Hiđro

Hydro (bắt nguồn từ từ tiếng Pháp Hydrogène /idʁɔʒɛn/),[8] còn được viết là hi-đrô,[8] cũng còn được gọi là hít-rô,[8] 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 đvC. 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 u. 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 tửhóa 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 axit 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 hydrua 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 axit 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 axit sang các bazơ (phản ứng axit-bazơ). Trong dung dịch nước H+ (do chính nước hoặc một loại axit 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 axit-bazơ.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.

Hiđro

Trạng thái vật chất Chất khí
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
Nhiệt bay hơi (H2) 0,904 kJ·mol−1
mỗi lớp 1
Tên, ký hiệu Hydro, H
Cấu hình electron 1s1
Màu sắc Không màu
Bán kính liên kết cộng hóa trị 31±5 pm
Điểm tới hạn 32,97 K, 1,293 MPa
Trạng thái ôxy hóa 1, -1 ​lưỡng tính
Vận tốc âm thanh (Khí, 27 °C) 1310 m·s−1
Nhiệt dung (H2) 28,836 J·mol−1·K−1
Phát hiện Henry Cavendish[5][6] (1766)
Số đăng ký CAS 1333-74-0
Nhiệt lượng nóng chảy (H2) 0,117 kJ·mol−1
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 1312,0 kJ·mol−1
Độ dẫn nhiệt 0,1805 W·m−1·K−1
Điểm ba trạng thái 13.8033 K, ​7,042 kPa
Hình dạng Khí không màu, sẽ phát sáng với ánh sáng tím khi chuyển sang thể plasma
Bán kính van der Waals 120 pm
Tính chất từ Nghịch từ[4]
Độ âm điện 2,20 (Thang Pauling)
Nhiệt độ nóng chảy 14,01 K ​(-259,14 °C, ​-434,45 °F)
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar) 1,00794(7)[1] (1.00784–1.00811)[2]
Phân loại   phi kim
Số nguyên tử (Z) 1
isoNAChu kỳ bán rãDMDE (MeV)DP
isoNAChu kỳ bán rãDMDE (MeV)DP
1H99.9885%1H là bền cóp 0 neutrons
2H0.0115%2H là bền cóp 1 neutron
3Hvết12.32 yβ−0.018613He
Đặt tên chính bởi by Antoine Lavoisier[7] (1783)
Mật độ 0,08988 g/L (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Chu kỳ Chu kỳ 1
Nhóm, phân lớp 1s
Nhiệt độ sôi 20,28 K ​(-252,87 °C, ​-423,17 °F)
Cấu trúc tinh thể Lục phương