Erinevus lehekülje "Vesinik" redaktsioonide vahel

Eemaldatud 188 baiti ,  1 aasta eest
P
pisitoimetamine
P (suletud süsteem (füüsika))
P (pisitoimetamine)
{{KeemElem|1|Vesinik|H|1,00797|keMittemetall|1||||||}}
'''Vesinik''' on [[keemiline element]] [[järjenumber|järjenumbriga]] 1.<ref name="Riedel" />
Ta on lihtsaima [[aatom]]iehitusega ning väikseima [[aatommass]]iga element.<ref name="Riedel" />
 
[[Keemiliste elementide perioodilisuse süsteem]]is kuulub ta [[1. periood]]i ja [[S-plokk]]i. Teda paigutatakse mõnikord [[I rühm]]a, mõnikord [[VII rühm]]a, mõnikord mitte ühtegi rühma.<ref name="Riedel" /> [[Elektronkonfiguratsioon]] on 1s<sup>1</sup>.<ref name="Riedel" />
Vesinik on tüüpiline [[mittemetall]]<ref name="Riedel" />.
 
Vesinik on [[Universum]]is (kuid mitte [[maakoor]]es) kõige sagedasem element. Ta esineb [[vesi|vees]] ja peaaegu kõigis [[orgaaniline ühend|orgaanilistes ühendites]], seega seotud kujul kõigis organismides.
 
Vesinik on kõige väiksema [[aatommass]]igaaatommassiga element; kõige sagedasema [[isotoop|isotoobi]] [[prootium]]i [[aatom]] koosneb ainult ühest [[prooton]]ist ja ühest [[elektron]]ist. Vesiniku [[aatommass]] on 1,00794±0,00007 g·mol<sup>−1</sup>.
 
[[Maa (planeet)|Maa]]l ei esine tavalistes looduslikes tingimustes üheaatomilise [[molekul]]iga [[monovesinik]]ku ehk atomaarset vesinikku H, küll aga [[divesinik]] ehk molekulaarne vesinik H<sub>2</sub>, mis on [[normaaltingimused|normaaltingimustel]] [[värvitu aine|värvitu]] ja [[lõhnatu aine|lõhnatu]] [[gaas]]. Mõne [[keemiline reaktsioon|keemilise reaktsiooni]] ajal esineb atomaarne vesinik siiski väga lühikese aja vältel. Molekulaarne vesinik on kõige väiksema molekulmassiga gaas, mis on Maal looduslikult levinud.
 
==Aatomi suurust iseloomustavad näitajad==
[[Pilt:Electron shell 001 Hydrogen.svg|thumbpisi]]
Vesiniku [[aatommass]] on 1,00794 [[aatommassiühik]]ut.
 
Arvutuslik [[aatomiraadius]] on 25 (53) [[pikomeeter|pm]].
 
==Koht perioodilisussüsteemis==
Kuigi vesinik paigutatakse tavaliselt [[I rühm]]a, ei ole tema koht perioodilisussüsteemis üheselt määratav<ref name="Ahmetov" />, sest ta on elementide seas erandlikul kohal.<ref name="Riedel" /> Mõnikord paigutatakse ta [[VII rühm]]arühma, mõnikord mitte ühessegi rühma.<ref name="Riedel" />
 
I rühma arvatakse vesinik sellepärast, et tal on üks [[valentselektron]] (nagu [[leelismetallid]]el). Tal on leelismetallidega sarnane [[aatomispekter]]. Nagu leelismetallid, nii ka vesinik annab [[vesilahus]]tes [[hüdrateeritud ioon|hüdrateeritud]] ühekordse positiivse [[elektrilaeng]]uga iooni ([[hüdrooniumioon]]i H<sub>3</sub>0<sup>–</sup>).<ref name="Riedel" /> Vesiniku [[vaba ioon]] on aga [[prooton]], mis on väga erinev leelismetallide vabadest ioonidest. [[Kondenseeritud faas]]ides ei esine H<sup>+</sup>-ioonid üldse kunagi isoleerituna, vaid assotsiatsieerununa teiste molekulide või aatomitega.<ref name="Riedel" /> Ka on vesinikuaatomi [[ionisatsioonienergia]] poole suurem kui leelismetallidel<ref name="Riedel" /> ning palju suurem [[elektronegatiivsus]].<ref name="Riedel" />
 
Lähtudes sellest, et [[elektronkate|elektronkatte]] väliskihi täitmiseks ([[väärisgaasikonfiguratsioon]]iga iooni saamiseks<ref name="Riedel" />) on vesinikuaatomil puudu üks [[elektron]] nagu [[halogeenid]]e aatomitelgi<ref name="Riedel" />, võib vesiniku paigutada [[VII rühm]]arühma. Nagu [[halogeenid]]e aatomitelgi, on vesinikuaatomil suur [[ionisatsioonienergia]].<ref name="Ahmetov" /> Halogeenidest erineb vesinik aga väiksema [[elektronafiinsus]]e ja [[elektronegatiivsus]]e poolest.<ref name="Riedel" /> Vesiniku mittemetallilisus ei ole nii väljendunud nagu halogeenidel.<ref name="Riedel" /> Nõnda moodustavad ühendeid H<sup>–</sup>-ioonidega ainult väga elektropositiivsed metallid nagu [[kaalium]] ja [[kaltsium]] ([[kaaliumhüdriid]] KH ja [[kaltsiumhüdriid]] CaH<sub>2</sub>).<ref name="Riedel" />
 
==Ionisatsioonienergia, elektronafiinsus ja oksüdatsiooniastmed==
Vesinikuaatomi [[ionisatsioonienergia]] on 13,6 [[elektronvolt|eV]]<ref name="Riedel" /> ehk 1312 [[kilodžaul mooli kohta|kJ/mol]].
 
Suure ionisatsioonienergia poolest sarnaneb vesinik [[VII rühm]]a elementidega.
 
Vesiniku ionisatsioonienergia on nii suur, et isegi vesiniku (I) ühendid niisuguste tugevate [[oksüdeerija]]tega nagu [[fluor]] ja [[hapnik]] ei saa olla [[iooniline side|ioonilised]]. Kui ühendites tekiksidki positiivsed vesinikuioonid, siis moodustuks nende väga suure polariseeriva toime tõttu ikkagi [[kovalentne side]]. Samal põhjusel ei saa tavalistes keemilistes nähtustes esineda ioonid H<sup>+</sup> vabas olekus. Vesiniku aatomi ehituse eripära tõttu esineb vesinikuühenditele eripärane [[keemiline side|keemilise sideme]] liik [[vesinikside]].<ref name="Ahmetov" />
(Erinimetused ja -sümbolid on ka isotoopidel, mis kuuluvad radioaktiivsetesse ridadesse.)
 
Prootiumi aatomi [[aatomituum|tuum]] on [[prooton]], mis on [[elementaarosake]]. Deuteeriumi aatomi tuum on [[deuteron]], mis koosneb ühest [[prooton|prootonist]] ja ühest [[neutron|neutronist]]ist. Triitiumi aatomi tuum on [[triiton]], mis koosneb ühest [[prooton|prootonist]] ja kahest [[neutron|neutronist]].
 
==Esinemine looduses==
===Vesinik kosmoses===
Juba varsti pärast [[Universum]]iUniversumi tekkimist [[Suur Pauk|Suures Paugus]] oli tohutu palju [[prooton]]eidprootoneid ja [[neutron]]eid. Kõrge temperatuuri tingimustes ühinesid need kergeteks [[aatomituum]]adeksaatomituumadeks (eriti [[deuteerium|D]] ja [[heelium-4|<sup>4</sup>He]]). Enamik prootoneid jäid siiski ühinemata ning neist said edaspidi [[prootium|<sup>1</sup>H]]-tuumad.
 
Umbes 380 000 aasta pärast, kui [[kiirgustihedus]] oli jäänud piisavalt väikseks, said vesinikuaatomid moodustuda lihtsalt tuumade ja elektronide kokkusaamise teel, ilma et mõni [[footon]] neid kohe jälle lahutaks. Sellest ajast saadik on olemas [[reliktkiirgus]] ning Universum on vesinikuga täidetud. [[Universum]]iUniversumi aatomitest koosnevas aines (välja jääb [[tume aine]]) oli 3/4 massiosa vesinikku, 1/4 massiosa [[heelium]]i ja mõni miljardik massiosa [[liitium]]i.
Teised keemilised elemendid on [[tuumareaktsioon]]ide saadustena hiljem tekkinud.
 
Kui Universum veelgi jahtus, jagunes mass asümmeetriliselt ning moodustusid vesinikupilved. [[Gravitatsioon]]i toimel tihenesid need pilved algul [[galaktika]]teks ning hiljem [[prototäht]]edeks. Gravitatsiooni toimel tihenes aine niivõrd, et [[tuumasüntees]]is hakkasid vesinikutuumadest moodustuma heeliumituumad. Nii moodustusid esimesed [[täht (astronoomia)|tähed]]. Prootium saab [[heelium-4]]-ks peamiselt [[deuteerium]]i ja [[triitium]]i kui vaheastmete kaudu. Seejuures vabanev energia on tähtede energiaallikas.
 
Hiljem tekkisid väga suurtes tähtedes samuti tuumasünteesi teel raskemad [[keemiline element|elemendid]] [[süsinik]], [[lämmastik]] ja [[hapnik]], mis on kõikide tuntud eluvormide põhikomponendid.
 
Osa materjali väljus tähtedest [[tähetuul]]ena, [[supernoova]]de plahvatustena või muul moel ning nendest koos säilinud gaasiga tekkisid uued tähed, jne. Siiski on algsest vesinikust ja heeliumist tuumasünteesis ära "põlenud" vaid väike osa. Umbes kolm neljandikku keemilistest elementidest koosnevast ainest (või kaks kolmandikku Universumi massist<ref name="ScNUa" />) moodustab endiselt vesinik gaasipilvede ja tähtede kujul. [[Peajada]] tähed koosnevad peamiselt [[plasmaolek]]us vesinikust.<ref name="AS1ki" /><ref name="m6OE8" />
Universumis on vesinik kaugelt levinuim element. [[Linnutee galaktika]]s on vesinikku kümme korda rohkem kui levikult järgmist elementi heeliumi. [[Päike]]se massist moodustab üle poole vesinik. See moodustab ka suurema osa [[Päikesesüsteem]]i massist ning 93% [[Päikesesüsteem]]i aatomitest on vesinikuaatomid. [[Aatomituum]]adeAatomituumade arvu järgi arvestatuna on vesinikku Päikeses 80%.<ref name="GvRF9" /> Vesinik moodustab ka suurema osa [[Jupiter (planeet)|Jupiter]]i, [[Saturn]]i, [[Uraan (planeet)|Uraan]]i ja [[Neptuun]]i koostisest, mis Päikesesüsteemi vesinikusisaldust veelgi suurendab. Tohutute rõhkude juures Jupiteri ja Saturni sügavustes võib vesinik esineda [[metalliline vesinik|metallilise vesinikuna]].<ref>[http://novaator.err.ee/258341/vesinikust-sai-hiigelrohu-all-peaaegu-metall "Vesinikust sai hiigelrõhu all peaaegu metall"] ERR Novaator, 07.01.2016</ref> Tõenäoliselt on metallilise vesiniku osatähtsus taevakehades suurem, kui seni arvatud. Oletatavasti on [[elektrijuhtivus|elektrit juhtiv]] metalliline vesinik ka planeetide magnetväljade põhjuseks.
 
Väljaspool Päikesesüsteemi esineb vesinik ka hiiglaslikes gaasipilvedes. [[H-I-ala]]del esineb ioniseerimata [[molekulaarne vesinik]]. Need alad kiirgavad sagedusega umbes 1420&nbsp;[[megaherts|MHz]], mis vastab [[HI-joon|21 cm joon]]ele. See kiirgus tuleneb [[koguspinni üleminek]]utest. Selle kiirguse järgi leitakse ja uuritakse vesiniku esinemist Universumis.
 
[[Atomaarne vesinik|Atomaarse vesinikuga]] ioniseeritud gaasipilvi nimetatakse [[H-II-ala]]deks. Neil aladel kiirgavad suured tähed suurel hulgal [[ioniseeriv kiirgus|ioniseerivat kiirgust]]. See kiirgus võimaldab teha järeldusi [[tähtedevaheline aine|tähtedevahelise aine]] koostise kohta. Aatomite pideva [[ioniseerumine|ioniseerumise]] ja [[rekombineerumine|rekombineerumise]] tõttu kiirgavad nad vahel nähtavat valgust, mis on sageli nii tugev, et neid gaasipilvi võib näha suhteliselt väikese [[pikksilm]]aga.
Seotud olekus on vesinik Maa peal väga levinud.
 
[[Maa (planeet)|Maa]] massist moodustab vesinik umbes 0,12%.
 
[[Maakoor]]es, [[hüdrosfäär]]is ja [[atmosfäär]]is kokku<ref name="GvRF9" /> on umbes 1/6 aatomitest vesinikuaatomid.<ref name="Riedel" /><ref name="GvRF9" /> Nad moodustavad 0,74% nende kogumassist ning 0,14% maakoore massist. Levinuima vesinikuühendi<ref name="Riedel" /> – [[Vesi|vee]] – massist moodustab vesinik 11,9%<ref name="GvRF9" /> või 11,2%.<ref name="Riedel" /> Vesinik esineb ka näiteks [[savi]]des, [[kivisüsi|kivi-]] ja [[pruunsüsi|pruunsöes]] ja [[nafta]]s, samuti kõigis [[organism]]ides.
 
====Prootium====
{{vaata|Prootium}}
Prootium on [[universum]]isuniversumis, [[täht (astronoomia)|täht]]edes ja [[hiidplaneet]]ides kõige tavalisem elemendi isotoop.
 
Sisaldus [[maakoor]]es on [[mass]]i järgi väike (0,87%), [[aatom]]ite arvu järgi suur (17%). Vesinik on
====Deuteerium====
{{vaata|Deuteerium}}
Deuteeriumi leidub [[maailmameri|maailmameres]] keskmiselt üks <sup>2</sup>H aatom 6400 H aatomi kohta ehk umbes 0,156 [[promill|&permil;]].
 
Lihtainena esineb deuteerium äärmiselt väikestes kogudes. See on omadustelt diprootiumi H<sub>2</sub> sarnane gaas valemiga <sup>2</sup>H<sub>2</sub> või D<sub>2</sub>.
====Triitium====
{{vaata|Triitium}}
Looduses esineb triitiumi väga väikestes kogustes. Ta tekib enamasti [[atmosfäär]]i ülakihtides [[kosmiline kiirgus|kosmilise kiirguse]] mõju tõttu atmosfääris leiduvatele gaasidele.
 
Levinuim triitiumi tekke mehhanism toimib, kui [[lämmastik|lämmastiku]]u molekulid on avatud kosmilisele neutronivoole. Saades juurde ühe [[neutron]]i, laguneb [[lämmastik]]u tuum [[süsinik|süsiniku]]u ja triitiumi tuumaks. Triitiumi lühike [[poolestusaeg]] (12,32 aastat) ei võimalda looduslike varude kogunemist.
 
==Molekulaarne vesinik==
[[Pilt:Hydrogen balloon explosion 2.webm|pisi|Vesinikgaas (H<sub>2</sub>) plahvatab süütamisel. Reageerides hapnikuga moodustub vesi ja eraldub palju energiat.]]
{{vaata|Divesinik}}
Vesinik moodustab kahe[[aatom]]ilisedkaheaatomilised [[lihtaine]] ([[divesinik]]udivesiniku) [[molekul]]id.
 
===Füüsikalised omadused===
[[Normaaltingimused|Tavatingimustel]] on ta [[värvitu aine|värvitu]], [[lõhnatu aine|lõhnatu]] ja [[maitsetu aine|maitsetu]] [[gaas]], väikseima [[molekulmass]]iga kõigist gaasidest. [[Keemistemperatuur|Temperatuuril]] 20 [[kelvinit]] kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva [[molekul]]iga '''diprootium''' (H<sub>2</sub>) [[vedelik]]uks, mis [[sulamistemperatuur|tahkub temperatuuril]] 14 [[kelvin]]it.
 
Vesiniku molekuli [[energiatase]]med olenevad sellest, kas [[aatomituum|tuum]]ade [[spinn]]id on samasuunalised või erisuunalised. Erineva [[spinn|spinnide]]ide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.
 
===Keemilised omadused===
 
==Toime inimesele ja ohud==
[[Inimene|Inimese]] [[organism]] vesinikku lihtainest ei omasta, sest ta on inimorganismis biokeemiliselt inertne.
 
Suures [[kontsentratsioon]]is sisse hingatuna on vesinik [[lämmatav gaas|lämmatav]]; vesinikku sisaldavad [[gaasisegu]]d, milles on piisavalt [[hapnik]]ku, on tervisele ohutud.
 
Muidugi kaasneb vesinikuga suur [[tuleohtlikkus|tule-]] ja [[plahvatusohtlikkus|plahvatusoht]].
 
Deuteeriumi ühendid on [[imetajad|imetajatele]], sealhulgas inimestele [[mürgisus|mürgised]]: umbes 15 protsendi vee asendamine [[raske vesi|raske veega]] (<sup>2</sup>H<sub>2</sub>O) tekitab [[rott]]idel tervisehäireid ja 25...30 % asendamine on surmav. Väikestes kogustes (paar grammi inimese puhul, enam-vähem võrdne [[raske vesi|raske vee]] loomulikku sisaldusega kehas) kasutatakse deuteeriumi meditsiinis ainevahetuse jälgimiseks.
 
Triitium on ohtlik oma [[radioaktiivsus]]e tõttu. Väikese [[energia]] (maksimaalselt 18 k[[elektronvolt|eV]]) tõttu ei läbi <sup>3</sup>H [[beetakiirgus]] [[nahka]], aga ühendites omastatuna on triitium ohtlik.
==Vesinikside==
{{Vaata|Vesinikside}}
Vesinikside on omane ainult vesinikuühenditele.
 
Väga polaarsete molekulide (nagu [[vesinikfluoriid|HF]] ja [[vesi|H<sub>2</sub>O]]) vahel on vesiniksidemed<ref name="Riedel" />.
==Saamine==
{{vaata|Divesinik#Saamine}}
Vesinikku saadakse [[divesinik]]unadivesinikuna põhiliselt [[vesi|veest]], samuti [[süsivesinikud|süsivesinikest]].
 
==Ajalugu==
Vesiniku avastajaks ([[1766]]) loetakse [[inglased|inglise]] [[füüsik]] ja [[keemik]] [[Henry Cavendish]]i, kes isoleeris [[metall]]idest ja [[hape]]test saadud "põleva õhu" ([[divesinik]]u) ning kirjeldas ja uuris seda põhjalikult<ref name="AS1ki" />. [[Elavhõbe]]da ja happe segus tekkisid väikesed gaasimullid, mille koostist ei õnnestunud tal samastada ühegi tuntud gaasiga. Kuigi ta ekslikult arvas, et vesinik on elavhõbeda (mitte happe) koostisosa, suutis ta selle omadusi hästi kirjeldada.
 
[[Pilt:Lavoisier.jpg|thumbpisi|leftvasakul|[[Antoine Lavoisier|Antoine Laurent de Lavoisier]], kes andis vesinikule nimetuse]]
===Lavoisier===
[[Antoine Lavoisier|Antoine Laurent de Lavoisier]] avastas vesiniku [[1766]] sõltumatult Cavendishist, kui ta tahtis katseliselt näidata, et keemiliste reaktsioonide käigus [[mass]]i ei kao ega teki juurde. Ta soojendas vett [[suletud süsteem (füüsika)|suletud aparatuuris]] ja laskis [[aur]]ul teises kohas [[kondensatsioon|kondenseeruda]]. Selgus, et kondenseerunud vee mass on pisut väiksem kui vee algne mass. See-eest tekkis gaas H<sub>2</sub>, mille mass võrduski puuduva massiga, nii et katse oli edukas.
 
Gaasi edasi proovides põletas ta seda tänapäeval [[paukgaasiproov]]iga nimetatud uuringus ning nimetas teda seejärel põlevaks õhuks. Aastal [[1783]] pani ta ette nimetuse ''hydrogène'' ('veetekitaja, veemoodustaja'). Selle nimetuse (ladina ''Hydrogenium'') lühendist tuleb ka vesiniku [[keemiline sümbol]] H.<ref name="AS1ki" />
 
Vesiniku ja [[vesinikuühendid|vesinikuühendite]] uurimine on aidanud kaasa [[aatom]]iaatomi ja [[molekul]]i mõiste arengule ning aatomite ja molekulide ehituse ja muundumise mõistmisele.
 
==Vaata ka==
{{vikisõnastikus|vesinik}}
{{keemElemMittemetallid}}
 
 
[[Kategooria:Mittemetallid]]
75 787

muudatust