Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 18. Хімічний елемент водень

Хімія — це наука про речовини. Основні речовини, які досліджують хіміки, називають хімічними елементами.

Хімічний елемент — речовина, яка складається з одного типу атомів. Елементи є будівельними блоками для всієї решти матерії у світі. Приклади елементів — залізо, кисень, водень, золото та гелій.

Кожен елемент складається з крихітних частинок, які називаються атомами. У хімічних реакціях беруть участь атоми або групи атомів. Коли два або більше атомів об’єднуються, вони утворюють молекулу.

Кожен елемент має певні властивості. Коли елементи поєднуються, вони утворюють нову речовину зі своїми властивостями. Утворену таким чином речовину називають сполукою. Існує 118 елементів, з них лише 94 вважаються природними на Землі, а вчені створили більше 20 додаткових елементів. Але є мільйони сполук.

Сполука — речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів.

Всі хімічні елементи упорядковані у періодичній системі Менделєєва (мал. 104).

Мал. 104. Періодична таблиця хімічних елементів

Періодична таблиця — це спосіб систематизації елементів. Елементи занесені в таблицю відповідно до будови їхніх атомів. Елементи вибудовуються в цикли або періоди. Зліва направо елементи розташовані в ряди відповідно до їх атомного номера. Зверху вниз елементи розподілені на стовпці, є 8 стовпців або груп. Хімічні елементи в стовпцях мають подібні властивості.

Це групування подібних елементів допомагає хімікам при роботі з елементами. Вони можуть зрозуміти та передбачити, як елемент може відреагувати або поводитися в певній ситуації.

Кожен елемент має власну назву та абревіатуру в періодичній системі. Деякі абревіатури легко запам’ятати, наприклад, Н для водню. Деякі з них трохи складніші, наприклад, Fe для заліза або Au для золота. Слово «Au» для золота походить від латинського слова «aurum», що означає золото.

Періодична таблиця була запропонована російським хіміком Дмитром Менделєєвим ще у 1869 році.

Під першим номером в періодичній таблиці хімічних елементів знаходиться водень або гідроген (знайдіть його за малюнком 104). У перекладі з латинської гідроген — той, що народжує воду.

Сам по собі водень — це газ, який не має кольору, запаху чи смаку. Це дуже простий елемент, оскільки його атом має лише один протон у своєму ядрі. Кожен елемент можна розбити на атоми, і атоми кожного елемента мають певну кількість частинок, які називаються протонами, у своєму ядрі або центрі.

Гідроген — найпростіший з хімічних елементів. Це також найпоширеніший елемент у Всесвіті. Вчені використовують символи для позначення хімічних елементів. Символ водню — Н (мал. 105).

Фізичні властивості водню:

• 1) Водень Н — безбарвний газ, не має запаху, смаку.
• 2) Молекула Н₂ має невеликі розміри, малу масу і значну рухомість. Саме тому водень має низькі температури кипіння і плавлення.
• 3) Водень — найлегший з усіх газів та малорозчинний у воді (2 об’єми у 100 об’ємах води), краще — в органічних розчинниках і добре розчинний в багатьох металах.

Мал. 105. Символ водню

Найпоширенішим місцем знаходження водню на землі є вода. Кожна молекула води (Н₂О) містить два атоми водню (мал. 106). Водень також міститься в багатьох сполуках по всій Землі. Це також один із газів, що утворюють атмосферу Землі. Він є в тканинах усіх рослин і тварин, а також у нафті. Водень також міститься в більшості зірок, включаючи Сонце.

Мал. 106. Будова молекули води

В атмосфері Землі дуже мало вільного водню, тому що він настільки легкий, що з часом зникає у космосі. Вільний водень на Землі знаходиться лише глибоко під землею. Водень міститься в основному в зірках і газових планетах-гігантах (мал. 107). Сонце в основному складається з водню. У глибині зірок тиск настільки високий, що атоми водню перетворюються на атоми гелію. Це перетворення називається термоядерним синтезом, і під час нього виділяються тепло та енергія, які ми бачимо як сонячне світло.

Мал. 107. Де зустрічається водень (Сонце, зірки, вугілля, нафта)

Водень входить до складу багатьох речей, тому що він добре поєднується з іншими елементами, зокрема з вуглецем. Наприклад, водень входить до складу вугілля, нафти, природного газу, глини, а також всієї біосфери — рослин та тварин.

Водень — дуже корисний елемент. Його використовують для виробництва аміаку для добрив, очищення металів від домішок, для виготовлення штучних матеріалів, таких як пластик.

Мал. 108. Застосування водню

Водень також використовується в процесі перетворення рослинної олії на тверді жири для виготовлення маргарину та кулінарних жирів (мал. 108).

Вчені також навчилися використовувати атоми водню для виробництва енергії. Вони дізналися, що коли атоми водню під великим тиском з’єднуються, вони вивільняють велику кількість енергії. Цю властивість водню використовують для виробництва електроенергії.

Водень також використовується як ракетне паливо, де рідкий водень поєднується з рідким киснем для створення потужного вибуху. Вчені сподіваються, що колись водень можна буде використовувати як чисту альтернативу бензину.

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. ХІМІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ ВОДЕНЬ

Хімічний елемент — речовина, яка складається з одного типу атомів.

Сполука — речовина, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів.

Періодична таблиця — це спосіб переліку елементів.

Хімічний елемент водень позначається символом Н.

Водень — це газ, який не має кольору, запаху чи смаку.

В чистому вигляді на Землі майже не зустрічається але входить до складу багатьох речовин. Наприклад: вода, вугілля, нафта, природний газ.

Використання: для виготовлення аміаку для добрив, очищення металів від домішок, виготовлення рослинних жирів, виробництва електроенергії, ракетне паливо тощо.

Подумай та дай відповідь

• 1. Що вивчає наука хімія?
• 2. Що таке хімічний елемент?
• 3. Продовжте речення: Речовина складається з молекул, молекули з _________, атоми з _________.
• 4. Як називають речовину, молекули якої складаються з атомів двох або більше різних хімічних елементів?
• 5. Що таке періодична система хімічних елементів?
• 6. Як в таблиці хімічних елементів позначений водень?
• 7. Опишіть фізичні властивості водню.
• 8. Де зустрічається водень?
• 9. Наведіть приклади використання водню.

Цікаві факти про Періодичну таблицю

Вуглець унікальний тим, що, як відомо, він утворює до 10 мільйонів різних сполук. Вуглець важливий для існування життя.

Францій — найрідкісніший елемент на Землі. Ймовірно, на Землі в будь-який момент часу його не більше ніж кілька унцій.

Єдина літера, якої немає в періодичній системі, — це буква J.

Країна Аргентина названа на честь елемента срібло (символ Ад), що на латині означає argentum.

Хоча на Землі є гелій, його вперше виявили під час спостереження за Сонцем.