 10 triệu tấn thuốc nổ, giải phóng chất phóng xạ và bức xạ điện từ ở mức hơn hẳn bom nguyên tử.

Vụ thử bom khinh khí đầu tiên vào năm 1952 đã giải phóng một lượng năng lượng tương đương khoảng 10 triệu tấn thuốc nổ TNT. Đáng chú ý là loại phản ứng này là nguồn năng lượng của các ngôi sao như Mặt trời, bao gồm 73% hydro, 26% heli và 1% các nguyên tố khác. Điều này được giải thích là do phản ứng nhiệt hạch diễn ra trong hạt nhân của nó, trong đó các nguyên tử hydro hợp nhất để tạo thành nguyên tử heli.

Sự thật thú vị về Hydrogen

  • Hydro phân tử nhẹ hơn không khí và được Bá tước Đức Ferdinand von Zeppelin sử dụng trong các khí cầu cứng, do đó có tên là khí cầu;
  • Hydro phân tử có thể được tổng hợp bởi một số vi khuẩn và tảo;
  • Hydro có thể được sử dụng trong sản xuất nhiên liệu năng lượng sạch;
  • Khí mêtan (CH4) là nguồn cung cấp hydro ngày càng quan trọng.


$config[zx-auto] not found$config[zx-overlay] not found