Evrendeki en yaygın kimyasal element hidrojendir. Bu bir tür referans noktasıdır, çünkü periyodik tabloda atom numarası bire eşittir. İnsanlık, gelecekte en olası araçlardan biri olarak onun hakkında daha fazla şey öğrenebilmeyi umuyor. Hidrojen en basit, en hafif, en yaygın elementtir, her yerde bol miktarda bulunur - toplam madde kütlesinin yüzde yetmiş beşi. Herhangi bir yıldızda, özellikle gaz devlerinde çok fazla hidrojen var. Yıldız füzyon reaksiyonlarındaki rolü anahtardır. Hidrojen olmadan su olmaz, bu da hayat olmadığı anlamına gelir. Herkes bir su molekülünün bir oksijen atomu içerdiğini ve içindeki iki atomun hidrojen olduğunu hatırlar. Bu, iyi bilinen formül H 2 O'dur.

onu nasıl kullanıyoruz

Hidrojen, 1766'da Henry Cavendish tarafından bir metalin oksidasyon reaksiyonunu analiz ederken keşfedildi. Birkaç yıllık gözlemden sonra, hidrojen yakma sürecinde suyun oluştuğunu fark etti. Daha önce, bilim adamları bu elementi izole ettiler, ancak onu bağımsız olarak görmediler. 1783'te hidrojene hidrojen adı verildi (Yunanca "hidro" - su ve "gen" - doğurmak için çevrildi). Suyu oluşturan element hidrojendir. Moleküler formülü H 2 olan bir gazdır. Sıcaklık oda sıcaklığına yakın ve basınç normal ise bu eleman algılanamaz. Hidrojen insan duyuları tarafından bile algılanamaz - tatsız, renksiz, kokusuzdur. Ancak basınç altında ve -252.87 C sıcaklıkta (çok soğuk!) Bu gaz sıvılaşır. Bu şekilde depolanır, çünkü gaz halinde çok daha fazla yer kaplar. Roket yakıtı olarak kullanılan sıvı hidrojendir.

Hidrojen katılaşabilir, metalik hale gelebilir, ancak bunun için ultra yüksek basınca ihtiyaç vardır ve en önde gelen bilim adamları, fizikçiler ve kimyagerlerin şu anda yaptığı şey budur. Şimdiden bu element ulaşım için alternatif bir yakıt görevi görüyor. Uygulaması, içten yanmalı bir motorun nasıl çalıştığına benzer: hidrojen yandığında, kimyasal enerjisinin çoğu açığa çıkar. Buna dayalı bir yakıt hücresi oluşturma yöntemi de pratik olarak geliştirilmiştir: oksijen ile birleştirildiğinde bir reaksiyon meydana gelir ve bu sayede su ve elektrik oluşur. Taşımacılığın yakında benzin yerine hidrojene "geçmesi" mümkündür - birçok otomobil üreticisi alternatif yanıcı malzemeler yaratmakla ilgileniyor ve bazı başarılar var. Ancak gelecekte tamamen hidrojenli bir motor var, birçok zorluk var. Bununla birlikte, avantajlar, katı hidrojenli bir yakıt deposunun yaratılmasının tüm hızıyla devam etmesi ve bilim adamları ve mühendislerin geri çekilmeyecekleri şekildedir.

Temel bilgiler

Hidrojenyum (lat.) - hidrojen, periyodik tablodaki ilk seri numarası H olarak gösterilir. Hidrojen atomunun kütlesi 1.0079, normal şartlar altında tadı, kokusu ve rengi olmayan bir gazdır. On altıncı yüzyıldan beri kimyacılar, belirli bir yanıcı gazı farklı şekillerde tanımlayarak tanımladılar. Ancak aynı koşullar altında herkes için ortaya çıktı - asit metale etki ettiğinde. Hidrojen, Cavendish'in kendisi tarafından bile, yıllarca basitçe "yanıcı hava" olarak adlandırıldı. Ancak 1783'te Lavoisier, sentez ve analiz yoluyla suyun karmaşık bir bileşime sahip olduğunu kanıtladı ve dört yıl sonra "yanıcı hava"ya modern adını verdi. Bu bileşik kelimenin kökü, hidrojen bileşiklerini ve katıldığı herhangi bir işlemi adlandırmak gerektiğinde yaygın olarak kullanılır. Örneğin, hidrojenasyon, hidrit ve benzerleri. Ve Rus ismi 1824'te M. Solovyov tarafından önerildi.

Doğada, bu elementin dağılımı eşit değildir. Yerkabuğunun litosferinde ve hidrosferinde kütlesi yüzde birdir, ancak hidrojen atomları yüzde on altı kadardır. Dünyadaki en yaygın su ve içindeki ağırlıkça %11,19 hidrojendir. Ayrıca, petrol, kömür, tüm doğal gazlar, kil oluşturan hemen hemen tüm bileşiklerde kesinlikle mevcuttur. Tüm bitki ve hayvan organizmalarında - proteinlerin, yağların, nükleik asitlerin, karbonhidratların vb. Bileşiminde hidrojen vardır. Hidrojenin serbest hali tipik değildir ve neredeyse hiç oluşmaz - doğal ve volkanik gazlarda çok az miktarda bulunur. Atmosferde çok önemsiz miktarda hidrojen - atom sayısı açısından %0.0001. Öte yandan, tüm proton akışları, gezegenimizin iç radyasyon kuşağını oluşturan Dünya'ya yakın uzayda hidrojeni temsil eder.

Uzay

Uzayda hiçbir element hidrojen kadar yaygın değildir. Güneş elementlerinin bileşimindeki hidrojen hacmi, kütlesinin yarısından fazladır. Çoğu yıldız, plazma şeklinde hidrojen oluşturur. Bulutsuların ve yıldızlararası ortamın çeşitli gazlarının ana kısmı da hidrojenden oluşur. Kuyruklu yıldızlarda, bir dizi gezegenin atmosferinde bulunur. Doğal olarak, ne serbest H2 olarak ne de metan CH4 olarak ne de amonyak NH3 olarak, hatta su H20 olarak saf formda değildir. Çoğu zaman CH, NH, SiN, OH, PH ve benzerleri vardır. . Bir proton akışı olarak hidrojen, korpüsküler güneş radyasyonunun ve kozmik ışınların bir parçasıdır.

Sıradan hidrojende, iki kararlı izotopun bir karışımı, hafif hidrojen (veya protium 1 H) ve ağır hidrojendir (veya döteryum - 2H veya D). Başka izotoplar da var: radyoaktif trityum - 3H veya T, aksi takdirde - süper ağır hidrojen. Ve ayrıca çok kararsız 4 N. Doğada, bir hidrojen bileşiği şu oranlarda izotoplar içerir: döteryum atomu başına 6800 protium atomu vardır. Trityum, atmosferde, kozmik ışın nötronlarından etkilenen, ancak ihmal edilebilecek kadar az olan nitrojenden oluşur. İzotopların kütle numaraları ne anlama geliyor? Sayı, protium çekirdeğinin yalnızca bir protona sahip olduğunu gösterirken, döteryumun yalnızca bir protonu değil, aynı zamanda bir atomun çekirdeğinde bir nötronu da vardır. Trityum çekirdeğinde bir proton için iki nötron bulunur. Ancak 4 N, proton başına üç nötron içerir. Bu nedenle, hidrojen izotoplarının fiziksel ve kimyasal özellikleri, diğer tüm elementlerin izotoplarından çok farklıdır - kütlelerdeki fark çok büyüktür.

Yapı ve fiziksel özellikler

Yapı açısından, hidrojen atomu diğer tüm elementlere kıyasla en basit olanıdır: bir çekirdek - bir elektron. İyonlaşma potansiyeli - çekirdeğin elektron ile bağlanma enerjisi - 13.595 elektron volt (eV). Tam da bu yapının basitliği nedeniyle, daha karmaşık atomların enerji seviyelerinin hesaplanması gerektiğinde hidrojen atomu kuantum mekaniğinde uygun bir modeldir. H2 molekülünde, kimyasal bir kovalent bağ ile birbirine bağlanan iki atom vardır. Çürüme enerjisi çok yüksektir. Atomik hidrojen, çinko ve hidroklorik asit gibi kimyasal reaksiyonlarda oluşturulabilir. Bununla birlikte, hidrojen ile etkileşim pratikte gerçekleşmez - hidrojenin atomik durumu çok kısadır, atomlar hemen H2 moleküllerine yeniden birleşir.

Fiziksel bir bakış açısından, hidrojen bilinen tüm maddelerden daha hafiftir - havadan on dört kat daha hafiftir (tatillerde uçan balonları unutmayın - içlerinde sadece hidrojen vardır). Ancak helyum kaynayabilir, sıvılaşabilir, eriyebilir, katılaşabilir ve yalnızca helyum daha düşük sıcaklıklarda kaynar ve erir. Sıvılaştırmak zor, -240 santigrat derecenin altında bir sıcaklığa ihtiyacınız var. Ancak çok yüksek bir ısı iletkenliğine sahiptir. Neredeyse suda çözünmez, ancak metal hidrojen ile mükemmel bir şekilde etkileşime girer - hemen hemen hepsinde, en iyisi paladyumda çözülür (bir hacim hidrojen için 850 hacim harcanır). Sıvı hidrojen hafif ve akışkandır ve metallerde çözündüğünde, genellikle karbonla (örneğin çelik) etkileşimi nedeniyle alaşımları yok eder, difüzyon, dekarbonizasyon meydana gelir.

Kimyasal özellikler

Bileşiklerde, çoğunlukla hidrojen, sodyum ve diğer alkali metaller gibi +1'lik bir oksidasyon durumu (değerlik) gösterir. Mendeleev sisteminin ilk grubunun başında duran analogları olarak kabul edilir. Ancak metal hidritlerdeki hidrojen iyonu, -1 oksidasyon durumuyla negatif yüklüdür. Ayrıca, bu element, organik bileşiklerde bile yerini alabilen halojenlere yakındır. Bu, hidrojenin Mendeleev sisteminin yedinci grubuna da atfedilebileceği anlamına gelir. Normal koşullar altında, hidrojen molekülleri aktivitede farklılık göstermez, yalnızca en aktif metal olmayanlarla birleşir: flor ile ve hafif ise klor ile iyidir. Ancak ısıtıldığında hidrojen farklılaşır - birçok elementle reaksiyona girer. Atomik hidrojen, moleküler hidrojene kıyasla kimyasal olarak çok aktiftir, bu nedenle oksijenle bağlantılı olarak su oluşur ve yol boyunca enerji ve ısı açığa çıkar. Oda sıcaklığında bu reaksiyon çok yavaştır, ancak beş yüz elli derecenin üzerinde ısıtıldığında bir patlama meydana gelir.

Hidrojen metalleri indirgemek için kullanılır, çünkü oksitlerinden oksijeni alır. Flor ile hidrojen karanlıkta ve eksi iki yüz elli iki santigrat derecede bir patlama oluşturur. Klor ve brom hidrojeni yalnızca ısıtıldığında veya aydınlatıldığında ve iyot yalnızca ısıtıldığında uyarır. Hidrojen ve azot amonyak oluşturur (çoğu gübre bu şekilde yapılır). Isıtıldığında, kükürt ile çok aktif bir şekilde etkileşime girer ve hidrojen sülfür elde edilir. Tellür ve selenyum ile hidrojen reaksiyonuna neden olmak zordur, ancak saf karbon ile reaksiyon çok yüksek sıcaklıklarda gerçekleşir ve metan elde edilir. Karbon monoksit ile hidrojen, çeşitli organik bileşikler oluşturur, basınç, sıcaklık, katalizörler burada etkilidir ve tüm bunlar büyük pratik öneme sahiptir. Genel olarak, hidrojenin ve bileşiklerinin rolü, protik asitlere asidik özellikler verdiği için son derece büyüktür. Hidrojen bağları, hem inorganik hem de organik bileşiklerin özelliklerini etkileyen birçok elementle oluşur.

Alma ve kullanma

Hidrojen, doğal gazlardan - yanıcı, kok fırını, petrol arıtma gazlarından - endüstriyel ölçekte elde edilir. Elektriğin çok pahalı olmadığı yerlerde elektroliz ile de elde edilebilir. Bununla birlikte, hidrojen üretiminin en önemli yöntemi, dönüşüm elde edildiğinde, çoğunlukla metan olmak üzere hidrokarbonların su buharı ile katalitik reaksiyonudur. Hidrokarbonları oksijenle oksitleme yöntemi de yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidrojenin doğal gazdan çıkarılması en ucuz yoldur. Diğer ikisi ise kok fırın gazı kullanımı ve rafineri gazı - diğer bileşenler sıvılaştırıldığında açığa çıkan hidrojendir. Daha kolay sıvılaştırılırlar ve hidrojen için hatırladığımız gibi -252 dereceye ihtiyacınız var.

Hidrojen peroksit çok popüler. Bu çözelti ile tedavi çok sık kullanılır. H 2 O 2 moleküler formülü, sarışın olmak ve saçlarını açmak isteyen milyonlarca insanın yanı sıra mutfakta temizliği sevenler tarafından adlandırılması muhtemel değildir. Yavru kedi ile oynarken oluşan çizikleri tedavi edenler bile hidrojen tedavisi kullandıklarını çoğu zaman fark etmezler. Ancak hikayeyi herkes biliyor: 1852'den beri hidrojen havacılıkta uzun süredir kullanılıyor. Henry Giffard tarafından icat edilen zeplin hidrojene dayanıyordu. Onlara zeplin deniyordu. Zeplinler, uçak yapımının hızla gelişmesiyle gökten çıkmaya zorlandı. 1937'de Hindenburg zeplin yandığında büyük bir kaza oldu. Bu olaydan sonra zeplinler bir daha kullanılmadı. Ancak on sekizinci yüzyılın sonunda, hidrojenle doldurulmuş balonların dağıtımı her yerdeydi. Amonyak üretimine ek olarak, günümüzde metil alkol ve diğer alkoller, benzin, hidrojene ağır fuel oil ve katı yakıtların üretimi için hidrojene ihtiyaç duyulmaktadır. Kaynak yaparken, metalleri keserken hidrojen olmadan yapamazsınız - oksijen-hidrojen ve atomik hidrojen olabilir. Ve trityum ve döteryum nükleer enerjiye hayat verir. Bu, hatırladığımız gibi, hidrojen izotopları.

Neumyvakin

Hidrojen, kimyasal bir element olarak o kadar iyidir ki, yardım edemeyecek, ancak kendi hayranlarına sahip olacaktır. Ivan Pavlovich Neumyvakin - tıp bilimleri doktoru, profesör, Devlet Ödülü sahibi ve aralarında daha birçok unvan ve ödül. Geleneksel tıp doktoru olarak Rusya'daki en iyi halk şifacısı seçildi. Uçuşta astronotlara tıbbi bakım sağlamak için birçok yöntem ve ilke geliştiren oydu. Eşsiz bir hastane yaratan oydu - bir uzay gemisinde bir hastane. Aynı zamanda kozmetik tıbbın yönünün devlet koordinatörüydü. Uzay ve kozmetik. Hidrojene olan tutkusu, şu anda ev tıbbında olduğu gibi büyük para kazanmayı amaçlamıyor, aksine, insanlara, eczanelere ek ziyaretler olmaksızın, kelimenin tam anlamıyla bir kuruşluk çareden herhangi bir şeyi nasıl tedavi edeceklerini öğretmeyi amaçlıyor.

Kelimenin tam anlamıyla her evde bulunan bir ilaçla tedaviyi teşvik ediyor. Bu hidrojen peroksit. Neumyvakin'i istediğiniz kadar eleştirebilirsiniz, yine de kendi başına ısrar edecek: evet, gerçekten, kelimenin tam anlamıyla her şey hidrojen peroksit ile tedavi edilebilir, çünkü vücudun iç hücrelerini oksijenle doyurur, toksinleri yok eder, asit ve alkaliyi normalleştirir dengelenir ve buradan dokular yenilenir, tüm vücut gençleşir. organizma. Henüz hiç kimse hidrojen peroksit ile tedavi edilen birini görmedi, çok daha az incelendi, ancak Neumyvakin, bu ilacı kullanarak viral, bakteriyel ve mantar hastalıklarından tamamen kurtulabileceğinizi, tümörlerin ve ateroskleroz gelişimini önleyebileceğinizi, depresyonu yenebileceğinizi, vücudu gençleştirebileceğinizi iddia ediyor. ve asla SARS ve soğuk algınlığına yakalanmayın.

her derde deva

Ivan Pavlovich, bu basit ilacın doğru kullanımı ve tüm basit talimatlarla, çok ciddi olanlar da dahil olmak üzere birçok hastalığı yenebileceğinizden emin. Listeleri çok büyük: periodontal hastalık ve bademcik iltihabından miyokard enfarktüsü, felç ve diyabete kadar. Sinüzit veya osteokondroz gibi önemsiz şeyler, ilk tedavi seanslarından uzaklaşır. Kanserli tümörler bile korkar ve hidrojen peroksitten kaçar, çünkü bağışıklık sistemi uyarılır, vücudun yaşamı ve savunması harekete geçer.

Çocuklar bile bu şekilde tedavi edilebilir, ancak hamile kadınların şimdilik hidrojen peroksit kullanmaktan kaçınmaları daha iyidir. Bu yöntem ayrıca olası doku uyumsuzluğu nedeniyle organ nakli olan kişilere de önerilmemektedir. Dozaj kesinlikle gözlemlenmelidir: bir damladan ona, her gün bir tane ekleyerek. Günde üç kez (günde otuz damla yüzde üç hidrojen peroksit çözeltisi, vay!) yemeklerden yarım saat önce. Çözeltiye damardan ve bir doktor gözetiminde girebilirsiniz. Bazen hidrojen peroksit, diğer ilaçlarla daha etkili bir etki için birleştirilir. Çözeltinin içinde sadece seyreltilmiş halde kullanılır - temiz su ile.

dışa doğru

Kompresler ve durulamalar, Profesör Neumyvakin kendi yöntemlerini yaratmadan önce bile çok popülerdi. Herkes bilir ki, alkol kompresleri gibi, hidrojen peroksitin saf haliyle kullanılamayacağını çünkü dokuları yakacaktır, ancak siğiller veya mantar enfeksiyonları yerel olarak ve yüzde on beşe kadar güçlü bir çözelti ile yağlanır.

Deri döküntüleri, baş ağrıları ile hidrojen peroksitin dahil olduğu prosedürler de yapılır. Sıkıştırma, iki çay kaşığı yüzde üç hidrojen peroksit ve elli miligram saf su çözeltisine batırılmış pamuklu bir bezle yapılmalıdır. Kumaşı folyo ile örtün ve yün veya havlu ile sarın. Sıkıştırmanın süresi, sabah ve akşam iyileşmeye kadar çeyrek saat ila bir buçuk saat arasındadır.

Doktorların görüşü

Görüşler bölünmüş, herkes hidrojen peroksitin özelliklerine hayran değil, ayrıca onlara sadece inanmıyorlar, gülüyorlar. Doktorlar arasında Neumyvakin'i destekleyenler ve hatta teorisinin gelişimini ele geçirenler var, ancak bunlar azınlıkta. Çoğu doktor böyle bir tedavi planını sadece etkisiz değil, aynı zamanda ölümcül olarak görür.

Gerçekten de, bir hastanın hidrojen peroksit ile tedavi edileceği resmi olarak kanıtlanmış tek bir vaka yok. Aynı zamanda bu yöntemin kullanımı ile bağlantılı olarak sağlığın bozulduğuna dair bir bilgi bulunmamaktadır. Ancak değerli zaman kaybedilir ve ciddi hastalıklardan birine yakalanmış ve Neumyvakin'in her derde deva tedavisine tamamen güvenen bir kişi, gerçek geleneksel tedavisine geç kalma riskiyle karşı karşıya kalır.

Periyodik sistemde hidrojen, özelliklerinde kesinlikle zıt olan iki element grubunda bulunur. Bu özellik onu tamamen benzersiz kılar. Hidrojen sadece bir element veya madde değil, aynı zamanda organojenik ve biyojenik bir element olan birçok karmaşık bileşiğin bir bileşenidir. Bu nedenle, özelliklerini ve özelliklerini daha ayrıntılı olarak ele alıyoruz.

Metallerin ve asitlerin etkileşimi sırasında yanıcı gazın salınması, 16. yüzyılın başlarında, yani bir bilim olarak kimyanın oluşumu sırasında gözlendi. Ünlü İngiliz bilim adamı Henry Cavendish, 1766'dan başlayarak maddeyi inceledi ve ona "yanıcı hava" adını verdi. Yandığında, bu gaz su üretti. Ne yazık ki, bilim adamının flojiston teorisine (varsayımsal "aşırı ince madde") bağlılığı, onun doğru sonuçlara varmasını engelledi.

Fransız kimyager ve doğa bilimci A. Lavoisier, mühendis J. Meunier ile birlikte ve özel gazometreler yardımıyla 1783 yılında suyun sentezini ve ardından su buharını kızgın demir ile ayrıştırarak analizini gerçekleştirmiştir. Böylece bilim adamları doğru sonuçlara varabildiler. "Yanıcı havanın" sadece suyun bir parçası olmadığını, aynı zamanda ondan da elde edilebileceğini buldular.

1787'de Lavoisier, incelenen gazın basit bir madde olduğunu ve buna göre birincil kimyasal elementler arasında olduğunu öne sürdü. Ona hidrojen (Yunanca hydor - su + gennao - doğururum - doğururum) yani "suyu doğurmak" adını verdi.

Rus adı "hidrojen" 1824'te kimyager M. Solovyov tarafından önerildi. Suyun bileşiminin belirlenmesi "flojiston teorisi"nin sonunu getirdi. 18. ve 19. yüzyılların başında, hidrojen atomunun çok hafif olduğu (diğer elementlerin atomlarına kıyasla) bulundu ve kütlesi, atom kütlelerini karşılaştırmak için ana birim olarak alındı ​​ve 1'e eşit bir değer elde edildi.

Fiziksel özellikler

Hidrojen, bilim tarafından bilinen tüm maddelerin en hafifidir (havadan 14,4 kat daha hafiftir), yoğunluğu 0,0899 g/l'dir (1 atm, 0 °C). Bu malzeme sırasıyla -259.1 ° C ve -252.8 ° C'de erir (katılaşır) ve kaynar (sıvılaşır) (sadece helyum daha düşük kaynama ve erime t ° 'ye sahiptir).

Hidrojenin kritik sıcaklığı son derece düşüktür (-240 °C). Bu nedenle sıvılaştırılması oldukça karmaşık ve maliyetli bir işlemdir. Bir maddenin kritik basıncı 12,8 kgf/cm², kritik yoğunluğu ise 0,0312 g/cm³'tür. Tüm gazlar arasında hidrojen en yüksek termal iletkenliğe sahiptir: 1 atm ve 0 ° C'de 0.174 W / (mxK).

Bir maddenin aynı koşullar altında özgül ısı kapasitesi 14.208 kJ/(kgxK) veya 3.394 cal/(gh°C) dir. Bu element suda az çözünür (1 atm ve 20 ° C'de yaklaşık 0.0182 ml / g), ancak iyi - çoğu metalde (Ni, Pt, Pa ve diğerleri), özellikle paladyumda (hacim başına yaklaşık 850 hacim Pd ) .

İkinci özellik, yayılma kabiliyeti ile ilişkilidir, bir karbon alaşımından (örneğin çelik) difüzyona, hidrojenin karbon ile etkileşimi nedeniyle alaşımın tahrip olması eşlik edebilir (bu işleme dekarbonizasyon denir). Sıvı halde, madde çok hafif (yoğunluk - t ° \u003d -253 ° C'de 0,0708 g / cm³) ve akışkandır (aynı koşullar altında viskozite - 13,8 santigrat).

Birçok bileşikte bu element, sodyum ve diğer alkali metallere benzer şekilde +1 değerlik (oksidasyon durumu) sergiler. Genellikle bu metallerin bir analogu olarak kabul edilir. Buna göre, Mendeleev sisteminin I grubuna başkanlık ediyor. Metal hidritlerde, hidrojen iyonu negatif bir yük sergiler (oksidasyon durumu -1'dir), yani Na + H-, Na + Cl- klorüre benzer bir yapıya sahiptir. Buna ve diğer bazı gerçeklere göre ("H" ve halojenlerin fiziksel özelliklerinin yakınlığı, organik bileşiklerde halojenlerle değiştirme yeteneği), Hidrojen Mendeleev sisteminin VII grubuna atanır.

Normal koşullar altında, moleküler hidrojen düşük aktiviteye sahiptir, doğrudan yalnızca en aktif metal olmayanlarla (flor ve klor ile, ikincisi ile - ışıkta) birleşir. Buna karşılık, ısıtıldığında birçok kimyasal elementle etkileşime girer.

Atomik hidrojen, artan bir kimyasal aktiviteye sahiptir (moleküler hidrojene kıyasla). Oksijen ile aşağıdaki formüle göre su oluşturur:

Н₂ + ½О₂ = Н₂О,

285.937 kJ/mol ısı veya 68.3174 kcal/mol (25°C, 1 atm) açığa çıkar. Normal sıcaklık koşulları altında reaksiyon oldukça yavaş ilerler ve t ° >= 550 ° С'de kontrolsüzdür. Hidrojen + oksijen karışımının patlama limitleri hacimce %4–94 H₂'dir ve hidrojen + hava karışımları %4–74 H₂'dir (iki hacim H₂ ve bir hacim O₂ karışımı patlayıcı gaz olarak adlandırılır).

Bu element, oksijeni oksitlerden aldığı için çoğu metali indirgemek için kullanılır:

Fe₃O₄ + 4H₂ = 3Fe + 4Н₂О,

CuO + H₂ = Cu + H₂O vb.

Hidrojen, farklı halojenlerle hidrojen halojenürler oluşturur, örneğin:

H₂ + Cl₂ = 2HCl.

Bununla birlikte, flor ile reaksiyona girdiğinde, hidrojen patlar (bu aynı zamanda karanlıkta, -252 ° C'de olur), brom ve klor ile sadece ısıtıldığında veya aydınlatıldığında ve iyot ile - sadece ısıtıldığında reaksiyona girer. Azot ile etkileşime girdiğinde, amonyak oluşur, ancak yalnızca bir katalizör üzerinde, yüksek basınç ve sıcaklıklarda:

ZN₂ + N₂ = 2NH₃.

Isıtıldığında, hidrojen aktif olarak kükürt ile reaksiyona girer:

H₂ + S = H₂S (hidrojen sülfür),

ve çok daha zor - tellür veya selenyum ile. Hidrojen, saf karbon ile katalizör olmadan reaksiyona girer, ancak yüksek sıcaklıklarda:

2H₂ + C (amorf) = CH₄ (metan).

Bu madde, bazı metallerle (alkali, toprak alkali ve diğerleri) doğrudan reaksiyona girerek hidrürler oluşturur, örneğin:

Н₂ + 2Li = 2LiH.

Hidrojen ve karbon monoksit (II) etkileşimlerinin pratik önemi hiç de küçük değildir. Bu durumda, basınca, sıcaklığa ve katalizöre bağlı olarak çeşitli organik bileşikler oluşur: HCHO, CH₃OH, vb. Reaksiyon sırasında doymamış hidrokarbonlar doymuş olanlara dönüşür, örneğin:

С n Н₂ n + Н₂ = С n Н₂ n ₊₂.

Hidrojen ve bileşikleri kimyada istisnai bir rol oynar. Sözde asidik özelliklerini belirler. protik asitler, birçok inorganik ve organik bileşiğin özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olan farklı elementlerle hidrojen bağları oluşturma eğilimindedir.

hidrojen elde etmek

Bu elementin endüstriyel üretimi için ana hammadde türleri rafineri gazları, doğal yanıcı ve kok fırın gazlarıdır. Ayrıca elektroliz yoluyla sudan da elde edilir (elektriğin uygun olduğu yerlerde). Doğal gazdan malzeme üretmenin en önemli yöntemlerinden biri, başta metan olmak üzere hidrokarbonların su buharı ile katalitik etkileşimidir (dönüşüm olarak adlandırılır). Örneğin:

CH₄ + H₂O = CO + ZH₂.

Hidrokarbonların oksijen ile eksik oksidasyonu:

CH₄ + ½O₂ \u003d CO + 2H₂.

Sentezlenen karbon monoksit (II) dönüşüme uğrar:

CO + H₂O = CO₂ + H₂.

Doğal gazdan üretilen hidrojen en ucuzudur.

Suyun elektrolizi için, bir NaOH veya KOH çözeltisinden geçen doğru akım kullanılır (ekipmanın korozyonunu önlemek için asitler kullanılmaz). Laboratuvar koşullarında materyal, suyun elektrolizi veya hidroklorik asit ile çinko arasındaki reaksiyon sonucunda elde edilir. Bununla birlikte, daha sık silindirlerde hazır fabrika malzemesi kullanılır.

Rafineri gazlarından ve kok fırını gazından, bu element, derin soğutma sırasında daha kolay sıvılaştırıldıkları için gaz karışımının diğer tüm bileşenleri kaldırılarak izole edilir.

Bu malzeme 18. yüzyılın sonunda endüstriyel olarak elde edilmeye başlandı. Daha sonra balonları doldurmak için kullanıldı. Şu anda hidrojen, endüstride, özellikle kimya endüstrisinde, amonyak üretimi için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Maddenin kitlesel tüketicileri, metil ve diğer alkollerin, sentetik benzinin ve diğer birçok ürünün üreticileridir. Karbon monoksit (II) ve hidrojenden sentez yoluyla elde edilirler. Hidrojen, ağır ve katı sıvı yakıtların, yağların, vb. hidrojenasyonu, HCl sentezi, petrol ürünlerinin hidro-işlenmesi ve ayrıca metallerin kesilmesi / kaynağı için kullanılır. Nükleer enerji için en önemli unsurlar izotoplarıdır - trityum ve döteryum.

Hidrojenin biyolojik rolü

Canlı organizmaların kütlesinin yaklaşık %10'u (ortalama olarak) bu elemente düşer. Suyun ve proteinler, nükleik asitler, lipidler, karbonhidratlar dahil olmak üzere en önemli doğal bileşik gruplarının bir parçasıdır. Neye hizmet ediyor?

Bu materyal belirleyici bir rol oynar: proteinlerin uzamsal yapısının korunmasında (kuaterner), nükleik asitlerin tamamlayıcılığı ilkesinin uygulanmasında (yani, genetik bilginin uygulanması ve depolanmasında), genel olarak, moleküler düzeyde “tanıma”. seviye.

Hidrojen iyonu H+ vücutta önemli dinamik reaksiyonlarda/süreçlerde yer alır. Dahil: Canlı hücrelere enerji sağlayan biyolojik oksidasyonda, biyosentez reaksiyonlarında, bitkilerde fotosentezde, bakteriyel fotosentez ve azot fiksasyonunda, asit-baz dengesinin ve homeostazın korunmasında, membran taşıma süreçlerinde. Karbon ve oksijenle birlikte yaşam olgusunun işlevsel ve yapısal temelini oluşturur.

HİDROJEN, H (lat. hidrojenyum; a. hidrojen; n. Wasserstoff; f. hidrojene; ​​ve. hidrojeno), aynı anda I ve VII gruplarına atfedilen Mendeleev elementlerinin periyodik sisteminin kimyasal bir elementidir, atom numarası 1, atom kütlesi 1, 0079. Doğal hidrojenin kararlı izotopları vardır - protium (1 H), döteryum (2 H veya D) ve radyoaktif - trityum (3 H veya T). Doğal bileşikler için ortalama oran D/Н = (158±2).10 -6 3H'nin Dünya'daki denge içeriği ~5.10 27 atomdur.

Hidrojenin fiziksel özellikleri

Hidrojen ilk olarak 1766'da İngiliz bilim adamı G. Cavendish tarafından tanımlanmıştır. Normal koşullar altında hidrojen renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Doğada serbest halde H2 molekülleri şeklindedir. H2 molekülünün ayrışma enerjisi 4.776 eV'dir; hidrojen atomunun iyonlaşma potansiyeli 13.595 eV'dir. Hidrojen bilinen en hafif maddedir, 0 °C ve 0,1 MPa'da 0,0899 kg/m3; kaynama noktası - 252.6 ° C, erime noktası - 259.1 ° C; kritik parametreler: t - 240 ° C, basınç 1.28 MPa, yoğunluk 31,2 kg / m3. Tüm gazların termal olarak en iletken olanı 0 °C ve 1 MPa'da 0.174 W / (m.K), özgül ısı kapasitesi 14.208.10 3 J (kg.K) 'dir.

Hidrojenin kimyasal özellikleri

Sıvı hidrojen çok hafif (-253°C'de 70,8 kg/m3) ve akışkandır (-253°C'de 13.8 cP'dir). Çoğu bileşikte, hidrojen +1 (alkali metallere benzer), daha az sıklıkla -1 (metal hidritlere benzer) bir oksidasyon durumu sergiler. Normal koşullar altında moleküler hidrojen aktif değildir; 20°C'de suda çözünürlük ve 1 MPa 0.0182 ml/g; metallerde iyi çözünür - Ni, Pt, Pd, vb. 143.3 MJ / kg (25 ° C ve 0.1 MPa'da) ısı salınımı ile oksijenli su oluşturur; 550°C ve üzerinde reaksiyona bir patlama eşlik eder. Flor ve klor ile etkileşime girdiğinde reaksiyonlar da bir patlama ile devam eder. Ana hidrojen bileşikleri: H20, amonyak NH3, hidrojen sülfür H2S, CH4, metal ve halojen hidritler CaH2, HBr, Hl ve ayrıca organik bileşikler C2H4, HCHO, CH30H, vb. .

Doğada hidrojen

Hidrojen doğada yaygın olarak bulunan bir elementtir, içeriği %1'dir (kütlece). Dünyadaki ana hidrojen rezervuarı sudur (%11.19, kütlece). Hidrojen, tüm doğal organik bileşiklerin ana bileşenlerinden biridir. Serbest halde, volkanik ve diğer doğal gazlarda bulunur (atom sayısı ile %0.0001). Güneş, yıldızlar, yıldızlararası gaz, gaz bulutsularının kütlesinin büyük kısmını oluşturur. Gezegenlerin atmosferlerinde H 2 , CH 4 , NH 3 , H 2 O, CH, NHOH, vb. Şeklinde bulunur. Güneş'in (proton akıları) ve kozmik ışınların (elektron) parçacık radyasyonunun bir parçasıdır. akılar).

Hidrojen elde etmek ve kullanmak

Hidrojenin endüstriyel üretimi için hammaddeler rafine gazlar, gazlaştırma ürünleri vb. Hidrojen üretmenin ana yöntemleri, hidrokarbonların su buharı ile reaksiyonu, hidrokarbonların eksik oksidasyonu, oksit dönüşümü, su elektrolizidir. Hidrojen, amonyak, alkoller, sentetik benzin, hidroklorik asit, petrol ürünlerinin hidro-işlenmesi, metallerin hidrojen-oksijen alevi ile kesilmesi için kullanılır.

Hidrojen gelecek vaat eden bir gaz yakıttır. Döteryum ve trityum, nükleer enerji mühendisliğinde uygulama bulmuştur.

Hidrojen, 18. yüzyılın ikinci yarısında fizik ve kimya alanında İngiliz bilim adamı G. Cavendish tarafından keşfedildi. Bir maddeyi saf halde izole etmeyi başardı, incelemeye başladı ve özelliklerini tanımladı.

Hidrojenin keşfinin tarihi böyledir. Deneyler sırasında araştırmacı, havada yanması su veren yanıcı bir gaz olduğunu belirledi. Bu, suyun kalitatif bileşiminin belirlenmesine yol açtı.

hidrojen nedir

Hidrojen, basit bir madde olarak, ilk olarak 1784 yılında Fransız kimyager A. Lavoisier tarafından, molekülünün aynı tip atomlar içerdiğini belirlediği için ilan edildi.

Latince'deki kimyasal elementin adı, "su doğurmak" anlamına gelen hidrojenyum ("hidrojenyum" okuyun) gibi geliyor. Adı, su üreten yanma reaksiyonunu ifade eder.

Hidrojenin karakterizasyonu

Hidrojen N. Mendeleev'in tanımı, bu kimyasal elemente ilk seri numarasını atadı ve onu birinci grubun ana alt grubuna ve ilk periyoda ve şartlı olarak yedinci grubun ana alt grubuna yerleştirdi.

Hidrojenin atom ağırlığı (atom kütlesi) 1.00797'dir. H2'nin moleküler ağırlığı 2a'dır. e. Molar kütle sayısal olarak ona eşittir.

Özel bir adı olan üç izotopla temsil edilir: en yaygın protium (H), ağır döteryum (D) ve radyoaktif trityum (T).

Basit bir şekilde tamamen izotoplara ayrılabilen ilk elementtir. İzotopların yüksek kütle farkına dayanır. İşlem ilk olarak 1933'te gerçekleştirildi. Bu, yalnızca 1932'de keşfedilen 2 kütleli bir izotop olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır.

Fiziksel özellikler

Normal şartlar altında, iki atomlu moleküller halindeki basit bir madde hidrojen, renksiz, tadı ve kokusu olmayan bir gazdır. Suda ve diğer çözücülerde az çözünür.

Kristalleşme sıcaklığı - 259.2 o C, kaynama noktası - 252.8 o C. Hidrojen moleküllerinin çapı o kadar küçüktür ki, bir dizi materyalden (kauçuk, cam, metaller) yavaşça yayılma yeteneğine sahiptirler. Bu özellik, hidrojenin gaz halindeki safsızlıklardan arındırılması gerektiğinde kullanılır. n. y. hidrojenin yoğunluğu 0,09 kg/m3'tür.

Birinci grupta yer alan elementlere benzetilerek hidrojeni metale dönüştürmek mümkün müdür? Bilim adamları, basıncın 2 milyon atmosfere yaklaştığı koşullar altında hidrojenin, maddenin moleküllerinin polarizasyonunu gösteren kızılötesi ışınları emmeye başladığını bulmuşlardır. Belki de daha yüksek basınçlarda hidrojen bir metal haline gelecektir.

Bu ilginç: Jüpiter ve Satürn gibi dev gezegenlerde hidrojenin metal şeklinde olduğuna dair bir varsayım var. Dünyanın mantosunun yarattığı ultra yüksek basınç nedeniyle, dünyanın çekirdeğinin bileşiminde metalik katı hidrojenin de bulunduğu varsayılmaktadır.

Kimyasal özellikler

Hem basit hem de karmaşık maddeler hidrojen ile kimyasal etkileşime girer. Ancak düşük hidrojen aktivitesinin, uygun koşullar yaratılarak - sıcaklığın yükseltilmesi, katalizörlerin kullanılması vb.

Isıtıldığında oksijen (O 2), klor (Cl 2), azot (N 2), kükürt (S) gibi basit maddeler hidrojen ile reaksiyona girer.

Havadaki gaz tüpünün ucundaki saf hidrojeni ateşe verirseniz, eşit şekilde yanar, ancak zar zor fark edilir. Bununla birlikte, gaz çıkış borusu saf oksijen atmosferine yerleştirilirse, reaksiyon sonucunda kabın duvarlarında su damlaları oluşumu ile yanma devam edecektir:

Suyun yanmasına büyük miktarda ısının salınması eşlik eder. Bu, hidrojenin oksijenle oksitlenerek H2O oksit oluşturduğu ekzotermik bir bileşik reaksiyondur. Aynı zamanda, hidrojenin oksitlendiği ve oksijenin indirgendiği bir redoks reaksiyonudur.

Benzer şekilde, Cl2 ile reaksiyon, hidrojen klorür oluşumu ile gerçekleşir.

Azotun hidrojen ile etkileşimi, bir katalizörün varlığının yanı sıra yüksek sıcaklık ve yüksek basınç gerektirir. Sonuç amonyaktır.

Kükürt ile reaksiyonun bir sonucu olarak, tanınması çürük yumurtaların karakteristik kokusunu kolaylaştıran hidrojen sülfür oluşur.

Bu reaksiyonlarda hidrojenin oksidasyon durumu +1'dir ve aşağıda açıklanan hidritlerde 1'dir.

Bazı metallerle reaksiyona girdiğinde, örneğin sodyum hidrit - NaH gibi hidritler oluşur. Bu karmaşık bileşiklerin bazıları roketler için yakıt olarak ve ayrıca füzyon gücünde kullanılır.

Hidrojen ayrıca karmaşık kategorideki maddelerle de reaksiyona girer. Örneğin, bakır (II) oksit ile CuO formülü. Reaksiyonu gerçekleştirmek için, bakır hidrojen, ısıtılmış toz halindeki bakır (II) oksit üzerinden geçirilir. Etkileşim sırasında reaktif rengini değiştirir ve kırmızı-kahverengi olur ve su damlacıkları test tüpünün soğuk duvarlarına yerleşir.

Reaksiyon sırasında, hidrojen su oluşturmak üzere oksitlenir ve bakır oksitten basit bir maddeye (Cu) indirgenir.

Kullanım alanları

Hidrojen insanlar için büyük önem taşır ve çeşitli alanlarda kullanılır:

1. Kimya endüstrisinde hammadde, diğer endüstrilerde yakıttır. Hidrojen ve petrokimya ve petrol arıtma işletmeleri olmadan yapmayın.
2. Elektrik enerjisi endüstrisinde, bu basit madde bir soğutma maddesi görevi görür.
3. Demirli ve demirsiz metalurjide hidrojen, indirgeyici ajan rolünü oynar.
4. Bu yardım ile ürünler paketlenirken inert bir ortam yaratılır.
5. İlaç endüstrisi hidrojen peroksit üretiminde reaktif olarak hidrojen kullanır.
6. Meteorolojik sondalar bu hafif gazla doldurulur.
7. Bu element aynı zamanda roket motorları için yakıt azaltıcı madde olarak da bilinir.

Bilim adamları, hidrojen yakıtının enerji sektöründe lider olacağını oybirliğiyle tahmin ediyor.

Endüstrideki makbuz

Endüstride hidrojen, suda çözünmüş alkali metallerin klorürlerine veya hidroksitlerine maruz bırakılan elektroliz ile üretilir. Bu şekilde doğrudan sudan hidrojen elde etmek de mümkündür.

Bu amaçla kok veya metanın buharla dönüştürülmesi kullanılır. Metanın yüksek sıcaklıkta ayrışması da hidrojen üretir. Kok fırını gazının fraksiyonel yöntemle sıvılaştırılması da hidrojenin endüstriyel üretimi için kullanılır.

Laboratuvarda elde edilmesi

Laboratuvarda hidrojen üretmek için bir Kipp aygıtı kullanılır.

Hidroklorik veya sülfürik asit ve çinko reaktifler olarak işlev görür. Reaksiyon sonucunda hidrojen oluşur.

Doğada hidrojen bulmak

Hidrojen evrendeki en yaygın elementtir. Güneş ve diğer kozmik cisimler dahil yıldızların büyük kısmı hidrojendir.

Yerkabuğunda sadece %0,15'tir. Birçok mineralde, tüm organik maddelerde ve gezegenimizin yüzeyinin 3/4'ünü kaplayan suda bulunur.

Üst atmosferde saf hidrojen izleri bulunabilir. Ayrıca bir dizi yanıcı doğal gazda bulunur.

Gaz halindeki hidrojen gezegenimizdeki en ince, sıvı hidrojen ise en yoğun maddedir. Hidrojen yardımıyla, soluduğunuzda sesin tınısını değiştirebilir ve nefes verirken konuşabilirsiniz.

En güçlü hidrojen bombası, en hafif atomun parçalanmasına dayanır.