هر آنچه که لازم است در مورد هیدروژن بدانید ؟

هیدروژن به صورت لاتین Hydrogen، 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 برای این عنصر انتخاب 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.

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.

دسترسی سریع

1. معرفی هیدروژن
2. تاریخچه
3. خواص شیمیایی
4. کاربرد و موارد استفاده
5. منبع
6. سخن پایانی
7. سوالات متداول

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. H، که 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.

ایزوتوپ

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.

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.

خواص شیمیایی هیدروژن

این گاز با قابلیت آتش زایی بالا، چگالی پایین تر از هوا دارد. هیدروژن، ایزوتوپ دوتریوم و ایزوتوپ تریتیوم، ایزوتوپ های طبیعی آن به شمار می آیند. ایزوتوپ های سنگین تر، به صورت مصنوعی تولید می شوند.

مهم ترین و اصلی ترین خواص و ویژگی های این عنصر در جدول زیر نوشته شده است.

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.
• به عنوان سوخت موشک (ترکیب این ماده، با اکسیژن مایع، یک سوخت عالی برای موشک است.)
• H با عناصر دیگر ترکیب می شود و ترکیبات متعددی را تشکیل می دهد. برخی از موارد رایج آن عبارتند از : آب (H2O)، آمونیاک (NH3)، متان (CH4)، پراکسید هیدروژن (H2O2) و اسید هیدروکلریک (HCl).
• 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 برای تولید متانول، هیدرودآلکیلاسیون، هیدروکراکینگ و هیدروسولفورزدایی استفاده می شود.
• تولید اسید کلریدریک
• به عنوان جایگزین گاز طبیعی، بنزین و غیره انتخاب شده است.
• به عنوان عامل کاهنده در متالورژی، پردازش شیمیایی، پالایش و غیره عمل می کند.
• می تواند جهت 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.

در ایالات متحده : تولید هیدروژن، حدود 3 میلیارد فوت مکعب در سال است. این عنصر، 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 عنصر، یک ابررسانا در دمای اتاق است.

سخن پایانی

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.

H فراوان ترین عنصر در جهان است. نام این ماده، 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.

سوالات پرتکرار

در ادامه به پاسخ برخی از سوالات که به وفور مشاهده می شود، پرداخته شده است.