الهيدروجين هو العنصر الأول في الجدول الدوري مع بروتون واحد وإلكترون واحد. وهذا يجعله أيضًا أخف عنصر في الجدول الدوري ويبلغ وزنه فقط 1.0079 أمو (وحدات الكتلة الذرية). إنه أيضًا العنصر الأكثر وفرة في الكون.
اقرأ المزيد عن أهمية الهيدروجين.
كما أن الهيدروجين شديد الاشتعال ويمكن أن يحترق أو ينفجر بسهولة حتى عند التركيزات المنخفضة
خواص الهيدروجين
يحتوي الهيدروجين على بروتون واحد وإلكترون واحد في نواته. لا يحتوي نظير الهيدروجين الأكثر شيوعًا على نيوترونات.
هذا يجعل الهيدروجين أحد أفضل العناصر في التكوين روابط تساهمية مع الجزيئات والعناصر الأخرى. في الواقع ، يمكن أن تشكل رابطة تساهمية مع أي عنصر تقريبًا في الجدول الدوري بسبب البروتون والإلكترون الفرديين.
هذا يعني أيضًا أن ذرات الهيدروجين المفردة نادرة للغاية. يتشكل عادة غاز الهيدروجين، وهو شكل ثنائي الذرة من الهيدروجين (H2).
تحت ظروف درجة الحرارة والضغط العادية للأرض ، الهيدروجين ليس له رائحة ، غير سام ، لا طعم له ، عديم اللون وغير معدني. تبلغ كثافة الهيدروجين 0.89 جم / لتر (أقل كثافة من الهواء) ، وتبلغ درجة انصهاره حوالي -259 درجة مئوية ونقطة غليان حوالي -252.9 درجة مئوية.
هل الهيدروجين قابل للاشتعال؟
إذن ، السؤال الكبير: هل الهيدروجين قابل للاشتعال؟ الجواب المختصر هو نعم إنه سريع الاشتعال ، ولكن هناك بعض الأشياء التي يجب توضيحها بهذه الإجابة.
عندما يقال أن الهيدروجين قابل للاشتعال ، فهذا لا يعني الشكل الأولي للهيدروجين. انها ال غاز الهيدروجين ثنائي الذرة هذا قابل للاشتعال للغاية. يجب أن تكون العديد من المواد القابلة للاشتعال بتركيز عالٍ من أجل الاحتراق أو الاشتعال فعليًا ، لكن هذا ليس هو الحال مع الهيدروجين. سوف يحترق الهيدروجين بتركيزات منخفضة تصل إلى 4 في المائة حتى 75 في المائة.
رد فعل هذا الاحتراق هو:
2 ح2(غاز) + O2 (غاز) = 2 ح2O (سائل) + 572 كيلو جول طاقة (286 كيلو جول / مول ساعة2)
يمكن أن تحدث انفجارات واحتراق الهيدروجين مع شرارة بسيطة وزيادة الحرارة. ومع ذلك ، فقد لوحظ أيضًا أنه يحترق عند تعرضه لأشعة الشمس وحتى الزيادات الطفيفة جدًا في درجة الحرارة بسبب طبيعته شديدة التفاعل.
وقود الهيدروجين
على الرغم من جودة غاز الهيدروجين شديدة الانفجار والقابلة للاشتعال ، فقد وجد الناس العديد من الاستخدامات للهيدروجين التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بقابليته للاشتعال.
ربما الأكثر شيوعًا هو وقود الهيدروجين وخلايا الوقود. يجمع وقود الهيدروجين بين الهيدروجين والأكسجين لتوليد الكهرباء والطاقة الهيدروجينية.
يعتبر وقود الهيدروجين مثيرًا لأنه مصدر "نظيف" للطاقة ينتج الماء والطاقة فقط عند التفاعل (كما ترون في معادلة الاحتراق أعلاه). تنتج مصادر الوقود الأخرى مثل الغاز والنفط غازات وانبعاثات ضارة بالبيئة. لقد وجد الناس استخدامات لجلب طاقة الهيدروجين إلى المنازل والسيارات ومصادر الطاقة المحمولة والمزيد.
اقرأ المزيد عن وقود الهيدروجين مقابل الوقود الأحفوري.
استخدامات أخرى للهيدروجين
يستخدم غاز الهيدروجين أيضًا في العديد من العمليات الصناعية والتصنيعية خاصة تلك التي تستخدم البترول وكذلك تلك التي تتطلب هدرجة منتجات مثل الزيوت المهدرجة.
تشمل الاستخدامات الشائعة الأخرى للهيدروجين ما يلي:
- استخدم كمبرد
- تطبيقات اللحام
- الاستخدام السابق في المناطيد والمناطيد الهوائية
اكتشف العلماء قوة احتراق الهيدروجين والخصائص الأخرى للهيدروجين واستخدموا هذه المعلومات من أجل صنع قنابل هيدروجينية ، والتي تسمى أيضًا القنابل الاندماجية. تجبر هذه القنابل نوى هيدروجين متعددة على الاندماج في ذرات الهيليوم في عملية تسمى انصهار.
يحدث هذا في درجات حرارة عالية وينتج عنه إنتاج هائل للطاقة ، وهو ما يعرف بالانفجار. يستخدم الهيدروجين في هذه القنابل الاندماجية لأنها خفيفة للغاية ولديها أقل قدر من مقاومة النوى المنضمة (هذا لا يقلل من قوة القنبلة الهيدروجينية ، رغم ذلك).
