lovesouthernsocial.com

Hidrojen, evrendeki en hafif kimyasal elementtir ve diğer hidrojen atomlarıyla bağ kurarak çeşitli kullanımları olan bir gaz oluşturabilir.

Florencia Viadana'nın Unsplash'taki Resmi

Hidrojen, bugüne kadar bilinen tüm elementler arasında en küçük atom kütlesine (1 u) ve en küçük atom numarasına (Z=1) sahip kimyasal elementtir. Hidrojen, Periyodik Tablonun IA ailesinin (alkali metaller) ilk periyodunda yer almasına rağmen, bu ailenin elemanlarına benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip değildir ve bu nedenle onun bir parçası değildir. Genel olarak, hidrojen tüm evrende en bol bulunan elementtir ve Dünya gezegeninde en bol bulunan dördüncü elementtir.

Hidrojen benzersiz özelliklere sahiptir, yani insanlar tarafından bilinen başka hiçbir kimyasal elemente benzemez. Hidrojen genellikle metan ve su gibi çeşitli organik ve inorganik maddelerin bileşimine katılır.Kimyasal maddelerin bir parçası olmadığında, yalnızca formülü H2 olan gaz halinde bulunur.

Doğal haliyle ve normal koşullarda hidrojen renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Enerji depolamak için büyük bir kapasiteye sahip bir moleküldür ve bu nedenle yenilenebilir bir elektrik ve termal enerji kaynağı olarak kullanımı yaygın olarak araştırılmıştır.

Hidrojenin keşfi

16. yüzyılın ortalarında Pareselvs, bazı metalleri asitlerle reaksiyona sokmaya karar verdi ve sonunda hidrojen elde etti. Daha önce test edilmiş olmasına rağmen, Henry Cavendish hidrojeni yanıcı gazlardan ayırmayı başardı ve 1766'da onu kimyasal bir element olarak kabul etti.

Metal olmaması, metal olmayan bir özelliğin Periyodik Tablodaki özelliğini oluşturur. 1773'te Antoine Lavoisier, kimyasala Yunancadan türetilen hidrojen adını verdi. hidro ve genler, ve su üreteci anlamına gelir.

doğada hidrojen

• Hidrojen, çeşitli organik maddelerin (proteinler, karbonhidratlar, vitaminler ve lipitler) ve inorganik (asitler, bazlar, tuzlar ve hidritler) kimyasal bileşiminin bir parçasıdır;
• Atmosferik havada, iki hidrojen atomu arasındaki kovalent bağ yoluyla oluşan H2 moleküler formuyla temsil edilen gaz halinde bulunur;
• Hidrojen ayrıca yaşam için önemli bir kaynak olan su moleküllerini oluşturur.

hidrojen kaynakları

Yeryüzünde hidrojen en saf haliyle değil, birleşik biçiminde (hidrokarbonlar ve türevleri) bulunur. Bu nedenle hidrojenin çeşitli kaynaklardan ekstrakte edilmesi gerekir. Hidrojenin ana kaynakları şunlardır:

1. Doğal gaz;
2. etanol;
3. Metanol;
4. Suçlu;
5. biyokütle;
6. Metan;
7. Algler ve Bakteriler;
8. Benzin ve Dizel.

Atomik Hidrojen Özellikleri

• Protium (1H1), döteryum (1H2) ve trityum (1H3) olmak üzere üç izotopu (aynı atom numarasına ve farklı kütle numaralarına sahip atomlar) vardır;
• Yalnızca bir elektronik seviye içerir;
• Çekirdeğinde tek bir protona sahiptir;
• Elektronik seviyesinde sadece bir elektronu vardır;
• Nötron sayısı izotopa bağlıdır - protium (0 nötron), döteryum (1 nötron) ve trityum (2 nötron);
• Periyodik Tablodaki en küçük atom yarıçaplarından birine sahiptir;
• Herhangi bir metalik elementten daha fazla elektronegatifliğe sahiptir;
• Herhangi bir metalik elementten daha fazla iyonlaşma potansiyeline sahiptir;
• Bir katyona (H+) veya bir anyona (H-) dönüşebilen bir atomdur.

Hidrojen atomunun kararlılığı, değerlik kabuğunda (bir atomun en dış kabuğunda) bir elektron aldığında elde edilir. İyonik bağlarda, hidrojen yalnızca bir metalle etkileşir ve ondan bir elektron kazanır. Kovalent bağlarda hidrojen, elektronunu bir ametalle veya kendisiyle paylaşarak tekli bağlar oluşturur.

Moleküler hidrojenin (H2) özellikleri

• Oda sıcaklığında her zaman gaz halinde bulunur;
• Yanıcı bir gazdır;
• Erime noktası -259.2°C'dir;
• Kaynama noktası -252.9°C'dir;
• En hafif gaz olan 2 g/mol'e eşit bir molar kütleye sahiptir;
• İlgili iki hidrojen atomu arasında s-s tipi bir sigma kovalent bağı vardır;
• Atomlar arasında iki elektron paylaşımı vardır;
• Doğrusal tip moleküler geometriye sahiptir;
• Molekülleri polar değildir;
• Molekülleri, indüklenmiş dipol kuvvetleri aracılığıyla etkileşime girer.

Moleküler hidrojen, çeşitli bileşiklerle büyük kimyasal afiniteye sahiptir. Bu özellik, bir maddenin başka bir madde ile reaksiyona girme kabiliyeti ile ilgilidir, çünkü iki veya daha fazla madde temas ettirilse ve aralarında bir afinite olmasa bile reaksiyon meydana gelmez. Bu şekilde hidrojenasyon, yanma ve basit değişim gibi reaksiyonlara katılır.

Moleküler hidrojen (H2) elde etme yolları

fiziksel yöntem

Moleküler hidrojen, bu karışımda bulunan gazlardan biri olduğu için atmosferik havadan elde edilebilir. Bunun için atmosferik havanın fraksiyonel sıvılaştırma yöntemine ve ardından fraksiyonel damıtma işlemine tabi tutulması gerekmektedir.

kimyasal yöntem

Moleküler hidrojen, aşağıdakiler gibi belirli kimyasal reaksiyonlar yoluyla elde edilebilir:

• Basit değişim: soy olmayan bir metalin (Me) bir inorganik asitte (HX) bulunan hidrojenin yerini alarak herhangi bir tuz (MeX) ve moleküler hidrojen (H2) oluşturduğu reaksiyon:
• Ben + HX → MeX + H2
• Kok kömürünün hidrasyonu (kömür yan ürünü): bu reaksiyonda kömürün karbonu (C) sudaki oksijen (H2O) ile etkileşime girerek karbon monoksit ve hidrojen gazı oluşturur:
• C + H2O → CO + H2
• Su elektrolizi: Su elektroliz işlemine tabi tutulduğunda oksijen ve hidrojen gazları oluşur:
• H2O(1) → H2(g) + O2(g)

Hidrojen Tesisleri

• Roketler veya arabalar için yakıt;
• Metalleri kesmek için ark flaşlı torçlar (elektrik enerjisi kullanır);
• Kaynaklar;
• Organik sentezler, daha doğrusu hidrokarbon hidrojenasyon reaksiyonlarında;
• Yağları bitkisel yağlara dönüştüren organik reaksiyonlar;
• Hidrojen halojenürlerin veya hidrojene asitlerin üretimi;
• Sodyum hidrit (NaH) gibi metal hidritlerin üretimi.

Hidrojen bombası

Hidrojen bombası, hidrojen bombası veya termonükleer bomba, en büyük yıkım potansiyeline sahip atom bombasıdır. Operasyonu nükleer füzyon sürecinden kaynaklanmaktadır, bu yüzden füzyon bombası olarak da adlandırılabilir.

Bir hidrojen bombasının patlaması, yaklaşık 10 milyon santigrat derece gibi çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleşen füzyon sürecinden kaynaklanır. Bu bombanın üretim süreci, protium, döteryum ve trityum adı verilen hidrojen izotoplarının birleşmesi ile başlar. Hidrojen izotoplarının birleşimi, atomun çekirdeğinin daha fazla enerji üretmesini sağlar, çünkü atom kütlesi hidrojenden 4 kat daha büyük olan helyum çekirdekleri oluşur.

Böylece hafif olan çekirdek ağırlaşır. Bu nedenle, nükleer füzyon süreci, fisyondan binlerce kat daha şiddetlidir. Bir hidrojen bombasının gücü 10 milyon ton dinamite ulaşabilir ve atom bombalarından çok daha üstün bir seviyede radyoaktif madde ve elektromanyetik radyasyon yayar.

Bir hidrojen bombasının 1952'deki ilk testi, yaklaşık 10 milyon ton TNT'ye eşdeğer miktarda enerji açığa çıkardı. Bu tip reaksiyonun Güneş gibi yıldızların enerji kaynağı olması dikkat çekicidir.%73 hidrojen, %26 helyum ve %1 diğer elementlerden oluşur. Bu, hidrojen atomlarının birleşerek helyum atomları oluşturduğu çekirdeğinde füzyon reaksiyonlarının gerçekleşmesiyle açıklanır.

Hidrojen Hakkında Eğlenceli Gerçekler

• Moleküler hidrojen havadan daha hafiftir ve sert hava gemilerinde Alman Kont Ferdinand von Zeppelin tarafından kullanılmıştır, bu nedenle hava gemilerinin adı;
• Moleküler hidrojen, bazı bakteri ve algler tarafından sentezlenebilir;
• Hidrojen temiz enerji yakıtı üretiminde kullanılabilir;
• Metan gazı (CH4) giderek daha önemli bir hidrojen kaynağıdır.