Verschil tussen waterstof en zuurstof

Belangrijkste verschil - Waterstof versus zuurstof

Het periodiek systeem der elementen toont elk element dat tot nu toe op aarde is ontdekt op basis van hun atoomnummers (oplopende volgorde). Sommige van deze elementen zijn zeer overvloedig op aarde terwijl andere elementen in sporenhoeveelheden worden gevonden. Waterstof en zuurstof zijn twee elementen die bijna overal op aarde te vinden zijn. Het grootste verschil tussen waterstof en zuurstof is dat Waterstof heeft geen neutronen in zijn meest stabiele isotoop, terwijl zuurstof 8 neutronen heeft in zijn meest stabiele isotoop.

Key Areas Covered

1. Wat is waterstof
     - Definitie, Isotopen, Structuur, Eigenschappen, Overvloed
2. Wat is zuurstof
      - Definitie, Isotopen, Structuur, Eigenschappen, Overvloed
3. Wat is het verschil tussen waterstof en zuurstof
      - Vergelijking van belangrijke verschillen

Belangrijkste termen: Allotropen, Atoomnummer, Elektron, Waterstof, Isotopen, Neutron, Zuurstof, Proton, Protium

Wat is waterstof

Waterstof is een element met atoomnummer 1 en symbool H. Het is het element dat zich aan de bovenkant van het periodiek systeem bevindt. Waterstof heeft er drie die van nature voorkomen isotopen. Het zijn protium, deuterium en tritium. Ze verschillen van elkaar in het aantal neutronen dat ze in hun kern hebben. Onder deze isotopen is de meest voorkomende isotoop protium. De overvloed aan protium in de natuur is ongeveer 98%. Daarom verwijst de term Waterstof meestal naar Protium.

Waterstof heeft geen neutronen, maar één proton en één elektron. Waterstof heeft er maar één s orbitaal en geen andere orbitalen. Daarom is het enige elektron dat waterstofatoom heeft, gelokaliseerd in de orbitale ruimte. Omdat dit elektron alleen en ongepaard is, kan waterstof H vormen⁺ ion gemakkelijk door het verwijderen van dit elektron. De aanwezigheid van een ongepaard elektron maakt het waterstofatoom onstabiel. Daarom heeft waterstof de neiging om covalente bindingen te vormen met veel verschillende elementen door het elektron met hen te delen.

De meest voorkomende vorm van waterstof die in de natuur wordt gevonden, zijn watermoleculen. Twee waterstofatomen zijn covalent gebonden met één zuurstofatoom in een watermolecuul. De molecuulformule van water wordt gegeven als H₂O. Daarnaast wordt waterstof aangetroffen in koolwaterstoffen, veel voorkomende polymeren en andere organische en anorganische soorten. Waterstof wordt in de atmosfeer gevonden als waterstofgas. De molecuulformule van waterstofgas is H₂. Daar zijn twee waterstofatomen verbonden door een covalente binding door het enige elektron dat ze hebben te delen.

Figuur 01: Chemische structuur van H en H₂

Bij standaardtemperatuur en -druk is waterstof een kleurloos, geurloos en niet-toxisch gas. Het is licht ontvlambaar. Wanneer h₂ gas reageert met metalen elementen, het vormt de H^- anion. Dit anion wordt hydride genoemd. De binding tussen metaal en hydride is ionisch en waterstofatoom heeft twee elektronen (gekoppeld) in hydride-anion.

Wat is zuurstof

Zuurstof is een element met atoomnummer 8 en symbool O. De natuurlijk voorkomende zuurstof heeft drie isotopen. Zij zijn ¹⁶O, ¹⁷O en ¹⁸O. Maar de meest voorkomende vorm is ¹⁶O. Daarom, als we het over zuurstof hebben, hebben we het over ¹⁶O isotoop.

Zuurstof heeft 8 protonen en 8 neutronen in zijn kern. Het heeft ook 8 elektronen rond de kern. Deze elektronen bevinden zich in s- en p-orbitalen. De elektronenconfiguratie van zuurstof is 1s²2s²2p⁴. Omdat de buitenste orbitaal bevattende elektronen p orbitaal zijn, behoort zuurstof tot het p-blok van het periodiek systeem. Zuurstof heeft 4 elektronen in de 2p-orbitaal. Twee ervan zijn gepaard en andere twee elektronen zijn ongepaard. Daarom kan zuurstof O maken^2- anion door twee elektronen van buiten te bekomen. Wanneer twee elektronen worden gewonnen, krijgt zuurstof de elektronenconfiguratie van Neon, wat een zeer stabiele configuratie is.

Zuurstof vormen O₂ gas. Het is het gas dat elk levend wezen nodig heeft voor zijn ademhaling. Het percentage van O₂ gas in de atmosfeer is ongeveer 21%. Daarom wordt zuurstof het meest overvloedig aangetroffen in de atmosfeer. Zuurstof wordt ook gevonden als een onderdeel van watermoleculen. Daar is het zuurstofatoom verbonden met twee waterstofatomen door covalente bindingen. Zuurstof is het tweede meest elektronegatieve element en is de tweede alleen voor Fluor.

Figuur 02: Vorming van O2-molecuul

Bij standaardtemperatuur en -druk komt zuurstof voor als een diatomisch molecuul dat geurloos, kleurloos en niet-toxisch is. Er zijn twee allotropen van zuurstof als O₂ en O₃. O₂ wordt meestal dioxygen of zuurstof genoemd, terwijl O₃ wordt ozon genoemd. Ozon wordt voornamelijk aangetroffen in de ozonlaag in de bovenste atmosfeer.

Verschil tussen waterstof en zuurstof

Definitie

Waterstof: Waterstof is een element met atoomnummer 1 en symbool H.

Zuurstof: Zuurstof is een element met atoomnummer 8 en symbool O.

Aantal neutronen

Waterstof: De meest voorkomende isotoop van waterstof heeft geen neutronen in zijn kern.

Zuurstof: De meest voorkomende isotoop van zuurstof heeft 8 neutronen in zijn kern.

orbitalen

Waterstof: Waterstof heeft slechts een s-orbitaal.

Zuurstof: Zuurstof heeft s en p orbitalen.

Aantal ongepaarde elektronen

Waterstof: Waterstof heeft één ongepaard elektron.

Zuurstof: Zuurstof heeft twee ongepaarde elektronen.

Aantal Covalent Obligaties

Waterstof: Waterstof kan slechts één covalente binding vormen.

Zuurstof: Zuurstof kan twee covalente bindingen vormen.

Atoom massa

Waterstof: De atomaire massa van waterstof is ongeveer 1.00794 u.

Zuurstof: De atomaire massa van zuurstof is 15.999 u.

Conclusie

Zowel waterstof als zuurstof zijn zeer overvloedig aanwezig in de aardkorst. Daarom is het belangrijk om het verschil tussen waterstof en zuurstof te begrijpen. Deze elementen worden gevonden in de gasfase als hun diatomische moleculen of als vaste of vloeibare fasen wanneer gebonden met andere elementen.

Referenties:

1. "Canadian Hydrogen and Fuel Cell Association." Wat is waterstof? N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 7 juli 2017. 
2. "Wat is zuurstof?" Inogen. N.p., n.d. Web. Beschikbaar Hier. 7 juli 2017. 

Afbeelding met dank aan:

1. "Covalent bond hydrogen" door Jacek FH - Eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Afbeelding 02 01 09" door CNX OpenStax (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia