Mục từ này cần được bình duyệt
Hydro
Phiên bản vào lúc 22:50, ngày 21 tháng 3 năm 2022 của Marrella (Thảo luận | đóng góp)
Mô hình nguyên tử hydro bao gồm một proton, một electron và không neutron

Hydronguyên tố hóa học có ký hiệu Hsố nguyên tử 1,[1][2] đồng thời là nguyên tố nhẹ nhất và nguyên tố đầu tiên trong bảng tuần hoàn.[3] Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, hydro là khí không màu, không mùi, không vị và dễ cháy.[3][4] Cấu tạo của nguyên tử hydro là đơn giản nhất trong số mọi nguyên tố, chỉ gồm một hạt nhân (thường là một proton) và một electron.[2][3] Trong điều kiện thông thường, trạng thái ổn định của hydro là hydro phân tử (dihydro, H2),[5] hydro nguyên tử chỉ tồn tại ở nhiệt độ rất cao.[6] Mặc dù có cấu hình electron đơn giản 1s1, hydro sở hữu nhiều tính chất hóa học và tạo thành hợp chất với gần như mọi nguyên tố khác.[7]

Hydro là nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ và phổ biến thứ ba trên Trái đất, sau oxysilic.[8][2] Ở phần vũ trụ quan sát thấy, 90% số nguyên tử là nguyên tử hydro.[9][10] Hydro là nhiên liệu của phản ứng nhiệt hạch sơ cấp trong hầu hết các ngôi sao mà ở đó bốn nguyên tử hydro hợp thành một nguyên tử heli: 4H → 1He, giải phóng lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng nhiệt và ánh sáng.[11] Hydro tồn tại trên Trái đất chủ yếu dưới dạng hợp chất, tiêu biểu là nướchydrocarbon.[3] Trong khí quyển, nồng độ hydro là rất thấp bởi nó rất nhẹ nên trọng lực của Trái đất không đủ để giữ lại.[12][13] Đa phần hydro từng ở trong khí quyển đã thoát vào không gian.[13] Hydro tự do ở dạng khí chỉ có lượng đáng kể trong khí núi lửa và khí tự nhiên.[3][12] Trong cơ thể người, hydro chiếm gần hai phần ba số lượng nguyên tử.[9]

Hydro khá trơ ở nhiệt độ phòng nhưng phản ứng mãnh liệt ở nhiệt độ cao với nhiều kim loạiphi kim.[4] Hydro cháy trong không khí hoặc oxy, sinh ra nước: 2H2 + O2 → 2H2O[11][14] với nhiệt độ có thể tới 3.000 °C.[15] Nguyên tử hydro có thể nhận 1 electron để trở thành anion H với cấu hình của heli 1s2 hoặc mất 1 electron trở thành proton H+.[4] Số oxy hóa của hydro thường là −1 khi kết hợp với kim loại (như trong NaH và AlH3) và +1 khi kết hợp với phi kim (như H2O và HCl).[16] Tính chất của hydro biến đổi từ anion Hbase mạnh đến cation H+acid mạnh.[7][9]

Hydro có ba đồng vị là proti (hydro-1 hay 1H), deuteri (hydro-2, 2H), và cuối cùng triti (hydro-3, 3H) là đồng vị phóng xạ.[17] Proti chỉ có một proton, một electron và phổ biến áp đảo, chiếm tới khoảng 99,9%.[3][18] Deuteri có thêm một neutron trong hạt nhân, cũng là đồng vị bền và chiếm tỷ lệ 0,0156% trong tự nhiên.[19] Hợp chất D2O được gọi là nước nặng và dùng để điều tiết trong lò phản ứng hạt nhân.[20][21] Triti có một proton, hai neutron, một electron và rất hiếm,[18] cứ 1021 nguyên tử hydro thì mới có một nguyên tử triti.[7] Triti không bền và nó phân rã cho ra một đồng vị bền, hiếm gặp của heli, kèm theo bức xạ beta năng lượng thấp: 3H → 3He + β.[20][21] Sự khác biệt đáng kể giữa các đồng vị nằm ở khối lượng hạt nhân dẫn đến khác biệt về tính chất hóa học, cùng spin hạt nhân.[22]

Tham khảo

  1. Enghag 2004, tr. 215.
  2. a b c Newton 2010, tr. 251.
  3. a b c d e f Fichtner & Idrissova 2009, tr. 271.
  4. a b c Greenwood & Earnshaw 1997, tr. 43.
  5. Shriver et al. 2014, tr. 296.
  6. Chang & Overby 2018, tr. 954.
  7. a b c Shriver et al. 2014, tr. 297.
  8. Greenwood & Earnshaw 1997, tr. 32.
  9. a b c Grochala 2015.
  10. Enghag 2004, tr. 225.
  11. a b Newton 2010, tr. 253.
  12. a b Enghag 2004, tr. 226.
  13. a b Newton 2010, tr. 254.
  14. Chang & Overby 2018, tr. 958.
  15. Fichtner & Idrissova 2009, tr. 274.
  16. Shriver et al. 2014, tr. 298.
  17. Shriver et al. 2014, tr. 297; Newton 2010, tr. 255; Enghag 2004, tr. 230−231.
  18. a b Newton 2010, tr. 255.
  19. Newton 2010, tr. 255; Fichtner & Idrissova 2009; Greenwood & Earnshaw 1997, tr. 34.
  20. a b Shriver et al. 2014, tr. 302.
  21. a b Fichtner & Idrissova 2009, tr. 272.
  22. Shriver et al. 2014, tr. 297, 302.

Tạp chí

  • Grochala, Wojciech (ngày 20 tháng 2 năm 2015), "First there was hydrogen", Nature Chemistry, 7 (3): 264, doi:10.1038/nchem.2186, PMID 25698337, S2CID 205294092

Sách