Hidro là gì? Tính chất hóa học và nguyên tử khối của Hidro

Hidro là gì? Tính chất hóa học của Hidro

Hidro là một nguyên tố khá phổ biến trong tự nhiên nói chung cũng như trong hóa học nói riêng. Trong bài viết này VnDoc sẽ chia sẻ với các em học sinh về một số tính chất hóa học của Hidro cũng như kí hiệu hóa học, nguyên tử khối của Hidro.

Hidro là gì

Hidro 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.

Tính chất hóa học của Hidro

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.)

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 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.

Dưới đây là những tính chất hóa học nổi bật nhất của nguyên tố hidro. Những tính chất mang tính đặc trưng và ứng dụng cao trong bộ môn hóa học cũng như thực tiễn

Hidro tác dụng với Oxi

Thí nghiệm đưa ngọn lửa chỉ chứa khí H2 vào trong lọ đựng khí Oxi ta thu được những nhận xét sau:

Hidro tiếp xúc với Oxi ở nhiệt độ cao tiếp tục cháy mạnh hơn và trên thành lọ những giọt nước nhỏ li ti. Nếu đốt Hidro trong không khí cũng mang lại những giọt nước tương tự.

Phương trình hóa học: 2H₂ + O2 -----to---> 2H₂O

Nhận xét:

• Hidro tác dụng với Oxi ở nhiệt độ cao
• Hỗn hợp khí Oxi và khí hidro là một hỗn hợp nổ
• Theo chứng minh, hỗn hợp này sẽ gây nổ lớn nhất nếu trộn nhau ở tỉ lệ là 2:1

Hidro tác dụng với Đồng Oxit (CuO)

Thí nghiệm: Cho luồng khí hidro tinh khiết đi qua bột Oxit của Cu (CuO), sau đó đốt đến nhiệt độ trên 400 độ C, ta có nhận xét sau:

Ở nhiệt độ thường không có phản ứng hóa học xảy ra

Đốt nóng tới khoảng 400 độ C, CuO màu đen chuyển sang màu đỏ gạch của Cu

Phương trình phản ứng: H2 (k) + CuO(r) -----to--> H2O(h) + Cu(r)

Tính chất rút ra: Khí hidro đã chiếm lấy nguyên tốt Oxi trong hợp chất oxit của Cu, CuO. Do đó ta nói Hidro có tính chất khử.

Kết luận tổng quát:

Sau 2 thí nghiệm trên ta có thể kết luận khí Hidro không chỉ kết hợp được với đơn chất Oxi mà nó còn kết hợp được với Oxi trong một số Oxit kim loại và cho ra phản ứng tỏa nhiều nhiệt. Do đó, tính khử là một trong những tính chất hóa học của hidro và được xem là một tính chất khá quan trọng.

Ứng dụng của Hidro trong thực tế

Một số tính chất ứng dụng phổ biến của khí Hiro là:

• Dùng trong động cơ tên lửa, làm nhiên liệu thay cho những nhiên liệu như xăng, dầu. Do tính chất cháy sinh ra nhiều nhiệt hơn, nên thường được thay thế bởi các nguyên liệu khác.
• Dùng làm đèn xì - oxi để hàn cắt kim loại ( Hidro phản ứng với Oxi tỏa nhiệt lớn)
• Là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất các hợp chất hữu cơ cũng như axit, amoniac
• Điều chế kim loại nhờ vào khả năng khử hợp chất oxit
• Hidro là khí nhẹ nhất, do đó thường dùng để vận hành khinh khí cầu, sản xuất bóng bay..