Hydro

Hydro, 1H
Ánh sáng tím ở thể plasma
Quang phổ vạch của hydro
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Hydro, H
Hình dạng	Khí không màu, phát sáng với ánh sáng tím khi chuyển sang thể plasma
Hydro trong bảng tuần hoàn
- ↑ H ↓ Li Neutroni ← Hydro → Heli
Số nguyên tử (Z)	1
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar)	1,00794(7)[1] (1.00784–1.00811)[2]
Phân loại	phi kim
Nhóm, phân lớp	1, s
Chu kỳ	Chu kỳ 1
Cấu hình electron	1s1
mỗi lớp	1
Tính chất vật lý
Màu sắc	Không màu
Trạng thái vật chất	Chất khí
Nhiệt độ nóng chảy	14,01 K ​(-259,14 °C, ​-434,45 °F)
Nhiệt độ sôi	20,28 K ​(-252,87 °C, ​-423,17 °F)
Mật độ	0,08988 g/L (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 0,07 g·cm−3 (rắn: 0.0763 g·cm−3)[3] ở nhiệt độ sôi: 0,07099 g·cm−3
Điểm ba	13.8033 K, ​7,042 kPa
Điểm tới hạn	32,97 K, 1,293 MPa
Nhiệt lượng nóng chảy	(H2) 0,117 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	(H2) 0,904 kJ·mol−1
Nhiệt dung	(H2) 28,836 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ở T (K) 15 20
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	1, 0, -1 ​Lưỡng tính
Độ âm điện	2,20 (Thang Pauling)
Năng lượng ion hóa	Thứ nhất: 1312,0 kJ·mol−1
Bán kính liên kết cộng hóa trị	31±5 pm
Bán kính van der Waals	120 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lục phương
Vận tốc âm thanh	(Khí, 27 °C) 1310 m·s−1
Độ dẫn nhiệt	0,1805 W·m−1·K−1
Tính chất từ	Nghịch từ[4]
Độ cảm từ (χmol)	−3,98×10−6 cm3/mol (298 K)[5]
Số đăng ký CAS	12385-13-6 1333-74-0 (H2)
Lịch sử
Phát hiện	Henry Cavendish[6][7] (1766)
Đặt tên chính bởi	Antoine Lavoisier[8] (1783)
Đồng vị ổn định nhất
Bài chính: Đồng vị của Hydro
Iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP 1H 99,9885% 1H ổn định với 0 neutron 2H 0.0115% 2H ổn định với 1 neutron 3H Vết 12.32 năm β- 0.01861 3He

Hydro là một nguyên tố hóa học trong hệ thống tuần hoàn các nguyên tố với nguyên tử số bằng 1, nguyên tử khối bằng 1 u. Trước đây còn được gọi là khinh khí (như trong "bom khinh khí" tức bom H); hiện nay từ này ít được sử dụng. Sở dĩ được gọi là "khinh khí" là do hydro là nguyên tố nhẹ nhất và tồn tại ở thể khí, với trọng lượng nguyên tử 1,00794 amu. Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ, tạo nên khoảng 75% tổng khối lượng vũ trụ và tới trên 90% tổng số nguyên tử. Các sao thuộc dải chính được cấu tạo chủ yếu bởi hydro ở trạng thái plasma. Hydro nguyên tố tồn tại tự nhiên trên Trái Đất tương đối hiếm do khí hydro nhẹ nên trường hấp dẫn của Trái Đất không đủ mạnh để giữ chúng khỏi thoát ra ngoài không gian, do đó hydro tồn tại chủ yếu dưới dạng hydro nguyên tử trong các tầng cao của khí quyển Trái Đất.

Đồng vị phổ biến nhất của hydro là proti, ký hiệu là H, với hạt nhân là một proton duy nhất và không có neutron. Ngoài ra hydro còn có một đồng vị bền là deuteri, ký hiệu là D, với hạt nhân chứa một proton và một neutron và một đồng vị phóng xạ là triti, ký hiệu là T, với hai neutron trong hạt nhân.

Với vỏ nguyên tử chỉ có một electron, nguyên tử hydro là nguyên tử đơn giản nhất được biết đến, và cũng vì vậy nguyên tử hydro tự do có một ý nghĩa to lớn về mặt lý thuyết. Chẳng hạn, vì nguyên tử hydro là nguyên tử trung hòa duy nhất mà phương trình Schrödinger có thể giải được chính xác nên việc nghiên cứu năng lượng và cấu trúc điện tử của nó đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của cả cơ học lượng tử và hóa học lượng tử.

Ở điều kiện thường, các nguyên tử hydro kết hợp với nhau tạo thành những phân tử gồm hai nguyên tử H₂. (Ở những nhiệt độ cao, quá trình ngược lại xảy ra.) Khí hydro lần đầu tiên được điều chế một cách nhân tạo vào đầu thế kỷ XVI bằng cách nhúng kim loại vào trong một acid mạnh. Vào những năm 1766-1781, Henry Cavendish là người đầu tiên nhận ra rằng hydro là một chất riêng biệt và rằng khi bị đốt trong không khí nó tạo ra sản phẩm là nước. Tính chất này chính là nguồn gốc của tên gọi tiếng Pháp hydrogène (được tạo ra bằng cách ghép tiếp đầu ngữ tiếng Hy Lạp hydro-, có nghĩa là "nước", với tiếp vĩ ngữ tiếng Pháp -gène, có nghĩa là "tạo ra").^[9] Ở điều kiện tiêu chuẩn, hydro là một chất khí lưỡng nguyên tử không màu, không mùi, không vị và là một phi kim.

Trong các hợp chất ion, hydro có thể tồn tại ở hai dạng. Trong các hợp chất với kim loại, hydro tồn tại dưới dạng các anion hydride mang một điện tích âm, ký hiệu H^-. Hydro còn có thể tồn tại dưới dạng các cation H⁺ là ion dương sinh ra do nguyên tử hydro bị mất đi một electron duy nhất của nó. Tuy nhiên một ion dương với cấu tạo chỉ gồm một proton trần trụi (không có electron che chắn) không thể tồn tại được trong thực tế do tính dương điện hay tính acid và do đó khả năng phản ứng với các phân tử khác của H⁺ là rất cao. Một cation hydro thực sự chỉ tồn tại trong quá trình chuyển proton từ các acid sang các base (phản ứng acid-base). Trong dung dịch nước H⁺ (do chính nước hoặc một loại acid khác phân ly ra) kết hợp với phân tử nước tạo ra các cation hydroni H₃O⁺, thường cũng được viết gọn là H⁺. Ion này đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong hóa học acid-base.

Hydro tạo thành các hợp chất cộng hóa trị với hầu hết các nguyên tố khác. Nó có mặt trong nước và hầu hết các hợp chất hữu cơ cũng như các cơ thể sống.

1. ^ “Trọng lượng nguyên tử tiêu chuẩn: Hydro”.. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
2. ^ Standard Atomic Weights 2013. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights
3. ^ Wiberg, Egon; Wiberg, Nils; Holleman, Arnold Frederick (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. tr. 240. ISBN 0123526515.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
4. ^ “Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds”. CRC Handbook of Chemistry and Physics (PDF) (ấn bản thứ 81). CRC Press.
5. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. tr. E110. ISBN 978-0-8493-0464-4.
6. ^ “Hydrogen”. Van Nostrand's Encyclopedia of Chemistry. Wylie-Interscience. 2005. tr. 797–799. ISBN 0-471-61525-0.
7. ^ Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. tr. 183–191. ISBN 0-19-850341-5.
8. ^ Stwertka, Albert (1996). A Guide to the Elements. Oxford University Press. tr. 16–21. ISBN 0-19-508083-1.
9. ^ hydrogen, Online Etymology Dictionary, truy cập ngày 14 tháng 1 năm 2018.