Суутек
From Wikipedia, the free encyclopedia
Суутек – химиялык элемент атомдук номери 1 менен. Ал Н символу менен белгиленет. Суутек – эң жеңил жана кенен жайылган химиялык элемент. Ааламдын 75% жакын химиялык элементардык массасы суутектен курулган. Анын орто атомдук салмагы 1,00794 а. с. е. (1H – 1,007825 а. с. е.). Жылдыздар көбүнчө суутектен жана анын плазма абалынан түзүлгөн. Табиятта жайгашкан элементардык суутек Жерде бир аз эле бар. Суутектин эң жайылган изотобу – протий (аты анда-санда колдонулат, символу 1Н) бир протон менен жана нейтронсуз. Ион кошундуда ал терс зарядды (бул анион гидрид деп аталат жана Н- деп жазылат) же оң зарядды Н+ алып алат. Суутек көпчүлүк элементер менен кошунду түзөт жана суу менен органикалык кошундуларына кирет. Ал кислоталуу-щёлочтуу химиянын көпчүлүк эригич молекулалардын арасында протон алмашуу реакциясында чоң маанилүү ролду аткарат. Эң жөнөкөй белгилүү атом болгон үчүн, суутектин атому теорияларды тизүүдө колдонулган. Мисалы, жалгыз нейтралдуу атом, Шредингер теңдемесине аналитикалык чыгаруу болгонунан, кванта механикасынын өнүгүүсүнө энергетиканы изилдөө жана суутек атомун байланыштыруу башкы ролду аткарган.
Жасалма суутек газы (Н2) биринчи жолу 16 кылымдын башында металлдарды күчтүү кислоталар менен аралаштырганда чыгарып алынган. 1766-81 жылдарда, Генри Кавендиш суутек газы айрым зат болушун жана ал күйгөндө сууга айланганын биринчи ачты. Бул касиет анан ага атын берген, грек тилинен «суу жасаган» деп которулган. Стандарт температура жана басуу кезинде, суутек өңү, жыты, даамы жок, металл жана уулуу эмес, өтө жалбырттоо эки атомду газ Н2 молекулалык формуласы менен белгиленет.
Өнөр жайлык чыгаруу үчүн көбүнчө табигый газды буу менен кайта куруу же анда-санда энергия көп талап кылуучу суутек өндүрүү методдор (мисалы, суудун электролизи) колдонот. Суутектин көпчүлүгү чыгарылган жерде эле казып алынуучу отунду (мисалы, гидрокрекинг) же аммиякты иштеп чыгарууга колдонулат.
Суутек металлды морт, трубопроводтордун жана резервуарлардын дизайнын таттаал кылган үчүн металлургияда баарланат.
Водород газы өтө жалбырттоо жана 4%-75% концентрация кезинде ал абада күйөт. Водороддун күйүү энтальпиясы – 286 кДж/моль:
2 H2(г) + O2(г) → 2 H2O(l) + 572 кДж (286 кДж/моль)
Суутек газы 4-74% концентрациясында аба менен жана 5-95% концентрациясында хлор менен аралаштырганда жарылыш мүмкүн. Кошунду өзүнөн өзү учкундан, ысыктан же күндүн нурларынан жарылыш мүмкүн. Водороддун өзүнөн өзү абада күйүү температурасы 500 °C. Таза суутек-кычкылтек оту кадимки эле көзгө көрүнбөгөн ультрафиолет нурларды чыгарат. Күйүаткан суутектин сызылып чыгууну табышуу үчүн жалындык температуралык детектору керек болот. Ошондой сызылып чыгуулар абдан коркунучтуу болот. Суутек күйүү жыйынтыктын үлгүсү Хинденбург дирижабльдин кыйрашы. Суутек абада калкып агып жүргөн үчүн, анын оту бат өйдө көтөрүлүүгө умтулат жана азыраак зыян углеводороддун отуна караганда учурат. Хинденбургтун үчтүн экөө пассажиры өртү баштан өткөрдү жана көпчүлүк ажалдар жыгылгандыктан же суюк отун күйүгөн үчүн болду.
Н2 бүт кычкылдандыруу элементтер менен реакцияга кирет. Суутек бөлмө температурасында өзүнөн өзү, дүрүлдөп хлор жана фтор менен реакцияга киргенде, төмөнкү суутек галогениддер пайда болот: суутектин хлориди жана суутектин фториди. Алар потенциалдык коопту кислоталар.
Суутек атомун электронун түпкү энергетикалык деңгээлдин абалы 13,6 эВ, бул ультрофиолет фотонун 92 нм толкундун узунуна барабар баалуу.
Суутектин энергиялык дэңгээлдерин Бордун атом модели колдонуп, жетишерлик туура санап чыкса болот. Бор моделинде электрон протондун тегерегинде айланат. Электромагниттик күч элетрондор менен протондорду бир бирине тартат. Кинетикалык момент аксиомасын жаш кванта механикасында Бор дискретизация кылган үчүн, Бордун моделинде электрон белгиленген эле аралыкта протондон турат.
Таза кванта механикалык түшүндүрүү Шредингер теңдемесин же Фейнмандын интеграл траектория боюнча формуласын колдонуп, протондун тегерегиндеги электрондордун мүмкүндүк тыгыздыкгын санап чыкса болот. Эң татаал түшүндүрүүлөр атайн салыштырмалуук теориясынын жана вакуумдун поляризациясынын эффектерлерин кичинесине мүмкүндүк беришет. Кванта механикалык түшүндүрүүдө, түпкү суутек атомдун электрондун кинетикалык моменти такыр эле жок.