2017.04.04. A HIDROGÉN

A periódusos rendszerben elfoglalt helye I. a: 1 s1 IV. a: vegyületeiben az oxidációs száma +1, -1 VII.a: nemesgáz konfigurációt egy elektron felvétellel eléri Elemi állapotban kétatomos apoláris molekulákból áll.

Izotópjai Prócium, 99,9% Deutérium (D), 0,016% Tricium (T), 1/1018 radioaktív izotóp, lágy  sugárzó, t1/2=12,33 év

A hidrogén előfordulási formái H, H2, H3 Izotópjai: H, D, T Orto- és parahidrogén A hidrogén ionos formái: H+, H-, H2+, H3+, Hn+ 1 elektron leadásával és felvételével is ionná alakul. H H+ + e hidrogénion H + e  H- hidridion

Fizikai tulajdonságai színtelen, szagtalan, íztelen gáz legkönnyebb gáz (14,4-szer könnyebb a levegőnél) nagy a diffúziós sebessége, jó a hővezető képessége magas a fajhője nagy az elektromos vezetőképessége Olvadáspont (-252,8oC), forráspont (-239,9oC) alacsony nehezen cseppfolyósítható

cseppfolyós oldószerekben kevéssé oldódik (víz alatt felfogható) egyes fémekben (Pt, Pd) atomosan, jól oldódik (fizikai, kémiai oldódás)

1. Magas az ionizációs energiája (13,6 eV)  nem alkot ionvegyületeket (kationként nem szerepelhet) Apoláris kovalens kötést alakít ki szénnel, bórral (pl. diborán, szénhidrogének) poláris kovalens kötést alakít ki nagy elektronegativitású atomokkal (oxigén, nitrogén, fluor) H2O, NH3, HF a molekulák között hidrogén kötés

2. Elektronaffinitása kicsi (0,7 eV)  kis elektronegativitású fémekkel ionvegyületet alkot, rácspontokba fém kationok és hidridionok vannak. Sószerű hidridek olvadék elektrolízisekor a H2 az anódon(+) fejlődik. H + e  H- H- + H+  H2 H- + H3O+  H2O + H2

3. EN = 2.1 (átmenetifém jellegű) 4. A kovalens kötésenergiája nagy  disszociációs energiája is nagy  rekombinációs hője nagy H2 2H H = 435 kJ/mol

Kémiai tulajdonságai 1. Reakciókészség függ a molekula szerkezetétől atomos (naszcensz) hidrogén erélyes redukálószer molekuláris hidrogén reakciókészsége kicsi (nagy aktiválási energia)

- brómmal és jóddal magasabb hőmérsékleten, lassan, egyensúlyi reakció 1. Halogénekkel (halogenideket alkotnak) - fluorral sötétben, hidegen, robbanásszerűen reagál H2 + F2 = 2HF - klórral (láncreakció, fény vagy hő jelenlétében robbanásszerűen reagál) - brómmal és jóddal magasabb hőmérsékleten, lassan, egyensúlyi reakció -hidrogén-halogenidek vízzel hidrolizálnak (erős savat képeznek)

2. Oxigénnel - szobahőmérsékleten nem - meggyújtva, színtelen lánggal vízzé ég el 2H2 + O2 = 2H2O - durranó gáz (H2:O2= 2 : 1) 3. Alkálifémekkel, alkáliföldfémekkel sószerű hidrideket alkot. Ca + H2 = CaH2 CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2

4. Átmenetifémekkel - interszticiális fémhidrideket alkot 5. Erélyes redukálószer - hidrogéngáz: magas hőmérsékleten a pozitív std. pot. fémek oxidjait redukálja CuO + H2 = Cu + H2O naszcensz (atomos) hidrogén Zn + H2SO4 = ZnSO4 + 2H 2KMnO4 +10H + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Előállítás 1. Savakból - A hidrogénnél negatívabb std. potenciálú fémekkel. Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 2. Lúgokból - amfoter fémekkel Al + NaOH + 3H2O = Na[Al(OH)4] +1,5H2 3. Vízből - a legkisebb std. potenciálú fémekkel 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2

4. Víz elektrolízisével (Pt elektródokkal) 2H2O = 2H2 + O2 5. Vízgáz reakció C + H2O = CO + H2 CO + H2O = CO2 + H2 6. Sószerű hidridek víz reakciójával 2NaH + 2H2O = 2NaOH + 2H2

Előfordulás Világegyetem leggyakoribb eleme Légkör magasabb légköreiben, világűrben, állócsillagok 96%-a Vegyületeiben (víz, szerves vegyületek)

Felhasználás Redukálószer ammóniagyártás (Haber-Bosch) növényi olajok hidrogénezése műbenzin előállítása fúvóláng, hegesztés HCl előállítás fémhidridek, komplex fémhidridek előállítása