Самостоятельная работа №2 Тема : атом водорода

Структура атома водорода
Атом водорода состоит из ядра, которое состоит из одного протона, и одного электрона, который обращается вокруг ядра. Внешний электрон находится на первой энергетической оболочке. Ядро диаметром составляет около 1 фемтометра, а электронный облако простирается на некоторое расстояние от ядра. Расстояние от электрона до ядра называется радиусом Бора, он равен 5,3 пикометра.
В периодической системе водород занимает особое место: подобно щелочным металлам водород обладает способностью отдавать один электрон, поэтому он может быть помещён в главную подгруппу и группы; однако, как и галогены, водород способен присоединять один электрон, поэтому его можно поместить в главную подгруппу и группы. В соединениях водород всегда одновалентен. Для него характерны две степени окисления: +1 и -1.
Водород является самым распространенным элементом во Вселенной. Он составляет около 90% массы Солнца и многих звезд и межгалактического газа. В отличие от кислорода, водорода в земной коре немного — 1% по массе, что объясняется лёгкостью его атомов. 

Н а Земле водород присутствует только в виде соединений — как неорганических (вода), так и органических (углеводороды нефти, глюкоза, сахароза, белки и др.). В виде простого вещества водород практически не встречается. В небольших количествах водород может входить в состав вулканических газов.

Простое вещество водород представляет собой двухатомную молекулу H₂, в которой атомы связаны между собой ковалентной неполярной связью.

Свойства атома водорода
1. Размер атома: Радиус атома водорода составляет около 53 пикометра (5,3 × 10^-11 метров). Это один из самых маленьких атомов, но его размер может изменяться в зависимости от химической структуры и условий окружающей среды.
2. Масса атома: Масса атома водорода составляет около 1,008 атомной единицы массы (u). Большая часть массы атома связана с ядром, в то время как электрон имеет очень маленькую массу по сравнению с ядром.
3. Электронная конфигурация: Атом водорода имеет только один электрон, который окружает ядро. Когда электрон находится в основном состоянии, он находится на самом нижнем уровне энергии (называемом 1s). Однако, при возбуждении атом водорода может перейти на более высокие уровни энергии и излучать энергию в виде света.
4. Спектры водорода: Атом водорода является известным источником спектральных линий из-за своих уникальных электронных уровней энергии. Когда электрон переходит на более низкий уровень энергии, атом излучает энергию в виде фотонов света. Эти фотоны могут быть видимыми (при переходах на широком диапазоне энергии) или невидимыми (в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне).
5. Электронные орбитали: Электрон в атоме водорода может находиться в разных областях вокруг ядра. Эти области называются электронными орбиталями или оболочками. Существует только одна орбиталь для электрона в атоме водорода и она имеет форму сферы.
6. Ионизация: Атом водорода может быть ионизирован путем воздействия высокоэнергетического излучения или другого электрона. При ионизации атом теряет свой единственный электрон и становится положительным ионом.
7. Реактивность: Атом водорода является очень реакционным, так как он имеет только один электрон в своей внешней оболочке. Он может образовывать связи со многими другими элементами и вступать в химические реакции.
8. Водородные связи: Водородные связи - особый тип связи, который возникает между атомами водорода и другими электроотрицательными атомами (например, кислород или азот). Эти связи могут влиять на структуру и свойства многих молекул.
Существует еще одно важное свойство атома водорода, которое проявляется в научных поле, называемом спином. Это собственный момент электрона, который может быть либо положительным, либо отрицательным. Эффект спина используется в ядерных реакторах и магнитных резонансах, которые имеют применение в медицинской диагностике.