Водород

Начинать изучение свойств химических элементов имеет смысл именно с водорода – имеющего по сравнению с другими элементами наиболее простое строение атома. Его электронная конфигурация в основном состоянии 1s¹. Атом водорода состоит всего из двух частиц – протона и электрона, между которыми существуют лишь силы притяжения. Не случайно именно для атома водорода оказалась успешно применимо первая квантовая теория – теория Бора, и только для этого атома волновое уравнение Шредингера имеет точное решение.

Однако простота электронной структуры атома водорода, конечно, не означает, что его поведение наиболее простое. Наоборот, оно во многом отличается от поведения других элементов. Если атомы всех остальных элементов (кроме химически инертного гелия) под валентной оболочкой имеют электронный остов предыдущего благородного газа и размеры их катионов не намного меньше размеров нейтральных атомов, то катион водорода представляет собой простой протон, размеры которого примерно в 104 раз меньше размеров атома. Поэтому положительно поляризованный атом водорода обладает исключительно сильно выраженным поляризующим действием, что является одним из основных мотивов в поведении этого элемента. С этим связаны такие особые свойства элемента, как образование водородных связей, “ониевых” соединений (оксоний, аммоний и др.), протолитические реакции, протонная (Бренстедовская) концепция кислот и оснований и проч.

Кроме того, водород обладает ярко выраженным химическим дуализмом. С одной стороны атом водорода обладает всего одним электроном, также как и атомы щелочных металлов. С другой стороны для завершения электронной оболочки ему не хватает одного электрона и в этом смысле он схож с галогенами. Поэтому разные авторы относят водород то к I группе периодической системы, то к VII группе. Мы же рассмотрим водород совместно с галогенами – элементами VIIA группы.