Менделеевтің периодтық жүйесінде 1-ші орында Әлемдегі ең көп таралған элемент – сутегі. Оның таралуы пайызбен есептегенде 75%-ға жақындайды. Оның ең аз мөлшері атмосфераның қабаттарында байқалады - 0,0001%. Жер қыртысында массаның 1% газы бар. Оның ең көп мөлшері суда байқалады: 12%. Біздің планетада бұл ең көп таралған үшінші химиялық элемент.
Элемент сипаттамасы
Формуласы H-H немесе H2 болатын сутегі молекуласы физикалық және химиялық қасиеттерге ие.
Сутегі – түсі де, иісі де жоқ газ. Сутектің кестеде 1-ші орында орналасуы әртүрлі жағдайларда бұл элементтің металл немесе газ түрінде көрінуі мүмкін екеніне байланысты. Оның сыртқы орбиталында 1 электрон бар, оны сутегі бере алады (металлдық қасиеттері) немесе тағы біреуін қабылдай алады (газ қасиеттері).
Сутегі молекуласының диаметрі 27 нм.
Сутегі атомының диаметрі 1А, радиусы 0,41 А.
Сипаттар
Физикалық келесілерді қамтиды:
- Қайнау температурасы– 256oS.
- Балу температурасы -259,2oC.
- Ауа салмағы (D) - 0,069.
- Сутегі суда нашар ериді.
Химиялық қасиеттері:
- Молекула бөлшектері арасындағы полярсыз байланыстың энергиясы 436 кДж/моль.
- Термиялық диссоциация температурасы 2000oC.
- Әрекет етеді:
- галогендер;
- оттегі;
- сұр;
- азот;
- азот оксиді;
- активті металдар.
Табиғатта сутегі табиғи түрде де, изотоптар түрінде де кездеседі: протий, дейтерий және тритий.
Молекуланың құрылымы
Элемент молекуласы қарапайым құрылымға ие. Сутегі молекуласының құрамы екі атомнан тұрады, олар жақындағанда ковалентті полярлы емес байланыс түзеді, сонымен қатар бір электрон жұбы. Бір атомның құрылымы: 1 оң зарядты ядро, оның айналасында 1 теріс зарядты электрон қозғалады. Бұл электрон 1s орбиталында орналасқан.
H - 1e=H+ бұл сутегі ионы оң.
Бұл өрнек сутегінің периодтық жүйедегі 1-топ элементтеріне ұқсас параметрлері бар екенін көрсетеді, олар сыртқы орбитадағы жалғыз электронын беретін сілтілі металдар (литий, натрий, калий).
H + 1e=H– теріс сутегі ионы.
Бұл теңдеу сутегінің газ болып табылатын және жетіспейтін электрондарды қабылдауға қабілетті 7-топтағы ұқсас элементтерге қатысты екенін көрсетеді.оның сыртқы электрондық деңгейіне. Бұл газдарға мыналар жатады: фтор, хлор, бром, т.б.
Сутегі молекуласының құрамы төменде графикалық түрде берілген.
Сутегі атомдары арасындағы қашықтық r=0,74 А, ал орбиталық радиустардың қосындысы 1,06 А. Бұл электрон бұлттарының қабаттасу тереңдігіне және күшті, тұрақты сутегі байланысына әсер етеді.
Сутегі атомы табиғаттағы ең қарапайым атом. Атомдық протонның өлшемі 10,5 А, ал бір атомның диаметрі 0,1 нм.
Изотоптардың молекулалары ерекше құрылымға ие. Протийдің атом ядросы тек бір протоннан тұрады. Изотоп белгіленеді: 1Н.
Ядролық құрылым протон мен нейтрон (2H) кешеніне ұқсайды.
3Н - тритий - атомдық құрылымында 1 протон және екі нейтрон бар ядродан тұрады.
Масса
Ғылымда сутегі молекуласының массасын есептейтін формулалар бар. Элементке қатысты молекулалық және атомдық массаларды анықтаңыз.
Сутегі молекуласының молярлық массасы жалпы формула бойынша есептеледі:
M=m / n, мұндағы m - заттың массасы, n - оның мөлшері.
Атомның массасы 1,008 аму. Демек, молекуланың салыстырмалы массасы да 1,008-ге тең болады. Сутегі молекуласы екі атомнан тұратындықтан, салыстырмалы атомдық массасы 2,016 a.u. м. Сутегі молекуласының массасы бір мольге грамммен (г/моль) көрсетіледі.
Мәнітабиғат
Табиғаттағы сутекті оттегімен қосылып түзетін ең маңызды зат – су. Су - тіршілік көзі, сондықтан сутегі маңызды элемент.
Ағзаның ортасын құрайтын 100% химиялық элементтердің 1/10 бөлігі немесе 10% сутегі. Судан басқа, ол сутегі байланысының арқасында мүмкін болатын төрттік ақуыз құрылымын сақтай алады.
Нуклеин қышқылының комплементарлылық принципі сутегі молекуласының әрекетімен де жүреді. Өсімдік жасушасында Н фотосинтез, биосинтез процесіне және мембраналық каналдар арқылы энергияны тасымалдауға қатысады.
Қолданба
Химия өнеркәсібінде сутегі кеңінен қолданылады. Ол пластмасса бұйымдарын өндіруде, сабын жасауда, сондай-ақ аммиак пен ментол өндірісінде қосылады.
Тағам өнеркәсібі: тамақ өндірісінде сутегі E949 тағамдық қоспасы ретінде қосылады. Мұндай компонентті маргариннің, өсімдік майларының қаптамасынан көруге болады. Е949 қоспасын Ресей Федерациясының тамақ өнеркәсібі рұқсат етеді.
Сутегі бір кездері аэронавтика өнеркәсібінде де қолданылған, өйткені зат ауадан жеңіл. Сонымен, өткен ғасырдың 30-жылдарында әуе шарлары мен дирижабльдер газдың бұл түрімен толтырылған. Арзандығы мен пайдаланудың қарапайымдылығына қарамастан, сутегі көп ұзамай толтырғыш ретінде тасталды, өйткені ұшақтардың жарылыстары жиілей түсті.
Қазіргі таңда газ ретінде пайдаланыладығарыш өнеркәсібінде қолданылатын отын. Дегенмен, оны жеңіл және жүк көліктерінің қозғалтқыштарының жұмысы үшін пайдалану әдістері қарастырылуда, себебі элемент жану кезінде атмосфераға зиянды қоспалар шығармайды, сондықтан экологиялық таза.
Сутегі изотоптары көптеген дәрілік заттардың ажырамас бөлігі болып табылады. Дейтерий фармакологиялық зерттеулерде препараттың ағзадағы әрекеті мен әсерін анықтау үшін қолданылады. Тритий радиодиагностикада ферменттер алмасуының биохимиялық реакцияларын анықтайтын элемент ретінде қолданылады. Сутегі - дезинфекциялаушы зат болып табылатын пероксидтің бөлігі.
