اجزای تشکیل دهنده هیدروژن علوم هشتم

اجزای تشکیل دهنده هیدروژن در لغت، واژه ی یونانی hudor به معنای آب و gennen به معنای تولید کننده است. این عنصر برای اولین بار در سال ۱۷۷۶ توسط هنری کاوندیش فیزیکدان انگلیسی شناخته شد. نام این عنصر نیز توسط آنتوان لاووازیه دانشمند فرانسوی گذاشته شد. هیدروژن در جدول مندلیف به عنوان سبک ترین عنصر بوده و در گروه اول این جدول و در بالاترین خانه قرار دارد. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به خواص و اجزای تشکیل دهنده هیدروژن علوم هشتم می پردازیم.

هیدروژن چیست؟

هیدروژن عنصری با عدد اتمی یک در جدول مندلیف است که با حرف H نمایش داده می شود. این عنصر در دما و فشار استاندارد به حالت گاز دو اتمی بوده و رنگ، بو و مزه ای ندارد. یکی از خواص این گاز با قرار گرفتن در معرض فشار بالا ظاهر می شود. در این شرایط، این عنصر به صورت فلزی مایع تبدیل می شود. هیدروژن ۰,۱۴ درصد وزن پوسته زمین را تشکیل داده و در بیشتر ترکیبات دیده می شود. هیدروکربن ها به عنوان فراوان ترین ترکیباتی هستند که این عنصر را در ساختار خود دارند.

از خواص فیزیکی این گاز، داشتن چگالی پایین تر از هوا و قابلیت آتش زایی است. سه ایزوتوپ طبیعی از این عنصر وجود دارد. علاوه بر هیدروژن، ایزوتوپ دوتریوم (^۲H) نیز پایدار است. ایزوتوپ سوم، تریتیوم (^۳H) است که ناپایدار است. ولی ایزوتوپ های سنگین تری را نیز می توان به طور مصنوعی ساخت.

خواص شیمیایی هیدروژن

عنصر مورد بحث در این مقاله که یک الکترون و یک پروتون دارد، با فلزات فعال وارد واکنش شده و پیوند یونی برقرار می کند. در نتیجه تشکیل هیدریدهای یونی با فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی می دهد. همچنین از خواص شیمیایی دیگر این عنصر، تشکیل پیوندهای کووالانسی با نافلزات است. این عنصر می تواند با عناصر واسطه، هیدریدهای فلزی ایجاد کند. در بلورهای تشکیل شده در این فرایند، اتم های هیدروژن در حفزات ساختار بلوری این ترکیب قرار گرفته و نسبت ثابتی از اتم های این عنصر با فلزات وجود ندارد.

تولید و اجزای تشکیل دهنده هیدروژن

این عنصر به طور فراوان در ستارگان، سیارات و غول های گازی وجود دارد. به طور فراوان، H را در ترکیب با عناصر دیگر می توان یافت. از مهمترین منابع این عنصر، آب در کره خاکی است که از ترکیب اکسیژن با H تشکیل شده است و به طور فراوان در سطح زمین یافت می شود. ترکیب این عنصر با کربن، تشکیل ترکیبات شیمیایی چون گاز متان، زغال و نفت را داده است. به این ترتیب می توان این گاز را با استفاده از روش های مختلف از ترکیبات متنوعی به دست آورد.

به عنوان مثال از واکنش اسیدهای قوی با فلزاتی چون روی، عبور بخار آب از روی کربن داغ، تجزیه هیدروکربن ها توسط حرارت، واکنش دادن سدیم هیدرواکسید یا پتاسیم هیدرواکسید و الکترولیز آب، هیدروژن به دست می آید.

بهترین روشی که این گاز در صنعت به دست می آید، جداسازی از هیدروکربن ها است. در این روش، ابتدا بخار آب با سوخت های سنگواره ای مانند گاز متان در دمای ۷۰۰ تا ۱۱۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می شود. در نتیجه این واکنش، مونوکسید کربن و گاز H_۲ حاصل می شود. سنتز در این روش در فشار ۲۰ اتمسفر انجام می شود تا جداسازی و خالص کردن گاز مذکور بهتر انجام شود.

مزایای هیدروژن

H در جدول مندلیف به صورت گاز می تواند کاربردهای بسیار متنوعی داشته باشد. یکی از مهمترین کاربردهای آن در فرایند هابر برای تولید آمونیاک است که نقش بسیار مهمی در تولید کود دارد. برای هیدروژنه کردن چربی ها و روغن ها نیز از این گاز استفاده می شود. در تولید الکل از متانول، آلکیل زدایی آبی (هیدرودیکیلاسیون)، گوگرد زدایی آبی، هیدروکراکینک (تبدیل نفت خام به مواد باارزشی چون بنزین، سوخت جت، نفت سفید و سوخت دیزل)، تولید اسید هیدروکلریدریک، جوشکاری، سوخت موشک، خنک کننده در ژنراتورهای نیروگاه های برق و شناسایی نشتی ها و سوراخ ها در نیروگاه ها، خودروسازی، مخابرات و صنایع شیمیایی است.