خواص عنصر

ثابت های مادی و فراوانی وقوع در طبیعت

مدل پیل سوختی: انرژی آزاد شده در طی اکسیداسیون هیدروژن مستقیماً به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

مدل پوسته

دوره: 1 (K)
گروه اصلی: I
الکترون های بیرونی: 1

ایزوتوپ های عنصر

طرح سطح انرژی

خواص بیشتر

هیدروژن سبک ترین عنصر است (0.084 گرم در لیتر در 1013 hPa). در دمای معمولی، گازی بی رنگ و بی مزه است که فقط کمی در آب حل می شود. در -253 درجه سانتیگراد مایع و در -259 درجه سانتیگراد جامد می شود. هیدروژن در دمای معمولی نسبتاً بی اثر است. هیدروژن خالص در هوا (واکنش با اکسیژن اتمسفر) با شعله آبی ضعیف می سوزد و آب تشکیل می دهد. هیدروژن مخلوط های انفجاری (اکسی هیدروژن) با اکسیژن و همچنین با کلر (گاز انفجاری کلر) تشکیل می دهد. اگر انرژی حرارتی تامین شود، هیدروژن با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی واکنش داده و ترکیبات مربوطه را تشکیل می دهد.

کشف

هیدروژن توسط HENRY CAVENDISH، محقق انگلیسی، در سال 1766 زمانی که به فلزات پایه اجازه داد تا با اسیدها واکنش دهند، کشف شد. او این عنصر را “فلوژیستون” نامید. در سال 1783 AL de LAVOISIER موفق شد گازهای هیدروژن و اکسیژن را به آب سنتز کند. LAVOISIER سپس هیدروژن را از دو اصطلاح یونانی نامید: آبی (آب و جنائو (من تولید می کنم) به عنوان «هیدروژن» – من آب تولید می کنم. در سال 1814 نماد عنصر «H» توسط برزلیوس معرفی شد.

وقوع/تولید

هیدروژن رایج ترین عنصر در فضا (خورشید: بیش از 50 درصد جرم؛ کهکشان راه شیری و بقیه کیهان: حدود 70-80 درصد جرم) و یکی از رایج ترین عناصر روی زمین است. با این حال، در شکل اولیه، هیدروژن فقط به مقدار کمی (در جو زمین و در گازهای آتشفشانی) وجود دارد. از نظر شیمیایی در ترکیبات معدنی مانند آب، اسیدها، هیدروکسیدها و هیدریدها و در بسیاری از ترکیبات آلی (مانند پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، در نفت خام و گاز طبیعی) پیوند دارد. هیدروژن به صورت صنعتی به روش های مختلفی تولید می شود: الف) از گاز طبیعی بوسیله کراکینگ بخار: هیدروکربن های گازی (مثلاً متان) با بخار آب در دمای 800 درجه سانتی گراد واکنش می دهند. استفاده از کاتالیزورهای حاوی نیکل؛ ب) از زغال سنگ (کک) با تبدیل به گاز زغال سنگ: بخار آب با کک درخشان در دمای 1200 درجه سانتیگراد واکنش می دهد. ج) با الکترولیز (تجزیه آب الکترولیتی): آب با تأثیر الکتریسیته تجزیه می شود. در آزمایشگاه، هیدروژن تولید می شود به عنوان مثال. در مولد گاز کیپ از طریق واکنش روی با اسید کلریدریک.

استفاده کنید

هیدروژن اولیه (مولکولی) به عنوان ماده اولیه برای تولید آمونیاک، اسید هیدروکلریک، متانول، آنیلین و بسیاری از مواد دیگر استفاده می شود. به عنوان گاز جوشکاری (جوشکاری خودکار) استفاده می شود. در متالورژی به عنوان یک عامل کاهنده برای استخراج فلزات استفاده می شود. هیدروژن به عنوان سوخت استفاده می شود و اهمیت فزاینده ای در تولید انرژی پیدا می کند. هیدروژن به عنوان سوخت در پیل های سوختی استفاده می شود. در گذشته از هیدروژن برای پرکردن بالن ها نیز استفاده می شد. با این حال، در فاجعه لیک هرست در سال 1937، یک زپلین به نام Hindenburg در نیویورک منفجر شد. این کشتی هوایی حاوی 200000 متر مکعب هیدروژن بود. آتش سوزی باعث شد که کل کشتی هوایی منفجر شود. 35 نفر جان خود را از دست دادند.

اتصالات مهم

ترکیبات معدنی:
– آب: H2O (اساس تمام فرآیندهای زندگی: حلال ها و وسایل حمل و نقل، محیط متابولیک، مصالح ساختمانی، غذا، عامل تورم)
– اسیدها، به عنوان مثال ب- اسید سولفوریک: H2SO4
– هیدروکسیدها، به عنوان مثال ب- هیدروکسید سدیم: NaOH
– نمک ها، به عنوان مثال ب- نیترات آمونیوم: NH4NO3
– هیدرات ها (آب کریستال در مواد معدنی)، به عنوان مثال. ب. سولفات کلسیم: CaSO4 x 2 H2O (گچ)
– هیدریدها، به عنوان مثال ب- هیدرید پتاسیم: KH

ترکیبات آلی:
– کربوهیدرات ها، به عنوان مثال ب- گلوکز (دکستروز): C6H1 2O6
– چربی ها: ترکیبات (استرها) گلیسرول (گلیسرول) و اسیدهای چرب
– پروتئین ها: ترکیبات اسیدهای آمینه
– نفت، گاز طبیعی

ساختمان

هیدروژن از مولکول های دو اتمی تشکیل شده است.