هیدروژن به صورت لاتین Hydrogen این گونه نوشته می شود. این کلمه در زبان یونانی از دو بخش hudor به معنای آب و gennen به معنای تولید کننده تشکیل شده است.
ماده شیمیایی H، نخستین بار توسط هنری کاوندیش در سال 1776 کشف و معرفی شد. نام Hydrogen توسط آنتوان لاووازیه بر روی این عنصر گذاشته شده است.
Hydrogen، در بالاترین خانه و در گروه اول جدول مندلیف قرار دارد. این ماده، به عنوان سبک ترین ماده، در جدول مندلیف معرفی شده است.
در این مطلب ایران کم اکس به معرفی هیدروژن و مواردی که باید در مورد آن بدانید پرداخته است. تا انتهای مطلب همراه ما بمانید و از خواندن این مطلب لذت ببرید.
معرفی هیدروژن
همیشه اولین سوالی که پیش می آید این است که این ماده چیست ؟ پس در ابتدا این مطلب به توضیح “هیدروژن چیست ؟” می پردازیم.
Hydrogen، یک عنصر شیمیایی با نماد H و عدد اتمی 1 است. Hکه به صورت ماده ای بی رنگ، بی بو و بی مزه در محیط دیده می شود. به عنوان یک نافلز طبقه بندی می شود. این عنصر، در دما و فشار استاندارد یا همان دمای اتاق به صورت یک گاز دو اتمی است.
تاریخچه
این نام از کلمه یونانی hydro به معنی “آب” و ژن برای “تشکیل” گرفته شده است. زیرا در هوا سوخته و آب را تشکیل می دهد. هیدروژن توسط فیزیکدان انگلیسی هنری کاوندیش در سال 1766 کشف شده است.
دانشمندان سال ها قبل از اینکه به عنوان یک عنصر شناخته شود Hydrogen تولید می کردند. سوابق مکتوب نشان می دهد که رابرت بویل در اوایل سال 1671 در حین آزمایش با آهن و اسیدها گاز هیدروژن تولید کرد. هیدروژن برای اولین بار توسط هنری کاوندیش در سال 1766 به عنوان یک عنصر متمایز شناخته شد. Hydrogen، که از یک پروتون و یک الکترون واحد تشکیل شده است، ساده ترین و فراوان ترین عنصر در جهان است. تخمین زده می شود که 90 درصد از جهان مرئی از هیدروژن تشکیل شده است.
H سوخت خامی است که بیشتر ستارگان برای تولید انرژی می سوزانند. همین فرآیند، که به نام همجوشی شناخته می شود، به عنوان یک منبع انرژی احتمالی برای استفاده در زمین مورد مطالعه قرار گرفته است. انتظار می رود که ذخیره هیدروژن خورشید تا 5 میلیارد سال دیگر ادامه یابد.
از کلمه یونانی هیدرو (آب) و ژن (تشکیل) گرفته شده است. هیدروژن به عنوان یک ماده متمایز توسط هنری کاوندیش در سال 1776 شناخته شد.
H فراوان ترین عنصر در جهان است. عناصر سنگین‌تر در اصل از اتم‌های هیدروژن یا از عناصر دیگری که در اصل از اتم‌های هیدروژن تشکیل می شوند.
خواص شیمیایی هیدروژن
این نوع گاز که قابلیت آتش زایی دارد، چگالی پایین تر از هوا دارد. هیدروژن، ایزوتوپ دوتریوم و ایزوتوپ تریتیوم، سه نوع ایزوتوپ طبیعی این عنصر شیمیایی است. ایزوتوپ های سنگین تر آن به صورت مصنوعی تولید می شوند.
| خواص فیزیکی – شیمیایی | |
| نام عنصر | Hydrogen، Dihydroge،Molecular hydrogen، H۲، p-Hydrogen،o-Hydrogen |
| نماد عنصر | H |
| ساختار الکترونی | 1s1 |
| حالت فیزیکی | گاز |
| طبقه بندی عنصر | غیر فلز |
| نقطه ذوب | 13.81 K (-259.34°C or -434.81°F) |
| نقطه جوش | 20.28 K (-252.87°C or -423.17°F) |
کاربرد و موارد استفاده از آن
H یک عنصر تجاری مهم است. مقادیر زیادی Hydrogen با نیتروژن هوا ترکیب می‌شود تا از طریق فرآیندی به نام فرآیند هابر، آمونیاک (NH3) تولید کند. این ماده، از طریق فرآیندی به نام هیدروژناسیون به چربی ها و روغن ها مانند روغن بادام زمینی اضافه می شود. هیدروژن مایع در مطالعه ابررساناها استفاده می شود و هنگامی که با اکسیژن مایع ترکیب می شود، یک سوخت موشک عالی می سازد.
H با عناصر دیگر ترکیب می شود و ترکیبات متعددی را تشکیل می دهد. برخی از موارد رایج عبارتند از: آب (H2O)، آمونیاک (NH3)، متان (CH4)، قند سفره (C12H22O11)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و اسید هیدروکلریک (HCl).
H سه ایزوتوپ مشترک دارد. ساده ترین ایزوتوپ به نام پروتیوم، فقط هیدروژن معمولی است. دومی، ایزوتوپ پایداری به نام دوتریوم، در سال 1932 کشف شد، ایزوتوپ سوم، تریتیوم، در سال 1934 کشف شده است.
مقادیر زیادی Hydrogen از نظر تجاری برای تثبیت نیتروژن با استفاده از فرآیند آمونیاک هابر و هیدروژنه کردن چربی ها و روغن ها مورد نیاز است. این ماده، در مقادیر زیاد در تولید متانول، هیدرودآلکیلاسیون، هیدروکراکینگ و هیدروسولفورزدایی استفاده می شود. کاربردهای دیگر آن عبارتند از سوخت موشک، جوشکاری، تولید اسید کلریدریک، کاهش سنگ معدن فلزی و پر کردن بالن است.
پیل سوختی هیدروژن یک فناوری در حال توسعه است که با استفاده از یک منبع گاز هیدروژن، مقادیر زیادی نیروی الکتریکی به دست می‌آید.
توجه به کل اقتصاد مبتنی بر H تولید شده از خورشید و هسته در نظر گرفته شده است. مقبولیت عمومی، سرمایه گذاری بالا و هزینه بالای هیدروژن با توجه به سوخت های امروزی تنها چند مورد از مشکلات پیش روی چنین اقتصادی است. نیروگاه هایی که در مناطق دور افتاده قرار دارند، آب دریا را الکترولیز می کنند. هیدروژن تولید شده با خطوط لوله به شهرهای دوردست می رود. هیدروژن بدون آلودگی می تواند جایگزین گاز طبیعی، بنزین و غیره شود و می تواند به عنوان یک عامل کاهنده در متالورژی، پردازش شیمیایی، پالایش و غیره عمل کند. همچنین می تواند برای تبدیل زباله به متان و اتیلن استفاده شود.
منبع
تخمین زده می شود که H بیش از 90 درصد کل اتم های سه چهارم جرم کیهان را تشکیل می دهد! این عنصر در ستارگان یافت می‌شود و نقش مهمی در تأمین انرژی جهان از طریق واکنش پروتون-پروتون و چرخه کربن-نیتروژن دارد. فرآیندهای همجوشی هیدروژن ستاره ای با ترکیب هیدروژن ها برای تشکیل هلیوم، مقادیر زیادی انرژی آزاد می کنند.
تولید هیدروژن تنها در ایالات متحده حدود 3 میلیارد فوت مکعب در سال است. هیدروژن توسط مراحل زیر تولید می شود.
- بخار روی کربن گرم شده،
- تجزیه هیدروکربن های خاص با گرما
- واکنش هیدروکسید سدیم یا پتاسیم روی آلومینیوم
- الکترولیز آب
- جابجایی از اسیدها توسط فلزات خاص.
هیدروژن مایع در برودتی و در مطالعه ابررسانایی مهم است، زیرا نقطه ذوب آن تنها 20 درجه بالاتر از صفر مطلق است.
تریتیوم به راحتی در راکتورهای هسته ای تولید می شود و در تولید بمب هیدروژنی استفاده می شود.
H جزء اصلی مشتری و سایر سیارات غول گازی است. در برخی از اعماق درون سیاره فشار آنقدر زیاد است که هیدروژن مولکولی جامد به هیدروژن فلزی جامد تبدیل می شود.
در سال 1973، گروهی از آزمایشگران روسی ممکن است H فلزی را در فشار 2.8 مگابایت تولید کرده باشند. در مرحله انتقال، چگالی از 1.08 به 1.3 گرم بر سانتی متر مکعب تغییر کرد. پیش از این، در سال 1972، در لیورمور، کالیفرنیا، گروهی نیز آزمایش مشابهی را گزارش کردند که در آن یک نقطه فشار-حجم در مرکز 2 مگابارت مشاهده کردند. پیش‌بینی‌ها می‌گویند که H فلزی ممکن است ناپایدار باشد. دیگران پیش‌بینی کرده‌اند که این یک ابررسانا در دمای اتاق است.
سوالات پرتکرار
در ادامه به پاسخ برخی از سوالات پرتکرار پرداخته شده است.
هیدروژن فلز است یا غیر فلز ؟
H۲، در شرایط استاندارد یک نافلز یک ظرفیتی است.
هیدروژن چند الکترون دارد ؟ و شکل اتم هیدروژن
این ماده، از یک الکترون و یک پروتون منفرد تشکیل شده است.
مولکول هیدروژن چند اتم دارد ؟
این ماده، سبکترین ماده در جهان است، که در شرایط استاندارد از یک مولکول دو اتمی تشکیل شده است.