水素とは何ですか?
水素(記号H)は周期表の元素1で、1周期、1族の非金属です。 存在する中で最も単純な原子です――陽子1個、電子1個――そして宇宙のあらゆる原子の約90%を占めます。 室温では気体です。
構造
リング上の点の図ではありません — 占有されている各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。
測定値
各バーは、その性質について水素が118元素全体の中でどの位置にあるかを示しています。
出典:IUPAC 2021標準原子量・CRC化学・物理学ハンドブック・NIST。~が付いた値は測定値ではなく予測値です。
大きさ、実寸比
半径53 pmです。これは0.053 nmなので、約9.43百万個を横に並べると1ミリメートルになります。
熱範囲
水素は、14 Kから20 Kまでの6 Kの範囲で液体です。
物語
水素は宇宙で最も単純で、最も存在量の多い元素であり、通常の物質全体の約75%を占めています。陽子1個と電子1個だけで構成され、恒星の中心で他のすべての元素がつくられる際の基本的な構成要素です。
標準状態では、水素は無色、無臭、無味の二原子分子気体(H₂)として存在します。最も軽い元素で、密度は空気の14分の1しかないため、水素を満たした風船は急速に上昇します。水素は非常に低温の-253°C(-423°F)で液体になり、-259°C(-434°F)で固体になります。
水素は独特な化学的挙動を示し、反応条件に応じて還元剤と酸化剤の両方として働きます。非金属とは共有結合を、活性金属とはイオン化合物を容易につくります。H-H結合の結合エネルギーは436 kJ/molであるため、H₂は比較的安定しており、ほとんどの反応には活性化エネルギーが必要です。
プロチウム(¹H):存在度99.985% - 中性子を持たない「通常の」水素
重水素(²HまたはD):存在度0.015% - 中性子を1個持つ「重い水素」で、核融合に使用されます
トリチウム(³HまたはT):微量 - 中性子を2個持つ放射性同位体で、半減期は12.3年です
用途
取り扱い
可燃性気体 - 極めて高い火災危険
気体漏れ:
火災:
極低温物質へのばく露:
簡単な回答
水素(記号H)は周期表の元素1で、1周期、1族の非金属です。 存在する中で最も単純な原子です――陽子1個、電子1個――そして宇宙のあらゆる原子の約90%を占めます。 室温では気体です。
1s¹で、1という分布の電子殻が1個あります。水素の融点は14 K(-259.1 °C)、沸点は20.3 K(-252.9 °C)です。
水素の標準原子量は1.008 uです。これは天然に存在する同位体の加重平均であるため、整数になることはほとんどありません。
水素は室温で気体です。密度は0 °C、1 atmで約0.09 g/Lで、空気よりおおむね軽いです。
水素のポーリング電気陰性度は2.2です。この尺度は、電子を最も引きつけにくいフランシウムの0.70から、最も引きつけやすいフッ素の3.98までです。 この中間の範囲の値では、強いイオン結合よりも共有結合を形成する傾向があります。
水素は1766年にHenry Cavendishによって発見されました。 ギリシャ語の hydro + genes、「水を生じるもの」にちなんで名付けられました。
地球の地殻における水素の割合は約0.14%で、十分に豊富なため大規模に採掘されています。