מימן

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
הליום - מימן -
 

H
Li  
 
 
H-TableImage.svg
כללי
מספר אטומי 1
סמל כימי H
סדרה כימית אל מתכות
צפיפות 0.00009 kg/m3
מראה
חסר צבע
H,1.jpg
תכונות אטומיות
משקל אטומי 1.00794 amu
רדיוס ואן דר ואלס 120 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה 1
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר גז
טמפרטורת ניזול 20.268K (-252.87°C)
טמפרטורת מיצוק 14.025K (-259.14°C)
לחץ אדים 209Pa ב-23K
מהירות הקול 1270 מטר לשנייה ב298.15K
שונות
אלקטרושליליות 2.2
קיבול חום סגולי 14304 J/(kg·K)
מוליכות תרמית 0.1815 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 1312 kJ/mol

מימן (Hydrogen; מיוונית: Hudor = מים, Gennan = יוצר) הוא יסוד כימי גזי שסמלו הכימי H ומספרו האטומי 1. מולקולת המימן מורכבת משני אטומי מימן הקשורים ביניהם בקשר קוולנטי יחיד (H-H) ומסומלת כ-H2.

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

בטמפרטורת החדר ובלחץ של 1 אטמוספירה המימן הוא גז חסר צבע, אל-מתכתי ודליק מאוד. המימן יכול להגיב כמעט עם כל היסודות. מימן הוא היסוד הקל ביותר. בתנאי טמפרטורה ולחץ רגילים למימן טמפרטורת היתוך של 259.2°C- וטמפרטורת רתיחה של 252.77°C-. בלחץ כבד ביותר, כמו הלחץ המצוי בענק גז, מולקולת המימן מאבדת את זהותה והמימן הופך למתכת נוזלית.

המימן הוא גז דליק ביותר. המימן מגיב באלימות עם כלור ועם פלואור.

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • בעבר השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר ובלונים כיוון שהוא קל מהאוויר. בשנת 1937 ניצת המימן שבספינת האוויר הינדנבורג, ובשריפה נהרגו 36 בני אדם. בעקבות זאת, השימוש במימן הופסק ובמקומו נעשה שימוש בהליום. אסון זה ציין את סופן של הטיסות המסחריות באמצעות ספינות אוויר[1].

מבנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מבנה אטומי[עריכת קוד מקור | עריכה]

אטום המימן שונה משאר האטומים בטבלה המחזורית בכך שבאיזוטופ הנפוץ שלו הגרעין שלו אינו מכיל נייטרון, אלא פרוטון בלבד. אטום מימן נייטרלי (שאינו מיונן) מכיל, על כן, פרוטון ואלקטרון - ותו לא.

נוסף ל־1H, קיימים שני איזוטופים נפוצים פחות של מימן: דאוטריום (מסומן 2H, או D) וטריטיום (מסומן 3H, או T), בעלי נייטרון אחד ושני נייטרונים בהתאמה.

איזוטופים של מימן[עריכת קוד מקור | עריכה]

סמל (p)‏Z (n)‏N מסה איזוטופית (u) זמן מחצית חיים ספין גרעיני שכיחות האיזוטופ
שבר מולרי מהיסוד)
טווח השינוי הטבעי
(כשבר מולרי מהיסוד)
התרגשות אנרגטית
הערות
1H (פרוטיום) ‏1 0 1.00782503207(10) יציב [>a‏ 1023‏×2.8] 1/2+ 0.999885(70) 0.999816-0.999974
2H 1 2.0141017778(4) יציב 1+ 0.000115(70) 0.000026-0.000184
3H 2 3.0160492777(25) a‏ (2)12.32 1/2+
דועך ל-3H באמצעות קרינת בטא.
4H 3 4.02781(11) [MeV‏ (9)4.6] s‏ 10-22‏×(10)1.39 2-
מאוד לא יציב, דועך באמצעות פליטת נייטרון.
5H 4 5.03531(11)  ? s‏ 10-22‏×9.1< (1/2+)
מאוד לא יציב, דועך באמצעות פליטת נייטרון.
6H 5 6.04494(28) [MeV‏ (4)1.6] s‏ 10-22‏×(70)2.90 2-#
דועך באמצעות פליטת נייטרון משולשת.
7H 6 7.05275(108)# [MeV‏ #(5)20] s‏ 10-23#‏×(6)2.3 1/2+#

מבנה מולקולרי[עריכת קוד מקור | עריכה]

מולקולת המימן מורכבת באופן רגיל משני אטומי מימן הקשורים ביניהם בקשר קוולנטי יחיד (H-H) ומסומלת כ-H2. בלחץ נמוך ביותר, כמו הלחץ הנמצא בחלל, המימן נוטה להתקיים כמולקולה בעלת אטום בודד.

המימן הוא מרכיב במולקולת המים ובכל תרכובת אורגנית.

יון מימן חיובי (הידרון) הוא בדרך כלל פרוטון בודד, למעט יונים של איזוטופים נדירים יותר של מימן. נוכחות של יוני מימן בתמיסה מימית נקראת חומציות; חומצה היא חומר הנוטה לתרום יוני מימן לחומרים אחרים. יון שלילי של מימן קרוי הידריד, והוא בסיס רב עוצמה.

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

המימן זוהה במאה ה-16 על ידי רוברט בויל. הנרי קוונדיש זיהה אותו שוב ב-1766 וחקר את תכונותיו. את שמו המדעי "הידרוגניום" נתן לו לבואזיה ב-1783. פירוש השם הוא יוצר-מים ומכאן גם נגזר שמו העברי.

צורה בטבע[עריכת קוד מקור | עריכה]

מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר ביקום. מרבית החומר הקיים ביקום הוא מימן הנמצא במגוון כוכבים, בענקי גז ובריכוזים גדולים של גז בין כוכבי שמהווים את השלב הראשון בהתפתחות כוכבים. רוב המימן בגז הבין כוכבי הוא מולקולרי. מולקולות המימן נוצרות על גרגירי אבק בין-כוכבי.

באטמוספירת כדור הארץ נמצא מימן בריכוזים זעירים (חלקיק אחד מתוך מיליון). המקור הנפוץ ביותר למימן בכדור הארץ הוא מים (H2O). מקורות אחרים הם חומרים אורגניים כמו פחם, גז טבעי ודלקי מאובנים אחרים. מתאן (CH4) הוא מקור חשוב למימן.

תרכובות שכיחות של מימן הן:

מימן מגיב עם חמצן לקבלת מים בתגובה הבאה:

\ 2H_{2(g)} + O_{2(g)} \rarr 2H_2O_{(l)}

הפקת מימן[עריכת קוד מקור | עריכה]

ישנן מספר דרכים להפקת מימן, שביניהן פירוק פחמימות בעזרת חום, אלקטרוליזה של מים, תגובה בין בסיס חזק בתמיסה מימית לבין אלומיניום ועוד.

ניתן להפיק מימן בצורה מסחרית ממתאן וקיטור בטמפרטורות גבוהות (700-1100 מעלות צלזיוס) כך:

\ CH_{4(g)} + H_2O_{(g)} \rarr CO_{(g)} + 3H_{2(g)}

ניתן להפיק מימן נוסף בעזרת הפחמן החד-חמצני שנוצר בעזרת קיטור כך:

\ CO_{(g)} + H_2O_{(g)} \rarr CO_{2(g)} + H_{2(g)}

מימן נוצר בתגובה של תמיסה חומצית עם מתכת, ולדוגמה, בתגובה בין תמיסה חומצית לבין מגנזיום:

\ 2H_3O_{(aq)}^+ + Mg_{(s)} \rarr Mg_{(aq)}^{+2} + 2H_2O_{(l)} + H_{2(g)}

מימן נוצר גם בתגובה בין מתכת אלקלית לבין מים (או כוהל), ולדוגמה, בתגובה בין נתרן למים:

\ 2Na_{(s)} + 2H_2O_{(l)} \rarr 2Na_{(aq)}^+ + 2OH_{(aq)}^- +  H_2(g)

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]