מימן - סיכום הטבלה המחזורית

מימן, שמספרו האטומי 1, הוא היסוד הראשון בטבלה המחזורית. לאטום המימן פרוטון אחד ואלקטרון אחד, ותכונות קומפקטיות אלה מקנות לו את תכונותיו המיוחדות. בטבע מצוי המימן כמולקולה דו-אטומית, H2, במצב צבירה גזי: טמפרטורת הרתיחה של מימן היא 20.28K, וטמפרטורת ההתכה – 13.81K. לאטום המימן שני איזוטופים – דיאוטריום, שלו נויטרון אחד ומסתו האטומית 2, וטריטיום, שלו שני נויטרונים ומסתו האטומית 3. ריכוזם של איזוטופים אלה בטבע נמוך, ומסתו האטומית הממוצעת של מימן בטבע היא 1.008 גרם למול, המייצגת מסה מולקולרית של 2.016 גרם למול גז מימן. מסה נמוכה זו הופכת את המימן לגז הקל ביותר בטבע, תכונה שגרמה לבוני ספינות האוויר בשליש הראשון של המאה ה-20 להשתמש בו כגז-מילוי, שימשוך את ספינותיהם מעלה. הרפתקה זו הסתיימה בכי רע בשנת 1937, בשל דליקותו ונפיצותו הרבה של המימן: ספינת האוויר הגרמנית הינדנבורג עלתה באש בניו יורק, ועשרות מנוסעיה נהרגו. המימן הוא מרכיב עיקרי בכל מולקולה אורגנית. הוא נפוץ קשור לפחמן, קשר היוצר פחמימנים – חומרים המשמשים כדלק וכחומרי מוצא לתגובות וחומרים אורגניים רבים. מבנהו של אטום המימן, פרוטון ואלקטרון יחידים, הוא הגורם למאפיין החשוב שלו – השתתפותו בתגובות חומצה-בסיס. חומצה מוגדרת (עפ"י ברונסטד-לאורי) כמולקולה שמשחררת או מוסרת פרוטון – אחד מאטומי המימן של המולקולה "מתפרק": האלקטרון נותר במולקולה והפרוטון עוזב אותה. זו הדרך האפקטיבית ביותר להעברת מטען חיובי מלא בין מולקולות, והיא מתאפשרת הודות למבנהו הקומפקטי של המימן. "צידה השני" של החומצה הוא הבסיס – מולקולה הקולטת פרוטון. מימנים חומציים הם מימנים הנוטים לשחרר את הפרוטון שלהם: נטייה זו גוברת ככל שהמולקולה-האם יכולה לייצב טוב יותר את המטען השלילי שהפרוטון מותיר מאחוריו. מימן הקשור לחמצן נוטה להיות חומצי (זהו מקור השם), כפי שקורה בחומצה קרבוקסילית ובחומצות האנאורגניות החזקות. בנוסף, תרכובות המימן (הידרידים) של יסודות הטור השביעי בטבלה המחזורית (הלוגנים) הם חומצות חזקות, פרט למימן פלואורי. הידירידים מתכתיים הם המקרה הכמעט-יחיד בו מצוי המימן בדרגת חימצון שלילית, או כיון שלילי, והם מחזרים חזקים.