מימן

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש


שגיאות פרמטריות בתבנית:פירוש נוסף

פרמטרי חובה [ נוכחי ] חסרים

תבנית:יסוד כימי/גז מימן (Hydrogen; מיוונית: ὑδρο = מים, γενής = יוצר) הוא יסוד כימי גזי שסמלו הכימי H ומספרו האטומי 1.

תכונות

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

  • בעבר השתמשו במימן למילוי ספינות אוויר ובלונים כיון שהוא קל מהאויר. בשנת 1937 ניצת המימן בספינת האויר הינדנבורג, ובשריפה נהרגו 36 בני אדם. בעקבות זאת הופסק השימוש במימן ובמקומו נעשה שימוש בהליום. אסון זה הביא לקיצן של הטיסות המסחריות בספינות אויר[1].

מבנה

מבנה אטומי

אטום המימן שונה משאר האטומים בטבלה המחזורית בכך שבאיזוטופ הנפוץ שלו גרעינו 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

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-
מאד לא יציב, דועך באמצעות פליטת נייטרון
5H 4 5.03531(11) ? s‏ 10-22‏×9.1< (1/2+)
מאד 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

מולקולת המימן מורכבת באופן רגיל משני אטומי מימן הקשורים ביניהם בקשר קוולנטי יחיד (H-H) ומסומלת 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

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

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:

הפקת מימן

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:

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

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

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

ראו גם

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. ^ ליאור שליין, טיסה נעימה, בטאון חיל האוויר, דצמבר 1999
Logo hamichlol 3.png
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0