Водород (H)
НеметаллГаз
Стандартная относительная атомная масса
1,008 u [1,00784, 1,00811]Электронная конфигурация
1s1Температура плавления
-259,193 °CТемпература кипения
-252,781 °CПлотность
0,08988 kg/m³Степени окисления
−1, +1Электроотрицательность (по Полингу)
2,2Энергия ионизации (1-я)
13,598435 eVГод открытия
1766Атомный радиус
25 pmПодробные сведения
Самый легкий химический элемент, водород, расположен над щелочными металлами, но при обычных условиях является неметаллом. Его единственный протон и один электрон делают его простейшим атомом и отправной точкой для значительной части химии. На Земле он обычно связан в воде и органическом веществе, тогда как в промышленности используется как химическое сырье, восстановитель, топливо и носитель энергии.
Бесцветный, без запаха газообразный химический элемент. Легчайший и наиболее распространённый элемент во Вселенной. Содержится в воде и во всех органических соединениях. Химически реагирует с большинством элементов. Открыт Генри Кавендишем в 1776 году.
Название происходит от греческих hydro, означающего «вода», и genes, «образующий», поскольку он при горении в воздухе образует воду. Водород был открыт английским физиком Генри Кавендишем в 1766 году.
Ученые производили водород в течение многих лет до того, как его признали элементом. Письменные источники указывают, что Роберт Бойль получал водород уже в 1671 году, экспериментируя с железом и кислотами. Водород был впервые признан отдельным элементом Генри Кавендишем в 1766 году. Состоящий из одного протона и одного электрона, водород является простейшим и самым распространенным элементом во Вселенной. Оценивается, что 90% видимой Вселенной состоит из водорода.
Водород — это сырьевой топливный материал, который большинство звезд «сжигают» для получения энергии. Тот же процесс, известный как термоядерный синтез, изучается как возможный источник энергии для использования на Земле. Ожидается, что запасов водорода на Солнце хватит еще на 5 миллиардов лет.
От греческого слова hydro (вода) и genes (образующий). Водород был признан отдельным веществом Генри Кавендишем в 1776 году. Схема простого атома водорода.
Водород — самый распространенный из всех элементов во Вселенной. Более тяжелые элементы первоначально были образованы из атомов водорода или из других элементов, которые первоначально были образованы из атомов водорода.
Чистый водород при комнатной температуре представляет собой бесцветный, без запаха и вкуса газ. Он не имеет блеска или видимой текстуры и значительно менее плотен, чем воздух. Жидкий водород также бесцветен и образуется только при очень низких температурах, близких к −253 °C, при нормальном давлении.
Большая часть водорода используется в химической промышленности, а не сжигается как топливо. Он необходим для производства аммиака по процессу Габера — Боша, нефтепереработки, производства метанола и гидрирования масел и других химических веществ. Он также используется в топливных элементах, ракетных топливах, обработке металлов, защитных атмосферах и лабораторной работе. В повседневной жизни водород встречается главным образом через воду, топлива, пластмассы, пищевые продукты и органические молекулы.
Водород — коммерчески важный элемент. Большие количества водорода соединяют с азотом из воздуха для получения аммиака (NH3) посредством процесса, называемого процессом Габера. Водород также добавляют к жирам и маслам, таким как арахисовое масло, посредством процесса, называемого гидрогенизацией. Жидкий водород используется при изучении сверхпроводников и, в сочетании с жидким кислородом, является отличным ракетным топливом.
Водород соединяется с другими элементами, образуя многочисленные соединения. Некоторые из наиболее распространенных: вода (H2O), аммиак (NH3), метан (CH4), столовый сахар (C12H22O11), перекись водорода (H2O2) и соляная кислота (HCl).
Водород имеет три распространенных изотопа. Простейший изотоп, называемый протием, — это обычный водород. Второй, стабильный изотоп, называемый дейтерием, был открыт в 1932 году. Третий изотоп, тритий, был открыт в 1934 году.
Большие количества водорода требуются в промышленности для фиксации азота с использованием процесса получения аммиака Габера и для гидрогенизации жиров и масел. Он также используется в больших количествах при производстве метанола, в гидродеалкилировании, гидрокрекинге и гидродесульфуризации. Другие области применения включают ракетное топливо, сварку, производство соляной кислоты, восстановление металлических руд и наполнение баллонов.
Подъемная сила 1 кубического фута газообразного водорода составляет около 0,07 lb при °C, давлении 760 mm.
Топливный элемент на водороде — развивающаяся технология, которая позволит получать большие количества электрической энергии с использованием источника газообразного водорода.
Рассматривается создание экономики, полностью основанной на водороде, получаемом с использованием солнечной и ядерной энергии. Общественное принятие, высокие капитальные вложения и высокая стоимость водорода по сравнению с современными видами топлива — лишь некоторые из проблем, стоящих перед такой экономикой. Расположенные в удаленных регионах электростанции будут электролизовать морскую воду; произведенный водород будет по трубопроводам поступать в отдаленные города. Беззагрязняющий водород мог бы заменить природный газ, бензин и т. д. и мог бы служить восстановителем в металлургии, химической переработке, нефтепереработке и т. д. Его также можно было бы использовать для превращения отходов в метан и этилен.
Изотопы в науках о Земле/планетах
Молекулы, атомы и ионы стабильных изотопов водорода обладают несколько различающимися физическими и химическими свойствами и обычно фракционируются в ходе физических, химических и биологических процессов, что приводит к вариациям изотопных распространённостей и атомных масс (Fig. IUPAC.1.1). Водород имеет наибольшую относительную разность масс среди своих изотопов и, следовательно, демонстрирует наибольшую вариацию изотопного состава среди всех элементов, не имеющих радиоактивных или радиогенных изотопов. Диапазоны стабильного изотопного состава природных водородсодержащих материалов показаны на Fig. IUPAC.1.1. Эти вариации позволяют использовать изотопы водорода в качестве трассеров в экологических исследованиях [13] M. W. Wieser, T. B. Coplen. Pure Appl Chem.83, 359 (2011)..
Основное применение стабильных изотопов водорода — в изотопной гидрологии. Хотя формирование стабильного изотопного состава водорода и кислорода в осадках начинается с испарения воды из океанов, их локальная и глобальная взаимосвязь возникает главным образом вследствие равновесного изотопного фракционирования более тяжёлых (2H и 18O) и более лёгких (1H и 16O) изотопов водорода и кислорода при конденсации, когда тропосферная масса водяного пара следует по траектории к более высоким широтам и над континентами [14] W. Dansgaard. Tellus16, 436 (1964)., [15] I. D. Clark, P. Fritz. Environmental Isotopes in Hydrogeology, p. 328, Lewis Publishers, New York (1997).. В результате изотопный состав водорода в осадках, реках и водопроводной воде изменяется в зависимости от высоты, сезона и расстояния от границы океан–континент. На рисунке 4.1.2 показано изменение атомной массы водорода в воде рек по территории США. Эти вариации изотопного состава водорода в природных водах часто рассматривают совместно со стабильным изотопным составом кислорода; они использовались для определения происхождения проб воды и для изучения взаимодействия между подземными и поверхностными водами (например, озёрами, ручьями и реками) [16] C. Kendall, T. B. Coplen. Hydrol. Processes.15, 1363 (2011)..
Изотопы в судебной науке и антропологии
Измерения относительной распространённости 2H используются для определения мест размножения многих видов мигрирующих певчих птиц. Эти виды певчих птиц выращивают перья только до миграции и делают это на местах размножения или вблизи них. Поэтому изотопный состав перьев птицы коррелирует с изотопным составом осадков в период роста [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [19] K. A. Hobson. Oecologia120, 314 (1999)., [20] K. A. Hobson, L. I. Wassenaar. Oecologia.109, 142 (1996)..
Измерения относительной распространённости 2H в образцах человеческих волос, собранных на археологических объектах, используются для определения географического региона, в котором жил человек, на основе изотопного состава водорода воды, которую он употреблял. Это возможно потому, что волосы сохраняют ежедневную запись изотопного состава водорода потребляемой воды, который коррелирует с местной метеорной водой [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [21] T. B. Coplen, H. Qi. Forensic Sci. Int.266, 222 (2016)..
Изотопы в геохронологии
3H (тритий) с периодом полураспада 12.31 года распадается до 3He. Относительные вариации отношений n(3He)/n(3H) могут интерпретироваться как прошедшее время для целей датирования. Возраст подземного питания водоносных горизонтов (движение воды вниз от поверхности), куда большие количества 3H были внесены осадками после периодов термоядерных испытаний, определяется по прошедшему времени с момента, когда водная масса стала изолированной от атмосферы, в интервале от середины 1950-х годов до настоящего времени [15] I. D. Clark, P. Fritz. Environmental Isotopes in Hydrogeology, p. 328, Lewis Publishers, New York (1997)..
Изотопы в промышленности
3H используется в самосветящихся знаках аварийного выхода в самолётах и коммерческих зданиях. Он содержится в светящихся циферблатах, шкалах приборов, наручных часах и светящихся красках [22] United States Nuclear Regulatory Commission. NRC: Fact Sheet on Tritium Exit Signs, (2013), November 12; http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/fact-sheets/fs-tritium.html.. 2H в форме тяжёлой воды используется в ядерных реакторах CANDU (CANada Deuterium Uranium) в качестве замедлителя и теплоносителя [23] CANDU Owners Group Inc. CANDU Reactors, CANDU Owners Group Inc (2013), July 30; http://www.candu.org/candu_reactors.html..
Изотопы в медицине
2H используется для изотопного мечения лекарственных средств и питательных веществ с целью отслеживания их поглощения и метаболизма в организме человека [24] S. P. O’Grady, A. R. Wende, C. H. Remien, L. O. Valenzuela, L. E. Enright, L. A. Chesson, E. D. Abel, T. E. Cerling, J. R. Ehleringer. PLoS One5, e11699 (2010). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011699., [25] M. van Lieshout, C. E. West, R. B. van Breemen. Am. J. Clin. Nutr.77, 12 (2003).. 2H в форме тяжёлой воды используется для изучения метаболизма человека. Например, 2H используется в сочетании с 18O (двойная меченая вода) для измерения энергозатрат [26] D. A. Schoeller, E. Ravussin, Y. Schutz, K. J. Acheson, P. Baertschi, E. Jequier. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol.250, R823 (1986)..
Вода (H₂O) — самое известное соединение водорода и основной резервуар водорода на поверхности Земли. Метан (CH₄) — важное топливо и углеродное сырьё. Аммиак (NH₃) имеет центральное значение для удобрений и химии азота. Хлороводород (HCl) в воде образует соляную кислоту. Пероксид водорода (H₂O₂) используется как окислитель и дезинфицирующее средство. Гидриды металлов запасают или переносят водород в некоторых химических и технических системах.
Although pure hydrogen is a gas, we find very little of it in our atmosphere. Hydrogen gas is so light that, uncombined, hydrogen will gain enough velocity from collisions with other gases that they will quickly be ejected from the atmosphere. On earth, hydrogen occurs chiefly in combination with oxygen in water, but it is also present in organic matter such as living plants, petroleum, coal, etc. It is present as the free element in the atmosphere, but only less than 1 ppm by volume. The lightest of all gases, hydrogen combines with other elements sometimes explosively to form compounds.
Quite apart from isotopes, it has been shown that under ordinary conditions hydrogen gas is a mixture of two kinds of molecules, known as ortho- and para-hydrogen, which differ from one another by the spins of their electrons and nuclei.
Normal hydrogen at room temperature contains 25% of the para form and 75% of the ortho form. The ortho form cannot be prepared in the pure state. Since the two forms differ in energy, the physical properties also differ. The melting and boiling points of parahydrogen are about 0.1°C lower than those of normal hydrogen.
See more information at the Hydrogen compound page.
Водород не токсичен и не радиоактивен, но он чрезвычайно огнеопасен. Смеси с воздухом воспламеняются в широком диапазоне концентраций, а пламя при дневном свете может быть почти невидимым. Утечки быстро рассеиваются вверх, но могут накапливаться под потолками или в замкнутых пространствах. Сжатый и жидкий водород добавляют опасности, связанные с давлением, криогенными температурами и охрупчиванием. В плохо вентилируемых зонах возможно вытеснение кислорода.
Свободный водород естественно присутствует в небольших количествах вследствие геологических реакций, биологической активности и атмосферной химии, но он не сохраняется долго вблизи поверхности. Известно, что он не биоаккумулируется. Экологические эффекты сильно зависят от способа его образования: паровой риформинг метана сопровождается выбросом диоксида углерода, если он не улавливается, тогда как электролиз зависит от источника электроэнергии. Утечки водорода могут косвенно влиять на атмосферную химию.
Водород производят в больших масштабах, главным образом из природного газа путем паровой конверсии метана и в некоторых регионах из углефикации угля; электролиз имеет меньшую долю, но растет там, где доступна низкоуглеродная электроэнергия. Основной спрос связан с аммиаком, нефтепереработкой, метанолом и новыми применениями в топливных элементах и синтетическом топливе. Затраты зависят от цен на энергию, углеродной политики, стоимости электролизеров, транспортировки, хранения и требований к чистоте. Поскольку водород трудно сжижать и он обладает низкой объемной плотностью энергии, инфраструктура часто формирует рынки не меньше, чем само производство. Переработка ограничена, но промышленные отвальные газы иногда извлекают и очищают.
Оценивается, что водород составляет более 90% всех атомов — три четверти массы Вселенной! Этот элемент содержится в звёздах и играет важную роль в обеспечении энергией Вселенной посредством как протон-протонной реакции, так и углеродно-азотного цикла. Процессы звездного термоядерного синтеза водорода высвобождают огромные количества энергии, объединяя атомы водорода с образованием гелия.
Производство водорода только в США составляет около 3 миллиардов кубических футов в год. Водород получают путём
▸ действия пара на нагретый углерод,
▸ разложения некоторых углеводородов при нагревании,
▸ реакции гидроксида натрия или калия на алюминий,
▸ электролиза воды, или
▸ вытеснения из кислот некоторыми металлами.
Жидкий водород важен в криогеники и в изучении сверхпроводимости, поскольку его температура плавления лишь на 20 градусов выше абсолютного нуля.
Тритий легко образуется в ядерных реакторах и используется в производстве водородной бомбы.
Водород является основным компонентом Юпитера и других планет-газовых гигантов. На некоторой глубине во внутренней части планеты давление настолько велико, что твёрдый молекулярный водород превращается в твёрдый металлический водород.
В 1973 году группа российских экспериментаторов, возможно, получила металлический водород при давлении 2,8 Mbar. При переходе плотность изменилась с 1,08 до 1,3 g/cm3. Ранее, в 1972 году, в Ливерморе, Калифорния, другая группа также сообщила о сходном эксперименте, в котором они наблюдали точку давление–объём, центрированную при 2 Mbar. Прогнозы указывают, что металлический водород может быть метастабильным; другие предсказали, что он будет сверхпроводником при комнатной температуре.
Большая часть водорода образовалась в первые минуты после Большого взрыва, когда протоны позже соединились с электронами, образовав нейтральные атомы. Это самый распространенный элемент во Вселенной и основное топливо звезд, где термоядерный синтез превращает водород в гелий. Водород доминирует в газовых гигантах, межзвездных облаках и значительной части исходного вещества, из которого формируются новые звезды и планетные системы.
- Атом водорода в своём наиболее распространённом изотопе, протии, не имеет нейтрона.
- Жидкий водород — одна из самых холодных промышленных жидкостей, находящихся в регулярном использовании.
- Водород настолько лёгок, что земная гравитация не может удерживать его в больших количествах в геологические сроки.
- Солнце каждую секунду потребляет сотни миллионов тонн водорода в процессе термоядерного синтеза.
- Водород может вести себя как металл только при экстремальных давлениях; это состояние изучается в гигантских планетах и в лабораториях высокого давления.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 25 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Ковалентный радиус
- 31 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 120 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Плотность
- 0,08988 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Молярный объём
- 22,4 L/mol
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Газ Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- -259,193 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- -252,781 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 0,181 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 14,304 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 28,836 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Гексагональная плотноупакованная Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Полингу)
- 2,2 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 2,3
- Сродство к электрону
- 0,75419 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 13,598435 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- −1, +1 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 1 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- 1s1
Термодинамические свойства
- Тройная точка (температура)
- -259,193 °C
- Тройная точка (давление)
- 7210 Pa
- Критическая точка (температура)
- -240,005 °C
- Критическая точка (давление)
- 1,297e+6 Pa
- Теплота плавления
- 0,00121262 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 0,00936933 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота атомизации
- 2,259398 eV
- Энтальпия атомизации
- 2,259398 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 1 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 0 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 7 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 2 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Наиболее стабильный изотоп
- H-1
- Год открытия
- 1766
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 1400 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 1,08 × 105 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 375 pm
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 1 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 1333-74-0 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 2S1/2
- InChI
- InChI=1S/H
- Ключ InChI
- YZCKVEUIGOORGS-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
H: 1s¹1s¹1s¹Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 1 Стабильный | 1,007825031898 ± 0,000000000014 | 99,9885% | Стабильный |
| 2 Стабильный | 2,014101777844 ± 0,000000000015 | 0,0115% | Стабильный |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 277,8 °C выше температуры кипения (-252,781 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Плотность
При стандартных условиях
Оценка по уравнению идеального газа при текущей T
Расширенные данные
Атомные спектры
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| D I Изотоп | 0 | 364 | 161 | 341 |
| H I | 0 | 568 | 441 | 535 |
| T I Изотоп | 0 | 11 | 11 | 11 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| D I Изотоп | 0 | 78 |
| H I | 0 | 106 |
| T I Изотоп | 0 | 10 |
Соединения
Изотопы (2)
The ordinary isotope of hydrogen, H, is known as Protium, the other two isotopes are Deuterium (a proton and a neutron) and Tritium (a protron and two neutrons). Hydrogen is the only element whose isotopes have been given different names. Deuterium and Tritium are both used as fuel in nuclear fusion reactors. One atom of Deuterium is found in about 6000 ordinary hydrogen atoms.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 Стабильный | 1,007825031898 ± 0,000000000014 | 99,9885% ± 0,0070% | Стабильный | stable | |
| 2 Стабильный | 2,014101777844 ± 0,000000000015 | 0,0115% ± 0,0070% | Стабильный | stable |
Спектральные линии
| Длина волны (нм) | Интенсивность | Степень ионизации | Тип | Переход | Точность | Источник | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 383.5355892 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 9d 2D | Измеренная | NIST | |
| 383.5356424 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 9s 2S | Измеренная | NIST | |
| 383.53587 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 383.5361082 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 9p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 383.5361616 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 9s 2S | Измеренная | NIST | |
| 383.5361673 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 9p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 383.53839 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 383.53909 нм | 30000 | H I | emission | 2 → 9 | Измеренная | NIST | |
| 383.5409535 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 9d 2D | Измеренная | NIST | |
| 383.54096 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 383.5409732 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 9d 2D | Измеренная | NIST | |
| 383.5410263 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 9s 2S | Измеренная | NIST | |
| 388.9019815 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 8d 2D | Измеренная | NIST | |
| 388.9020595 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 8s 2S | Измеренная | NIST | |
| 388.90227 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 388.9024865 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 8d 2D | Измеренная | NIST | |
| 388.9025152 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 8p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 388.9025154 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 8d 2D | Измеренная | NIST | |
| 388.9025933 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 8s 2S | Измеренная | NIST | |
| 388.9026017 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 8p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 388.90486 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 388.90557 нм | 70000 | H I | emission | 2 → 8 | Измеренная | NIST | |
| 388.9074883 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 8d 2D | Измеренная | NIST | |
| 388.90749 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 388.9075172 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 8d 2D | Измеренная | NIST | |
| 388.9075951 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 8s 2S | Измеренная | NIST | |
| 397.0041763 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 7d 2D | Измеренная | NIST | |
| 397.0042976 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 7s 2S | Измеренная | NIST | |
| 397.00448 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 397.0047325 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 7p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 397.0048539 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 7s 2S | Измеренная | NIST | |
| 397.004867 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 7p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 397.00719 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 397.00788 нм | 30000 | H I | emission | 2 → 7 | Измеренная | NIST | |
| 397.0099002 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 7d 2D | Измеренная | NIST | |
| 397.00991 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 397.009945 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 7d 2D | Измеренная | NIST | |
| 397.0100663 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 7s 2S | Измеренная | NIST | |
| 410.1702284 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 410.1704339 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 6s 2S | Измеренная | NIST | |
| 410.17056 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 410.1707462 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 410.1708218 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 6p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 410.1710277 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 6s 2S | Измеренная | NIST | |
| 410.1710499 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 6p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 410.17346 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 410.17415 нм | 70000 | H I | emission | 2 → 6 | Измеренная | NIST | |
| 410.17631 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 410.17632 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 410.176386 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 410.1765915 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 6s 2S | Измеренная | NIST | |
| 434.0426937 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 5d 2D | Измеренная | NIST | |
| 434.04309 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 434.0430904 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 5s 2S | Измеренная | NIST | |
| 434.0433568 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 5p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 434.0437554 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 5s 2S | Измеренная | NIST | |
| 434.0437982 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 5p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 434.04634 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 434.0471 нм | 90000 | H I | emission | 2 → 5 | Измеренная | NIST | |
| 434.0494419 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 5d 2D | Измеренная | NIST | |
| 434.04947 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 434.0495889 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 5d 2D | Измеренная | NIST | |
| 434.0499857 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 5s 2S | Измеренная | NIST | |
| 486.1278624 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 486.1283363 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 486.12841 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 486.1286949 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 4p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 486.128837 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 4s 2S | Измеренная | NIST | |
| 486.1296711 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 4s 2S | Измеренная | NIST | |
| 486.1297761 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 4p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 486.1325 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 486.1333 нм | 180000 | H I | emission | 2 → 4 | Измеренная | NIST | |
| 486.1361516 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 486.13622 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 486.1365118 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 486.1374864 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 4s 2S | Измеренная | NIST | |
| 656.27097 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 3d 2D | Измеренная | NIST | |
| 656.2714 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.2722 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.272483 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 3p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 656.275181 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 3s 2S | Измеренная | NIST | |
| 656.276701 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 3s 2S | Измеренная | NIST | |
| 656.277 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.277153 нм | Нет данных | H I | emission | 2s 2S → 3p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 656.2795 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.2819 нм | 500000 | H I | emission | 2 → 3 | Измеренная | NIST | |
| 656.285177 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 3d 2D | Измеренная | NIST | |
| 656.28533 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.2854 нм | Нет данных | H I | emission | Нет данных | Измеренная | NIST | |
| 656.286734 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 3d 2D | Измеренная | NIST | |
| 656.290944 нм | Нет данных | H I | emission | 2p 2P* → 3s 2S | Измеренная | NIST |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 32 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Bondi
- 120 pm
- Alvarez
- 120 pm
- UFF
- 288,6 pm
- MM3
- 162 pm
- Dreiding
- 319,5 pm
- Rowland–Taylor
- 110 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 154 pm
- Металлический радиус (КЧ 12)
- 78 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 105
- Pettifor
- 103
- Glawe
- 103
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 5
- Gunnarsson–Lundqvist
- 6
- Robles–Bartolotti
- 5
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 4,5071 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 0 a.u.
- C₆
- 6,499 Ha·Bohr6
- C₆ (Gould–Bučko)
- 6,51 Ha·Bohr6
Параметры Мидемы
- Молярный объём по Мидеме
- 1,7 cm3/mol
- Электронная плотность по Мидеме
- 3
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 13,96 K |
| Температура кипения | 20,37 K |
| Критическая точка (температура) | 33,15 K |
| Критическая точка (давление) | 1,3 MPa |
| Тройная точка (температура) | 13,96 K |
| Тройная точка (давление) | 7,21 kPa |
| Температура плавления | 13,8 K |
| Температура кипения | 20,27 K |
| Критическая точка (температура) | 32,94 K |
| Критическая точка (давление) | 1,29 MPa |
| Тройная точка (температура) | 13,8 K |
| Тройная точка (давление) | 7,04 kPa |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (1)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 0 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (2)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 1 | I | -24 | ||
| 1 | II | -4 |
Типы распада изотопов (6)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 3 | B- | 100% |
| 4 | n | 100% |
| 5 | 2n | 100% |
| 6 | n | — |
| 6 | 3n | — |
| 7 | 2n | — |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (501)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 10 | — | 0 |
| 10,1617 | — | 0 |
| 10,3261 | — | 0 |
| 10,4931 | — | 0 |
| 10,6628 | — | 0 |
| 10,8353 | — | 0 |
| 11,0106 | — | 0 |
| 11,1886 | — | 0 |
| 11,3696 | — | 0 |
| 11,5535 | — | 0 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
1.40×103 milligrams per kilogram
Источники (1)
- [5] Hydrogen https://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
1.08×105 milligrams per liter
Источники (1)
- [5] Hydrogen https://education.jlab.org/itselemental/ele001.html
Источники
Sources of this element.
Hydrogen is estimated to make up more than 90% of all the atoms three quarters of the mass of the universe! This element is found in the stars, and plays an important part in powering the universe through both the proton-proton reaction and carbon-nitrogen cycle. Stellar hydrogen fusion processes release massive amounts of energy by combining hydrogens to form helium.
Production of hydrogen in the U.S. alone amounts to about 3 billion cubic feet per year. Hydrogen is prepared by
▸ steam on heated carbon,
▸ decomposition of certain hydrocarbons with heat,
▸ reaction of sodium or potassium hydroxide on aluminum
▸ electrolysis of water, or
▸ displacement from acids by certain metals.
Liquid hydrogen is important in cryogenics and in the study of superconductivity, as its melting point is only 20 degrees above absolute zero.
Tritium is readily produced in nuclear reactors and is used in the production of the hydrogen bomb.
Hydrogen is the primary component of Jupiter and the other gas giant planets. At some depth in the planet's interior the pressure is so great that solid molecular hydrogen is converted to solid metallic hydrogen.
In 1973, a group of Russian experimenters may have produced metallic hydrogen at a pressure of 2.8 Mbar. At the transition the density changed from 1.08 to 1.3 g/cm3. Earlier, in 1972, at Livermore, California, a group also reported on a similar experiment in which they observed a pressure-volume point centered at 2 Mbar. Predictions say that metallic hydrogen may be metastable; others have predicted it would be a superconductor at room temperature.
Источники (1)
- [6] Hydrogen https://periodic.lanl.gov/1.shtml
Изотопы в криминалистике и антропологии
Information on the use of this element's isotopes in forensic science and anthropology.
Measurements of relative 2H abundances are used to determine the breeding grounds of many species of migrant songbirds. These species of songbirds only grow their feathers before migration, and they grow them on or close to their breeding grounds. Therefore, the isotopic composition of a bird’s feathers correlates to the isotopic composition of the growing season’s precipitation [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [19] K. A. Hobson. Oecologia120, 314 (1999)., [20] K. A. Hobson, L. I. Wassenaar. Oecologia.109, 142 (1996)..
Measurements of relative 2H abundances of human hair samples collected at archeological sites are used to determine the geographic region in which a subject lived based on the hydrogen isotopic composition of the water they drank. This is possible because hair stores a daily record of the hydrogen isotopic composition of intake water, which correlates to local meteoric water [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003)., [21] T. B. Coplen, H. Qi. Forensic Sci. Int.266, 222 (2016)..
Источники (5)
- [18] Z. D. Sharp, V. Atudorei, H. O. Panarello, J. Fernández, C. Douthitt. J. Archaeolog. Sci.30, 1709 (2003).
- [19] K. A. Hobson. Oecologia120, 314 (1999).
- [20] K. A. Hobson, L. I. Wassenaar. Oecologia.109, 142 (1996).
- [21] T. B. Coplen, H. Qi. Forensic Sci. Int.266, 222 (2016).
- [4] IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI) https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Hydrogen.
The element property data was retrieved from publications.