آخر تحديث: 13/05/2021

أهم معلومات عن خصائص غاز الهيدروجين واستخداماته

أهم معلومات عن خصائص غاز الهيدروجين واستخداماته
غاز الهيدروجين هو أحد العناصر في الدورة الأولى من الجدول الدوري، ورمزه الكيميائي هو H ورقمه الذري هو 1، وينطبق الشيء نفسه على المجموعة فوق العنصر الأول تحت ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسية.
يوجد غاز الهيدروجين في الطبيعة على شكل جزيئات "H2" ويعتبر من أخف العناصر وأكثرها وفرة في الكون، يحتل الهيدروجين ثلاثة أرباع المساحة الكلية للكون لأنه يدخل في علاقة تساهمية مع معظم المركبات، واكتشف العالم هنري كافنديش الهيدروجين عام 1766.

غاز الهيدروجين 

  • يكون الهيدروجين في حالة غازية، وهو غاز عديم اللون، عديم الرائحة، سريع الاشتعال، غير سام، وكذلك ثنائي الذرة.
  • أي ما يعادل سعر الوحدة ومن الجدير بالذكر أن العالم أنطوان لافوازييه أطلق عليه هذا الاسم.
  • إنه غاز عديم اللون والرائحة، وهو العنصر الأول في الجدول الدوري ولأن ذرة الهيدروجين تحتوي على بروتون في نواتها، يتشكل الهيدروجين عن طريق مزيج من جزيئات الهيدروجين.
  • وهو موجود بكثرة توجد عناصر في مياه المحيطات، الأنهار والبحيرات وكذلك في أنسجة الحيوانات والنباتات، وتتحد مع عناصر الكربون لتكوين زيوت مختلفة تتكون من الهيدروكربونات.

نظائر الهيدروجين

هناك عدة نظائر للهيدروجين، لها أسماء مختلفة وتختلف عن العناصر الكيميائية الأخرى نظائرها هي:

  • رمزها هو 1H، تحتوي النواة على بروتون واحد فقط وتفتقر إلى النيوترونات، ويعتبر pro أكثر نظائر الهيدروجين وفرة في الطبيعة، يتم إنتاجها من خلال عملية التخمير.
  • الديوتيريوم: يرمز له بالرمز D والذي يمثل من ذرات الهيدروجين الديوتيريوم هو نظير غير مشع وليس له أي ضرر لجسم الإنسان، يمثله الرمز T، ونسبة وجوده في الطبيعة صغيرة جدًا.

خصائص الهيدروجين

مثل أي عنصر كيميائي، يحتوي الهيدروجين على العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تساهم بشكل كبير في استخدامه في الكثير من الصناعات والتحضيرات، بما في ذلك:

  •  يوجد الهيدروجين في حالته الغازية في حالته الطبيعية وضغطه الجوي الطبيعي، ويمكن تحويله إلى سائل لاستخدامه كوقود.
  • يضع الكثير من خلال الضغط عليه، أو من خلال التبريد.
  • ليس له لون أو طعم أو رائحة، وسيضيف بعض الرائحة عند استخدامه كوقود، حتى يتمكن المستخدمون من ملاحظة أي انبعاثات.
  • قد يعد الهيدروجين مادة غير سامة بسبب التجاذب الضعيف بين الجزيئات، فإن درجة غليانها منخفضة جدًا، حيث تتراوح قيمتها بين 252.77 و249.49 درجة مئوية.

استخدامات الهيدروجين

هناك الكثير من الاستخدامات التي تعود بالنفع على الإنسان نتيجة امتلاك ذلك العنصر مجموعة مميزة من الخصائص معا، وتتمثل كل تلك الاستخدامات في النقاط الآتية:

  • يمكن الاستفادة منه كثيرا في تحضير وعمل الكثير من الصناعات الكيماوية والبترولية، مثل صناعة الأمونيا وعمليات تصنيع الوقود الأحفوري وعمليات الهدرجة.
  • الهيدروجين عامل مختزل للعناصر المعدنية في الخام، ولذلك يتم استخدامه في العديد من تطبيقات الفيزياء والهندسة. 
  • يستخدم كغاز وقائي أثناء اللحام، ويرجع ذلك إلى لزوجته المنخفضة، فإنه يستخدم للتبريد العميق، مثل تبريد مولدات التوربينات.
  •  يستخدم الهيدروجين مع النيتروجين لاكتشاف التسربات المجهرية في محطات توليد الطاقة والصناعات المتعددة.
  • يمكن استخدام الهيدروجين كبديل للطاقة، وبالفعل يتم استخدامه حالياً.

استخدامات غاز الهيدروجين

للهيدروجين استخدامات عديدة في حياتنا اليومية، وأهمها:

  • يستخدم الهيدروجين كمصدر وقود نظيف.
  • يستخدم في صناعة الزجاج لأنه يمكن استخدامه كطلاء حراري عند صنع رقائق الزجاج المسطح.
  • يتم استخدامه في صناعة الأسمدة الزراعية لأنه يدخل في تكوين الأمونيا من خلال عملية تسمى Harper وهي الأساس لمعظم أنواع الأسمدة.
  • بسبب كثافته المنخفضة، يتم استخدامه لملء المناطيد والمناطيد.
  • يتم استخدامه لصنع الزبدة لأن الهيدروجين يستخدم في هدرجة الزيت وتحويله إلى دهون.
  • يستخدم كغاز مضيء لصنع رقائق السيليكون لصناعة الإلكترونيات ويستخدم كوقود للصواريخ.

اكتشاف غاز الهيدروجين

  • تم اكتشاف الهيدروجين في عام 1761، وذلك عندما أجرى العالم روبرت بويل تجارب على الحديد والحمض.
  • لم يعترف العالم هنري كافنديش رسميًا بالهيدروجين إلا في عام 1766 كعنصر استثنائي، وسمي على اسم الهيدروجين للكيميائي أنطوان لافوازييه.

معلومات عن الهيدروجين

  •  هذا الغاز هو أخف عنصر كيميائي موجود على سطح الأرض.
  •  هذا الغاز هو أكثر الغازات وفرة في الكون، حيث يمثل 75٪ من إجمالي مساحة الكون.
  • اكتشف الغاز العالم (هنري كافنديش) عام 176 بعد الميلاد.
  •  الهيدروجين هذا الغاز ليس له لون. 
  • الغاز غير معدني وتكوينه الإلكتروني هو 1s1.
  • تبلغ طاقة تأين الغاز حوالي 1312 كيلوجول / مول، وتقارب الإلكترون 72.8 كيلوجول / مول.
  • فيما يتعلق بالكهرباء، فهي 2.2.
  • عند الحديث عن خصائص ذرات الهيدروجين يذكر أن نصف قطر الذرة هو 53 * 10 ^ -12 متر.
  • وفقًا للتقارير، تبلغ درجة حرارة غليان الغاز حوالي 20.28 كلفن، ودرجة حرارة الانصهار 14.01 كلفن.
  • تبلغ سرعة الصوت الذي يمر عبر ذرات الهيدروجين حوالي 1270 مترًا في الثانية.
  • يوجد الهيدروجين في شكل جزيئي في معظم الحالات لأنه يشكل روابط تساهمية مع ذرات أخرى، خاصة في تكوين الماء والمركبات العضوية.
  • كيميائيًا، تتكون ذرة الهيدروجين من بروتون وإلكترون، لذلك تم الاعتماد عليها عند شرح نظرية التركيب الذري.
  • يتم إنتاج الهيدروجين صناعيًا عن طريق إجراء عملية التحليل الكهربائي للماء. 
  • اكتشف العلماء أن هناك ثلاثة نظائر رئيسة للهيدروجين pro وdeuterium وtri.

تطبيق الهيدروجين

للهيدروجين استخدامات وتطبيقات عديدة وهي كالآتي:

  • يستخدم كوقود لأنماط النقل المختلفة، مثل: الطائرات والسيارات.
  • يستخدم الغاز كبطارية في جهاز كمبيوتر شخصي محمول.
  • يستخدم الغاز لتوليد طاقة حرارية.
  • يتم استخدامه كوقود رئيسي للمفاعلات النووية.
  • يستخدم هذا الغاز كغاز درع أثناء اللحام.
  • يتم استخدامه لاكتشاف التسريبات الدقيقة في الأنظمة المستخدمة في محطات توليد الطاقة والصناعة الكيميائية.
وفي نهاية هذا المقال، نرى أن غاز الهيدروجين عديم اللون والرائحة وغير سام، وهو من أكثر الغازات وفرة في الكون، ويشكل 75٪ من الكتلة الكلية للسقف، ومعظم الهيدروجين المتوفر على الأرض موجود في الشكل من الجزيئات، سواء كان موجودًا في شكل ماء أو مركبات عضوية، يتم إنتاج الهيدروجين من خلال تفاعلات معينة، أنتج العالم هنري كافنديش حامضي أول هيدروجين اصطناعي في القرن السادس عشر من خلال تفاعل الحمض والمعادن.

للإستفادة من هذا المقال انسخ الرابط