Водород (H): степень окисления, валентность, строение атома
Водород H — неметалл, № 1. Степени окисления: −1, +1; валентность I. Электронная формула 1s¹, электроны по уровням: 1. M = 1 г/моль.
| Что | Значение |
|---|---|
| Степень окисления | −1, +1высшая +1, низшая −1 подробнее |
| Валентность | Iпостоянная подробнее |
| Электронная формула | 1s¹ подробнее |
| Строение атома | +1: 1 p⁺, 0 n⁰, 1 e⁻уровни 1 подробнее |
| Молярная масса | 1 г/мольточнее 1,008 подробнее |
| Положение | 1-й период, IА группа, s-элемент |
| Характеристика | неметалл подробнее |
| ЭО по Полингу | 2,20 таблица ЭО |
Какая степень окисления у водорода?
Высшая степень окисления водорода — +1, низшая — −1. Характерные значения: −1, +1.
С неметаллами водород смещает свой электрон к партнёру и получает +1, с активными металлами (натрий, кальций) сам принимает электрон и получает −1 — это ионные гидриды. В простом веществе H2 степень окисления 0.
| Степень окисления | Примеры соединений |
|---|---|
| −1 | NaH, CaH2, LiAlH4 |
| +1 | H2O, HCl, NH3, CH4 |
Задание 3 ЕГЭ: степень окисления и валентность
Какая валентность у водорода?
Валентность водорода — I (постоянная).
Водород всегда одновалентен: у атома одна орбиталь 1s и один электрон, поэтому он образует только одну связь. По водороду находят валентность других элементов в летучих водородных соединениях.
| Валентность | Примеры соединений |
|---|---|
| I | H2, H2O, HCl, NaH |
Строение атома водорода
Порядковый номер водорода — 1, поэтому заряд ядра +1: в ядре 1 протон и ни одного нейтрона (у самого распространённого изотопа ¹H, массовое число 1).
Вокруг ядра — 1 электрон на одном энергетическом уровне: 1. Число уровней равно номеру периода.
Внешний уровень — первый, на нём 1 электрон. Неспаренных электронов в основном состоянии — 1.
Схема: +1 H )1
Ядро самого распространённого изотопа, протия ¹H, — один протон без нейтронов. Изотопы водорода — единственные, у которых есть собственные названия: протий ¹H, дейтерий ²H (D) и радиоактивный тритий ³H (T).
Задание 1 ЕГЭ: строение атома
Электронная формула водорода
1s¹
Это самая короткая электронная формула: единственный электрон на 1s-орбитали.
- H⁻ (2 электрона) 1s², как у гелия
Характеристика водорода
По плану: положение в таблице → строение атома → свойства → соединения.
Водород стоит в 1-м периоде; в короткой форме таблицы его помещают в IА группу, а иногда и в VIIА: как щелочные металлы, он отдаёт один электрон, как галогены — принимает один до завершённой оболочки.
Атом водорода — самый простой: протон и один электрон на 1s-орбитали.
Водород — восстановитель: горит с образованием воды, при нагревании восстанавливает медь и железо из оксидов; с активными металлами он окислитель и образует гидриды.
Важнейшие соединения — вода, хлороводород, аммиак, метан; водород входит в состав всех кислот и почти всех органических веществ.
Это самый распространённый элемент во Вселенной, а на Земле он в основном связан в воде.
Простое вещество — газ H2 без цвета и запаха, самый лёгкий из газов: в 14,5 раза легче воздуха.
| Формула | Что это | M, г/моль |
|---|---|---|
| H2O | вода — самое распространённое соединение водорода | 18 |
| HCl | хлороводород, его раствор — соляная кислота | 36,5 |
| NH3 | аммиак | 17 |
| CH4 | метан, главный компонент природного газа | 16 |
| NaH | гидрид натрия, водород в нём −1 | 24 |
Молярная масса водорода
M(H) = 1 г/моль
Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе Ar. В расчётах ЕГЭ её берут округлённой до целого: 1 г/моль. Точное значение по IUPAC — 1,008 г/моль.
Для простого вещества молярную массу считают по молекуле: M(H2) = 2 г/моль.
Вопросы и ответы
Почему водород ставят и в I, и в VII группу?
У атома один электрон, а до завершённой оболочки гелия не хватает тоже одного. Поэтому водород, как щелочные металлы, образует катион H+ и проявляет +1, а как галогены — анион H− в гидридах и двухатомную молекулу H2. В ЕГЭ по химии его относят к неметаллам.
Какая степень окисления водорода в NaH и CaH2?
−1. Натрий и кальций менее электроотрицательны, чем водород (0,93 и 1,00 против 2,20), поэтому электроны смещаются к водороду. В соединениях с неметаллами — в воде, кислотах, аммиаке — у водорода +1.
Сколько нейтронов в атоме водорода?
У самого распространённого изотопа, протия ¹H, нейтронов нет. У дейтерия ²H один нейтрон, у трития ³H — два. Протон и электрон у всех изотопов по одному.
Как водород встречается на ЕГЭ?
- Задание 1: строение атомаВнешние электроны водорода — 1s¹, неспаренных в основном состоянии 1: по таким признакам элемент выбирают из ряда.
- Задание 2: периодический законВодород — 1-й период, IА группа: по положению сравнивают радиус атома, электроотрицательность и металлические свойства с соседями.
- Задание 3: степень окисления и валентностьВысшая степень окисления водорода +1, низшая −1; валентность I.
- Задание 4: химическая связьВ молекуле H2 связь ковалентная неполярная, с другими неметаллами — ковалентная полярная.
Соседи водорода в таблице Менделеева
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Таблицы по теме
Источники
- ФИПИ: демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по химии (проект) — задания 1–4: строение атома, периодический закон, степень окисления и валентность, химическая связь
- CIAAW (комиссия IUPAC по изотопам и атомным весам): стандартные атомные веса — атомные и молярные массы
- CIAAW: изотопный состав элементов — самый распространённый изотоп — число нейтронов
- NIST Atomic Spectra Database: основные состояния нейтральных атомов — электронные конфигурации, в том числе исключения с «провалом» электрона