Ջրածինը սովորական պայմաններում անգույն, անհամ, անհոտ գազ է։ 14,5 անգամ թեթև է օդից (ամենաթեթև գազն է)։Ջրում քիչ է լուծվում՝ 1 լ ջրում 20°С-ում լուծվում է 18 մլ ջրածին։-252,8°С-ում 1 մթնոլորտային ճնշման տակ ջրածինը դառնում է շարժուն հեղուկ, որը ևս անգույն է։
Ջրածինը լավ լուծվում է որոշ մետաղներում (Ni, Pd, Pt) 1 ծավալ պալադիումում լուծվում է 850 ծավալ ջրածին՝ տաքացնելիս այն քանակապես անջատվում է։ Ջրածնի դիրքը 1 և 7 րդ խմբում պայմանավորված է նրանով, որ ջրածնի ատոմը կարող է կորցնել էլեկտրոն նմանվելով ալկալիական մետաղներին եվ վերցնել էլեկտրոն նմանվելով հալոգեններին այսպիսով ջրածնի ատոմը օժտված է վերօքս երկակիությամբ կարող է լինել և օքսիդիչ, և վերականգնիչ։
Ջրածնի ատոմը պարզագույնն է՝ բաղկացած է միջուկից և մեկ էլեկտրոնից, իոնացման պոտենցիալը՝ 13,595 Էվ, էլեկտրոնային խնամակցության էներգիան (հիմնական վիճակում գտնվող ատոմի և բացասական իոնի էներգիաների տարբերությունը)՝ 0,754 էվ։ Քվանտային մեխանիկայի օգնությամբ հաշված են ջրածնի ատոմի հնարավոր էներգետիկ վիճակները։
Այլ գազերի հետ համեմատած ջրածինն ունի ամենամեծ տեսակարար ջերմահաղորդականությունը՝ 4,12• 10−4 կալ/սմ վրկ։ Ջրածինը չափազանց դժվար հեղուկացող գազ է (կրիտիկական ջերմաստիճանը՝ -240°С)։
Հեղուկ ջրածինը թեթև (70,8 կգ/մ3, -253°С), անգույն, դյուրաշարժ հեղուկ է։
Պինդ ջրածինը բյուրեղական է, խտությունը՝ 88 կգ/մ3։ Սովորական պայմաններում ջրածնի մոլեկուլը երկատոմ է՝ Н2 (ատոմների հեռավորությունը՝ 0,7414 А), դիսոցման էներգիան՝ 4,776 էվ (մոլ)։
Քիմիակն հատկությունները
Ջրածնի ատոմը խիստ ռեակցիաունակ է և շատ արագ առաջացնում է H2 մոլեկուլը։ Ատոմական ջրածնով աշխատող այրիչը ստեղծում է 4000 °С բարձր ջերմաստիճան, որը պայմանավորված է H2-ի կապի մեծ էներգիայով H+H→H2 ΔH=-436 կՋ է։ Բացի հիդրիդներից, որտեղ ջրածնի օքսիդացման աստիճանը -1 է, մնացած միացություններում ունի +1 օքսիդացման աստիճան։
Տաքացնելիս ջրածինը միանում է ոչ մետաղների մեծ մասի (օքսիդանում է) և ակտիվ մետաղների (վերականգնվում է) հետ, առաջացնում հիդրիդներ։ Ոչ մետաղների հիդրիդներն անգույն, սովորաբար տհաճ հոտով, թունավոր գազեր են, մետաղներինը՝ սպիտակ, բյուրեղական (իոնական) նյութեր։
Ջրածնի և հալոգենների խառնուրդները պայթուցիկ են․ ֆտորի հետ անմիջապես, քլորի հետ պայթում է լուսավորելիս, անգամ -252 °C-ում բրոմի և յոդի հետ՝ տաքացնելիս։ Առաջանում են հալոգենաջրածիններ՝ ֆտորաջրածին (HF), քլորաջրածին (НСl), բրոմաջրածին (HBr) և յոդաջրածին (HI), որոնց ջրային լուծույթներն ուժեղ թթուներ են։
Սովորական պայմաններում թթվածնի հետ ջրածինը միանում է դանդաղ, տաքացնելիս՝ պայթյունով։ Պայթուցիկ են 4-94 ծավավալ % H2 պարունակող խառնուրդները՝ թթվածնի և 4-74% Н2 պարունակող խառնուրդները օդի հետ։
Ջրածինը թթվածնի հետ առաջացնում է նաև ջրածնի պերօքսիդ՝ H202։ Տաքացնելիս ջրածինը ծծմբի հետ միանում է հեշտությամբ, սելենի և տելուրի հետ՝ դժվարությամբ։ Առաջանում են ծծմբաջրածին՝ H2S, սելենաջրածին՝ H2Se, և տելուրաջրածին՝ H2Te, որոնք տհաճ հոտով ջրում լուծելի գազեր են (լուծույթները թթուներ են)։
Ջրածինը ազոտի հետ միանում է կատալիզատորի առկայությամբ՝ տաքացնելիս։ Ստացվում է ամոնիակ, NH3, որի ելքը մեծանում է ճնշումը բարձրացնելիս։ Ազոտի մյուս միացությունները ջրածնի հետ՝ հիդրազինը (N2H4), և ազոտաջրածնական թթուն (NH3), հեղուկներ են։
Ատոմական ջրածինը միանում է ֆոսֆորի, արսենի և անտիմոնի հետ։ Առաջանում են ֆոսֆին՝ PH3, արսին՝ AsH3, և ստիբին՝ SbH3, որոնք տհաճ հոտով, խիստ թունավոր գազեր են։
Ածխածինը ջրածնի հետ միանում է բարձր ջերմաստիճաններում՝ առաջացնելով (կատալիզատորի բացակայությամբ) մեթան՝ CH4, որը ածխաջրածինների պարզագույն ներկայացուցիչն է։ Սիլիցիումաջրածինները և բորաջրածինները՝ В2Н6, В4Н10, В5Н9, В5Н11 և այլն, ստացվում են մագնեզիումի, սիլիցիդի կամ բորիդի և թթուների փոխազդեցությամբ։ Տաքացնելիս ջրածինն իրենց օքսիդներից վերականգնում է բազմաթիվ մետաղներ (Mo, W, Cr, Fe, Си և այլն) և ոչ մետաղներ (Сl, Տ, N, Si և այլն)։
Ածխածնի (II) օքսիդը (СО) կատալիզատորի առկայությամբ Ջրածնով վերականգնելով ստանում են օրգանական նյութեր (НСНО, СН3ОН և այլն)։
Ջրածինը միանում է չհագեցած ածխաջրածինների հետ, վերականգնում օրգանական միացությունները։ Ալկալիական, հողալկալիական և մի քանի այլ մետաղների հետ ջրածինը միանում է բարձր ջերմաստիճաններում առաջացնելով մետաղների հիդրիդներ՝ LiH, NaH, CaH2, ВеН2 և այլն։ Այդ հիդրիդները կայուն են, հալվում են առանց քայքայվելու, ջրի առկայությամբ հիդրոլիզվում են՝ անջատելով ջրածին, ուժեղ վերականգնիչներ են։ Նրանց հալույթները էլեկտրոլիտներ են, ենթարկվում են էլեկտրոլիզի (անոդի վրա անջատվում է ջրածին)։
Ջրածինը լավ է լուծվում բազմաթիվ մետաղներում (Pd, Pt, Ni և այլն)՝ առաջացնելով ներդրման պինդ լուծույթներ։ Մետաղներում լուծվելու ունակության շնորհիվ ջրածինը․ թափանցում է մետաղների միջով (դիֆուզիա), կոռոզիայի է ենթարկում պողպատը (դեկարբոնացում)։
Լույսի կամ ջերմության ազդեցությամբ H2 միանում է հալոգենների և այլ ոչ մետաղների հետ։
H 2 + C l 2 → 2 H C l {\displaystyle {\mathsf {H_{2}+Cl_{2}\rightarrow 2HCl}}}
H 2 + S → H 2 S {\displaystyle {\mathsf {H_{2}+S\rightarrow H_{2}S}}}
3 H 2 + N 2 → 2 N H 3 {\displaystyle {\mathsf {3H_{2}+N_{2}\rightarrow 2NH_{3}}}}
(400-500°С,p,Fe)
Ջրածինը միանում է թթվածնի հետ՝ հսկայական քանակի էներգիայի անջատմամբ (ջրածնաթթվածնային բոցի ջերմաստիճանը հասնում է 3000°С։
2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O + Q {\displaystyle {\mathsf {2H_{2}+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+Q}}}
այս գազերի 2։1 հարաբերությունը կոչվում է շառաչող գազ, քանի որ ավարտվում է պայթյունով։
Ջրածինը ուժեղ վերականգնիչ է, այն վերականգնում է շատ մետաղներ իրենց օքսիդներից.
P b O + H 2 → P b + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {PbO+H_{2}\rightarrow Pb+H_{2}O}}}
C u O + H 2 → C u + H 2 O {\displaystyle {\mathsf {CuO+H_{2}\rightarrow Cu+H_{2}O}}}
փոխազդում է նաև որոշ ոչ մետաղների օքսիդների հետ, ստացվում է ոչ մետաղ.
2 N O 2 + 4 H 2 → N 2 + 4 H 2 O {\displaystyle {\mathsf {2NO_{2}+4H_{2}\rightarrow N_{2}+4H_{2}O}}}
Մետաղների հետ ջրածինը առաջացնում է հիդրիդներ, որոնք պինդ նյութեր են և կարծես ջրածնի շտեմարան լինեն, որովհետև ջրի հետ՝ տալիս են ջրածին, որը հնարավոր է ապագայում օգտագործել որպես վառելիք՝ բենզինի փոխարեն։
H 2 + 2 N a → 2 N a H {\displaystyle {\mathsf {H_{2}+2Na\rightarrow 2NaH}}}
C a + H 2 → C a H 2 {\displaystyle {\mathsf {Ca+H_{2}\rightarrow CaH_{2}}}}
Օրգանական քիմիական ռեակցիաներում ջրածինը օգտագործում են հիդրացնելու համար։
R − C H = C H − R ′ + H 2 → R − C H 2 − C H 2 − R ′ {\displaystyle {\mathsf {R\!\!-\!\!CH\!\!=\!\!CH\!\!-\!\!R’+H_{2}}}\rightarrow {\mathsf {R\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!CH_{2}\!\!-\!\!R’}}}
Վիկա Ավետյան 