Cząsteczka wodoru (H₂) jest najprostszą cząsteczką dwuatomową i składa się z dwóch atomów wodoru połączonych pojedynczym wiązaniem kowalencyjnym. Oto szczegółowe informacje na temat budowy cząsteczki wodoru:
1. Atom wodoru:
– Atom wodoru ma jeden proton w jądrze i jeden elektron na zewnętrznej powłoce elektronowej (powłoce K).
– Konfiguracja elektronowa wodoru to 1s¹, co oznacza, że ma jeden elektron w podpowłoce s.
2. Tworzenie cząsteczki H₂:
– Dwa atomy wodoru łączą się, tworząc cząsteczkę H₂ przez współdzielenie swoich pojedynczych elektronów, aby uzyskać pełną powłokę walencyjną.
– Każdy atom wodoru potrzebuje dwóch elektronów w swojej powłoce walencyjnej, aby osiągnąć stabilną konfigurację elektronową helowca (w tym przypadku konfigurację helu, który ma dwa elektrony).
3. Wiązanie kowalencyjne:
– W cząsteczce H₂ oba atomy wodoru współdzielą parę elektronową, tworząc pojedyncze wiązanie kowalencyjne.
– Wiązanie to można przedstawić jako H—H, gdzie kreska reprezentuje parę elektronów wspólną dla obu atomów.
4. Struktura elektronowa:
– Każdy atom wodoru w cząsteczce H₂ ma dostęp do dwóch elektronów (jednego swojego i jednego wspólnego), co tworzy stabilną konfigurację elektronową.
– Wspólna para elektronów jest równomiernie dzielona między dwa atomy, co czyni wiązanie niespolaryzowanym.
5. Model orbitalny:
– Na poziomie kwantowym, dwa orbitale 1s z każdego atomu wodoru nakładają się, tworząc wspólną molekularną chmurę elektronową.
– Ten nakładanie się orbitalów 1s prowadzi do powstania wiążącego orbitalu molekularnego σ (sigma).
6.Właściwości:
– Cząsteczka H₂ jest bardzo stabilna energetycznie, ponieważ wspólne wiązanie kowalencyjne silnie trzyma razem oba atomy.
– W stanie gazowym wodór istnieje jako cząsteczka dwuatomowa H₂.
7. Energia wiązania:
– Energia potrzebna do zerwania wiązania w cząsteczce H₂, zwana energią dysocjacji, wynosi około 436 kJ/mol.
Cząsteczka wodoru jest podstawowym przykładem wiązania kowalencyjnego i ilustruje, jak atomy mogą współdzielić elektrony, aby uzyskać stabilność chemiczną.