Divesinik

Divesinik

Divesinik ehk molekulaarne vesinik ehk vesinik on lihtaine, mille molekul koosneb kahest vesinikuaatomist.

Keemiline valem on H₂. SMILES-i tähistus on [HH], InChI tähistus 1/H2/h1H. Tema CAS-i number on 1333-74-0, EG-number on 215-605-7, PubChemi number on 783.

Tavatingimustes on ta väga kergesti süttiv, värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas, gaasiline vesinik.

Laboratoorselt saadakse teda metallide (näiteks tsingi) reageerimisel hapetega, tööstuslikult vee elektrolüüsi teel.

Eri viisidel toodetud vesinikku nimetatakse erinevalt. Maagaasist toodetud vesinikku nimetatakse halliks ja elektrokatalüüsiga veest toodetut roheliseks vesinikuks. Maagaasist vesiniku tootmisel eraldub aga süsinikdioksiid. Kui see protsessis kinni püütakse, siis nimetatakse nii toodetud vesinikku siniseks vesinikuks.

Vesiniku kasutamist kütusena uurib vesinikuenergeetika. Samuti leiab vesinik kasutamist keemiatööstuses.

Füüsikalised omadused

Tavatingimustel on ta värvitu, lõhnatu ja maitsetu gaas.

Molekulmass on 2,01589 aatommassiühikut. See on Maal looduslikult levinud gaasidest kõige väiksem ehk vesinik on nende seas kõige kergem. Molaarmass on 2,01588 g/mol.

Temperatuuril 20,268 K (−252,882 °C) kondenseerub kahest prootiumiaatomist koosneva molekuliga diprootium (H₂) vedelikuks, mis tahkub temperatuuril 14,025 K (−259,125 °C).

Väga kõrge rõhu all (näiteks vesinikust koosnevate suurte taevakehade tuumas) muutub divesinik metalliliseks vedelikuks (metalliline vesinik). Väga madala rõhu all (näiteks maailmaruumis) kipub vesinik esinema atomaarse vesinikuna, sest vesinikuaatomite kohtumise tõenäosus on väike; niisugune ühinemine on tekitanud vesinikupilves, millest on alguse saanud tähed.

Aurustumissoojus on 0,891 kJ/mol, sulamissoojus 0,117 kJ/mol. Erisoojusmahtuvus on 14304 J/(kg · K). Soojusjuhtivus on 0,1815 W/(m · K).

Tihedus on 0,0899 kg · m⁻³ (273 K juures).

Molaarruumala on 22,42 · 10⁻³ m³/mol.

Aururõhk on 209 · 103 Pa (23 K juures).

Divesinik on diamagnetik magnetilise vastuvõtlikkusega 8 · 10⁻⁹. Elektrijuhtivus on 0 S/m.

Helikiirus divesinikus on 1314 m/s (298,15 K juures).

Aatomite vaheline kaugus on 74,14 pikomeetrit.

Vesiniku molekuli energiatasemed olenevad sellest, kas tuumade spinnid on samasuunalised või erisuunalised. Erineva spinnide jaotusega olekute vaheline üleminek on aeglane.

Keemilised omadused

Video. Kooniline anum on täidetud gaasilise vesinikuga, mis antud katses süüdatakse. Koonuse alumises osas asuvast avausest hakkab sisenema õhku, mis vesinikuga seguneb. Lähenemisel kriitilisele kontsentratsioonile muutub põlemine järjest ebastabiilsemaks ja gaaside segu võnkumine anumas kutsub esile langeva sagedusega heli. Kui vesiniku ja õhu omavahelise suhe muutub selleks sobivaks, siis leiab aset plahvatus

Kuumutamisel reageerib vesinik paljude ainetega. Reaktsioon hapnikuga eraldab soojust, mistõttu vesinik õhus või hapnikus põleb ja ta segud hapnikuga või õhuga süütamisel plahvatavad. Ta on kergesti süttiv aine.

Esinemine looduses

Vaba vesinik (divesinik) on Maal suhteliselt vähe levinud. Et ta on väga väikese tihedusega, on teda Maa atmosfääri alumises osas vaid umbes 0,000005 mahuprotsenti. Kõrguse kasvades vesinikusisaldus kasvab. 100 km kõrgusel on väga hõre atmosfäär, mis koosneb peaaegu ainult divesinikust.

Väljaspool Päikesesüsteemi esineb divesinik hiiglaslikes gaasipilvedes, nimelt H-I-aladel, kus ta on ioniseerimata. Need alad kiirgavad sagedusega umbes 1420 MHz, mis vastab 21 cm joonele. See kiirgus tuleneb koguspinni üleminekutest. Selle kiirguse järgi leitakse ja uuritakse vesiniku esinemist Universumis.

Saamine

Divesinikku saadakse põhiliselt veest ja süsivesinikest.

Tugevalt elektropositiivsed metallide reageerimisel veega tekivad vesinik ja metallhüdroksiidi lahus:

2Na + 2H₂O → H₂ + 2Na⁺ + 2OH^–

Ca + 2H₂O → H₂ + Ca²⁺ + 2OH^–

Allikad

• Arnold F. Holleman, Egon Wiberg, Nils Wiberg. Lehrbuch der anorganischen Chemie, Walter de Gruyter, 1995.
• Erwin Riedel, Christoph Janiak. Anorganische Chemie, 7. trükk, 2007. Google'i raamat
• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия, Высшая школа 1988.