Водород (Н) в таблице Менделеева

Теория:

Водород (H) — элемент‑уникум, чьё химическое поведение полностью определяется его положением в s‑блоке (1s¹).

Уникальность водорода — в двойственной химической природе: он способен проявлять свойства и щелочных металлов, и галогенов.

Идентификация водорода основана на фундаментальных константах:

Атомный номер Z = 1 — определяет число протонов в ядре (1 p⁺) и электронов в нейтральном атоме (1 e⁻).
Электронная конфигурация: 1s¹.
Местоположение: 1‑й период, 1‑я группа (I A).

Это положение диктует ключевые свойства:

Наличие одного валентного s‑электрона;
Способность проявлять степени окисления водорода +1 и −1;
Ограниченную валентность (I);
Склонность к образованию ковалентных связей.

Содержание страницы

Как определить положение водорода в Таблице Менделеева

Положение водорода в таблице задаётся несколькими фундаментальными характеристиками — своего рода «химическим паспортом»:

Порядковый номер и атомный номер.
Название элемента.
Группа (вертикальный столбец).
Период (горизонтальный ряд).
Электронный блок, (водород s‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 1)

Роль: однозначно идентифицирует водород.
В ядре — 1 протон; в нейтральном атоме — 1 электрон.
Электронная конфигурация: 1s¹.

Примечание: изотопы водорода (¹H — протий, ²H — дейтерий, ³H — тритий) имеют разное число нейтронов, но одинаковый Z = 1. Химические свойства изотопов практически идентичны, а физические (плотность, температура кипения и др.) могут заметно различаться.

Название и символ

Название: «водород» (от греч. ὕδωρ — «рождающий воду»).
Символ: H (от лат. Hydrogenium).

Группа (1‑я / I A)

Один валентный электрон (1s¹).
Степени окисления:
- +1: отдаёт электрон, образуя H⁺ (например, HCl, H₂O).
- −1: принимает электрон, образуя гидриды (например, NaH).

Примечание: из‑за сходства с галогенами водород иногда условно помещают в 17‑ю группу (VII A). Это подчёркивает его двойственную природу: он может вести себя и как щелочной металл, и как галоген.

Период (1‑й)

Один энергетический уровень (K‑оболочка).
Особенности:
- малый атомный радиус;
- высокая энергия ионизации (1312 кДж/моль);
- максимальная валентность строго ограничена I.

Относительная атомная масса (Ar)

Ar(H) = 1,008 (безразмерная величина).
Это средневзвешенное значение масс природных изотопов (¹H, ²H).

Важно: водород стоит первым в таблице из‑за минимального Z = 1, а не из‑за массы. Это подчёркивает приоритет заряда ядра над массой при построении Периодической системы.

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

s‑Элемент (электронное семейство)

Относится к s‑блоку: единственный электрон на 1s‑подуровне.

Химические свойства:

- Склонен образовывать ковалентные связи (H₂, H₂O, CH₄);
- При стандартных условиях — неметалл (газ);
- Проявляет восстановительные свойства (отдаёт электрон) и окислительные (в реакциях с металлами, образуя гидриды).

Ключевое примечание о двойственной природе водорода

Благодаря электронной конфигурации 1s¹ водород занимает уникальное положение в таблице:

По числу валентных электронов он близок к щелочным металлам (группа I A);
По потребности в одном электроне до завершения оболочки — к галогенам (группа VII A).

Это объясняет его способность участвовать в самых разных типах химических реакций и делает его незаменимым элементом в химии.

Он находится в одной группе с другими элементами, однако валентность водорода — это ключевое свойство, отличающее его химическую природу.

Проверка знаний: Как определить водород по таблице Менделеева

Отметьте три правильных утверждения, которые однозначно определяют Водород (H) в Периодической системе.

По каким признакам можно безошибочно установить, что речь идёт именно о Водороде?

1) В атомном ядре содержится ровно 1 протон.

2) Находится в первом горизонтальном ряду (периоде) и первом вертикальном столбце (группе I A) таблицы Менделеева.

3) Полный набор электронов описывается формулой: 1s¹.

4) Обладает двумя электронными оболочками.

5) Является самым лёгким из всех химических элементов.

6) Может проявлять только положительную степень окисления +1.

Показать верные ответы и пояснения

Правильные ответы: 1, 2, 3

1) В атомном ядре содержится ровно 1 протон.
Это главный идентификационный признак: атомный номер Z = 1 однозначно задаёт водород как химический элемент.
2) Находится в 1‑м периоде и 1‑й группе (I A).
Такое сочетание положения в таблице уникально для водорода и определяет:
- одну электронную оболочку (период 1);
- один валентный электрон (группа 1);
- принадлежность к s‑блоку элементов.
3) Полный набор электронов: 1s¹.
— Общее число электронов (1) совпадает с атомным номером (Z = 1).
— На внешнем уровне (n = 1) — 1 электрон.
— Краткая запись совпадает с полной, так как нет внутренних заполненных оболочек.
4) Обладает двумя электронными оболочками.
Ошибка: водород находится в 1‑м периоде и имеет только одну электронную оболочку.
5) Является самым лёгким из всех химических элементов.
Хотя это верно (атомная масса ≈ 1,008 а. е. м.), этот признак не является строго идентификационным с точки зрения периодической системы — он описывает физическое свойство, а не структурное положение.
6) Может проявлять только положительную степень окисления +1.
Неверно: водород проявляет и степень окисления -1 (например, в гидридах металлов: NaH, CaH₂).

Для полноценного понимания атомного строения, физических свойств и применения, переходите к нашей главной статье: водород химический элемент.

Часто задаваемые вопросы:

Почему водород стоит в 1‑й группе (I A), если он неметалл?

Потому что у него 1 валентный электрон (1s¹), как у щелочных металлов.

Но в отличие от них, водород — газ и не проявляет металлических свойств при н. у.

Каков атомный номер и масса водорода?

Атомный номер Z = 1 (1 протон в ядре).

Относительная атомная масса A_r (H)=1,008 (безразмерная величина, средневзвешенное для изотопов ¹H, ²H).

Почему водород считают «уникумом» в таблице Менделеева?

Из‑за двойственной природы:

1. Может отдавать электрон (степень окисления +1, как металлы).

2. Может принимать электрон (степень окисления −1, как галогены).

3. Образует ковалентные связи (H₂, H₂O), а не ионные, как типичные элементы I A.

4. Стоит первым в таблице по Z = 1, а не по массе.