בטבלה המחזורית של מנדלייב במספר 1 נמצא היסוד הנפוץ ביותר ביקום - מימן. התפלגותו, באחוזים, מתקרבת ל-75%. התכולה הנמוכה ביותר שלו מצוינת בשכבות האטמוספירה - 0.0001%. קרום כדור הארץ מכיל 1% גז במסה. הכמות הגדולה ביותר שלו נצפית במים: 12%. על הפלנטה שלנו, זהו היסוד הכימי השלישי בשכיחותו.
תיאור פריט
מולקולת המימן, שהנוסחה שלה היא H-H או H2, ניחנה בתכונות פיזיקליות וכימיות.
מימן הוא גז שאין לו לא צבע ולא ריח. מיקומו של מימן בטבלה במקום הראשון נובע מכך שבתנאים שונים אלמנט זה יכול להתבטא כמתכת או כגז. יש לו אלקטרון אחד במסלול החיצוני שלו, שמימן יכול לתרום (תכונות מתכתיות) או לקבל אחד נוסף (איכויות גז).
קוטר של מולקולת מימן הוא 27 ננומטר.
קוטרו של אטום מימן הוא 1A, הרדיוס הוא 0.41 A.
Properties
Physical כולל את הדברים הבאים:
- נקודת רתיחה– 256oS.
- נקודת התכה -259.2oC.
- משקל אוויר (D) - 0.069.
- מימן מסיס בצורה גרועה במים.
התכונות הכימיות הן:
- לקשר הלא קוטבי בין חלקיקי מולקולה יש אנרגיה של 436 קילו-ג'יי/מול.
- טמפרטורת הניתוק התרמי היא 2000oC.
- מגיב עם:
- halogens;
- oxygen;
- grey;
- חנקן;
- חנקן תחמוצת;
- מתכות פעילות.
בטבע, מימן מופיע הן בצורתו הטבעית והן בצורת איזוטופים: פרוטיום, דאוטריום וטריטיום.
מבנה המולקולה
למולקולה של יסוד יש מבנה פשוט. הרכב מולקולת המימן מיוצג על ידי שני אטומים, אשר, מתקרבים, יוצרים קשר קוולנטי לא קוטבי, כמו גם זוג אלקטרונים אחד. המבנה של אטום אחד הוא: גרעין מטען חיובי אחד, שסביבו נע אלקטרון בעל מטען שלילי. האלקטרון הזה ממוקם במסלול 1s.
H - 1e=H+ יון המימן הזה חיובי.
ביטוי זה מציין שלמימן יש פרמטרים דומים ליסודות מקבוצה 1 בטבלה המחזורית, שהם מתכות אלקליות (ליתיום, נתרן, אשלגן) התורמות את האלקטרון היחיד שלהן במסלול החיצוני.
H + 1e=H– יון מימן שלילי.
משוואה זו מראה שמימן קשור ליסודות דומים מהקבוצה ה-7, שהם גז ומסוגלים לקבל את האלקטרונים החסריםלרמה האלקטרונית החיצונית שלו. גזים אלו כוללים: פלואור, כלור, ברום וכו'.
הרכב מולקולת המימן מוצג בצורה גרפית להלן.
המרחק בין אטומי מימן הוא r=0.74 A, בעוד שסכום הרדיוסים האורביטליים הוא 1.06 A. הדבר משפיע על עומק חפיפת ענן האלקטרונים וקשר מימן חזק ויציב.
אטום המימן הוא האטום היסודי ביותר בטבע. גודלו של פרוטון אטומי הוא 10.5 A, וקוטר אטום אחד הוא 0.1 ננומטר.
למולקולות איזוטופים יש מבנה מיוחד. גרעין האטום של פרוטיום מורכב מפרוטון אחד בלבד. האיזוטופ מסומן: 1Н.
המבנה הגרעיני נראה כמו קומפלקס של פרוטון ונויטרון (2H).
3Н - טריטיום - במבנה האטומי שלו ניחן בגרעין עם 1 פרוטון ושני נויטרונים.
מסה
במדע, יש נוסחאות שמחשבות מהי המסה של מולקולת מימן. ביחס ליסוד, קבע את המסה המולקולרית והאטומית.
המסה המולרית של מולקולת מימן מחושבת לפי הנוסחה הכללית:
M=m / n, כאשר m היא המסה של החומר, n היא הכמות שלו.
מסה של אטום היא 1.008 אמו. כתוצאה מכך, גם המסה היחסית של המולקולה תהיה שווה ל- 1.008. מאחר שמולקולת המימן מורכבת משני אטומים, המשקל האטומי היחסי הוא 2.016 א.ו. מ' המסה של מולקולת מימן מבוטאת בגרמים לכל מול (g/mol).
Value inטבע
החומר המשמעותי ביותר בטבע היוצר מימן בשילוב עם חמצן הוא מים. מים הם מקור החיים, ולכן מימן הוא יסוד חיוני.
מתוך 100% מכל היסודות הכימיים המרכיבים את סביבת האורגניזם, 1/10 חלק, או 10%, הוא מימן. בנוסף למים, הוא מסוגל לשמור על מבנה חלבוני רבעוני, שמתאפשר על ידי קשר מימן.
עקרון ההשלמה של חומצת גרעין מתרחש גם עם פעולת מולקולת המימן. בתא צמחי, H לוקח חלק בתהליך הפוטוסינתזה, ביוסינתזה ובהעברת אנרגיה דרך תעלות ממברנות.
Application
בתעשייה הכימית, מימן נמצא בשימוש נרחב. הוא מתווסף בייצור מוצרי פלסטיק, בייצור סבון, וכן בייצור אמוניה ומנטול.
תעשיית המזון: בייצור מזון מוסיפים מימן כתוסף מזון E949. רכיב כזה ניתן לראות על אריזות של מרגרינה, שמנים צמחיים. תוסף E949 מותר על ידי תעשיית המזון של הפדרציה הרוסית.
מימן שימש בעבר גם בתעשיית האווירונאוטיקה, מכיוון שהחומר קל יותר מאוויר. אז, בשנות ה-30 של המאה הקודמת, בלונים וספינות אוויר התמלאו בסוג זה של גז. למרות זולותו וקלות השימוש שלו, מימן ננטש במהרה כחומר מילוי מכיוון שפיצוצי מטוסים הפכו תכופים יותר.
היום, גז משמש כדלק המשמש בתעשיית החלל. עם זאת, נשקלות שיטות השימוש בו להפעלת מנועים של מכוניות ומשאיות, שכן האלמנט אינו פולט זיהומים מזיקים לאטמוספירה במהלך הבעירה, ולכן הוא ידידותי לסביבה.
איזוטופי מימן הם מרכיב בלתי נפרד מתרופות רבות. Deuterium משמש במחקר תרופתי כדי לקבוע את ההתנהגות וההשפעות של תרופה בגוף. טריטיום משמש באבחון רדיו כאלמנט הקובע את התגובות הביוכימיות של חילוף החומרים של האנזים. מימן הוא חלק מי חמצן, שהוא חומר חיטוי.
