ВОДОРОД И ЕГО СОЕДИНЕНИЯ

Водород в ПСХЭ Д.И. Менделеева занимает особое место – это элемент с атомным номером 1. В периоде, где находится водород, содержится всего 2 элемента: ₁Н и ₂Не. Таким образом водород соответствует 7 элементам в малых и 17 элементам в больших периодах: он «вбирает» в себя свойства всех элементов (кроме инертного газа): от щелочных металлов до галогена включительно.

Со щелочными металлами водород роднит следующее:

1. Водород, как и щелочные металлы, проявляет в большинстве соединений степень окисления +1.

2. Подобно щелочным металлам, водород обладает ярко выражденными восстановительными свойствами.

3. Для водорода и металлов, в том числе и щелочных, характерны реакции взаимного вытеснения.

Сходство водорода с галогенами заключается в следующем:

1. Подобно атомам галогенов, атом водорода может присоединить электрон с образованием иона водорода с зарядом 1-. Этот ион является изоэлектронным ближайшему благородному газу.

2. Как и лёгкие галогены, простое вещество – водород – газообразно при обычных условиях и молекула водорода, как и молекулы галогенов, состоит из двух атомов.

3. Водород в соединениях замещается галогенами, примеры таких реакций имеются в органической химии.

4. Потенциал ионизации водорода соизмерим с потенциалами ионизации галогенов. Так, потенциал ионизации атома водорода равен 13,6 эВ, атома фтора 17,4 эВ, а атома лития всего лишь 5,6 эВ.

Атом водорода имеет самое простое строение: атом водорода состоит из ядра - протона и единственного электрона. Электронная конфигурация 1s¹.

В отличие от всех других атомов (кроме гелия), в его атоме валентный электрон находится непосредственно в сфере действия атомного ядра, то есть у него нет промежуточного электронного слоя.

Ввиду того, что водород значительно отличается по свойствам от щелочных металлов и галогенов, отнесение его к щелочным металлам или к галогенам является условным.

В целом водород имеет специфические свойства, поэтому целесообразно рассматривать его химическое поведение отдельно от других элементов.

У водорода три изотопа, т.е. существуют три сорта атомов, имеющих одинаковый заряд ядра (+1) и различную массу. Лёгкий изотоп водорода имеет массу 1, точнее 1/12 часть массы изотопа углерода ₆¹²С. Содержание изотопа ₁¹Н в природной плеяде изотопов составляет 99,98%. Этот изотоп рекомендуют называть «протием» (от слова «протос» - первичный), поскольку это главный изотоп водорода.

Изотоп ₁²Н называют дейтерием. В химических формулах его обозначают буквой D. Например, тяжелая вода имеет формулу D₂O. Масса этого изотопа равна 2,0147 (в углеродных единицах). Доля дейтерия в плеяде изотопов водорода составляет лишь 0,02%.

Изотоп ₁³Н называют тритием (₁³Т), массовое число в углеродных единицах – 3,0170. Тритий является радиоактивным изотопом водорода. В результате радиоактивного распада ядро трития испускает β-частицу и превращается в ядро атома гелия (изотоп гелия с массовым числом 3): ₁³Т → β + ₂³Не.

В результате замены в соединениях лёгкого водорода на тритий получают «меченые» препараты, которые широко используют в химических исследованиях и в медицинской практике.