ไฮโดรเจนไวไฟหรือไม่?

ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบแรกในตารางธาตุที่มีโปรตอนหนึ่งตัวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว นอกจากนี้ยังทำให้เป็นธาตุที่เบาที่สุดในตารางธาตุด้วยน้ำหนักเพียง 1.0079 amu (หน่วยมวลอะตอม) นอกจากนี้ยังเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาล
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสำคัญของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจนยังติดไฟได้สูงและจะติดไฟหรือระเบิดได้ง่ายแม้ในระดับความเข้มข้นต่ำ

ไฮโดรเจนมีโปรตอนหนึ่งตัวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในนิวเคลียส ไอโซโทปไฮโดรเจนที่พบมากที่สุดไม่มีนิวตรอน

ทำให้ไฮโดรเจนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ดีที่สุดในการขึ้นรูป พันธะโควาเลนต์ กับโมเลกุลและองค์ประกอบอื่นๆ อันที่จริง มันสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์กับองค์ประกอบเกือบทุกชนิดในตารางธาตุ เพราะมีโปรตอนและอิเล็กตรอนเดี่ยว

นี่ยังหมายความว่าอะตอมเดี่ยวของไฮโดรเจนนั้นหายากมาก มักก่อตัวขึ้น ก๊าซไฮโดรเจนซึ่งเป็นรูปไดอะตอมของไฮโดรเจน (H₂).

ภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันปกติของโลก ไฮโดรเจนไม่มีกลิ่น ไม่มีพิษ ไม่มีรส ไม่มีสี และอโลหะ ไฮโดรเจนมีความหนาแน่น 0.89 g/L (หนาแน่นน้อยกว่าอากาศ) และมีจุดหลอมเหลวประมาณ -259 °C และจุดเดือดประมาณ -252.9 °C

คำถามใหญ่คือ ไฮโดรเจนติดไฟได้หรือไม่? คำตอบสั้น ๆ คือ

ว่ากันว่าไฮโดรเจนติดไฟได้ ไม่ได้หมายความถึงรูปแบบของธาตุไฮโดรเจน มันเป็น ก๊าซไฮโดรเจนไดอะตอม ที่ไวไฟสูงมาก สารไวไฟหลายชนิดต้องมีความเข้มข้นสูงจึงจะติดไฟหรือลุกไหม้ได้จริง แต่นั่นไม่ใช่กรณีของไฮโดรเจน ไฮโดรเจนจะเผาไหม้ที่ความเข้มข้นต่ำถึง 4% จนถึง 75 เปอร์เซ็นต์

ปฏิกิริยาสำหรับการเผาไหม้นี้คือ:

2H₂(แก๊ส) + O₂ (แก๊ส) = 2H₂O (ของเหลว) + 572 kJ พลังงาน (286kJ/mol H₂)

การระเบิดและการเผาไหม้ของไฮโดรเจนอาจเกิดขึ้นได้ด้วยประกายไฟธรรมดาและความร้อนที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตาม สารดังกล่าวยังติดไฟได้เมื่อสัมผัสกับแสงแดดและอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเนื่องจากมีลักษณะปฏิกิริยาสูง

แม้ว่าก๊าซไฮโดรเจนจะมีคุณสมบัติที่ระเบิดได้สูงและติดไฟได้ แต่ผู้คนพบว่ามีการใช้ไฮโดรเจนหลายอย่างที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความไวไฟ

บางทีที่พบบ่อยที่สุดคือ เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและเซลล์เชื้อเพลิง. เชื้อเพลิงไฮโดรเจนรวมไฮโดรเจนและออกซิเจนเข้าด้วยกันเพื่อสร้างไฟฟ้าและพลังงานไฮโดรเจน

เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นเนื่องจากเป็นแหล่งพลังงานที่ "สะอาด" ซึ่งผลิตน้ำและพลังงานเมื่อทำปฏิกิริยาเท่านั้น (ดังที่คุณเห็นในสมการการเผาไหม้ด้านบน) แหล่งเชื้อเพลิงอื่นๆ เช่น ก๊าซและน้ำมันผลิตก๊าซและการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตรายซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ผู้คนพบการนำพลังงานไฮโดรเจนไปใช้ในบ้าน รถยนต์ แหล่งพลังงานแบบพกพา และอื่นๆ
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเชื้อเพลิงไฮโดรเจนกับเชื้อเพลิงฟอสซิล

ก๊าซไฮโดรเจนยังใช้ในอุตสาหกรรมและกระบวนการผลิตจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งก๊าซที่ใช้ปิโตรเลียมและก๊าซไฮโดรเจนที่ต้องเติมไฮโดรเจนของผลิตภัณฑ์ เช่น น้ำมันเติมไฮโดรเจน

การใช้งานทั่วไปอื่นๆ สำหรับไฮโดรเจน ได้แก่:

• ใช้เป็นสารหล่อเย็น
• งานเชื่อม
• ใช้ก่อนหน้านี้ในบอลลูนอากาศและเรือบิน

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบพลังของการเผาไหม้ไฮโดรเจนและคุณสมบัติอื่นๆ ของไฮโดรเจน และใช้ข้อมูลนั้นเพื่อสร้างระเบิดไฮโดรเจน ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าระเบิดฟิวชั่น ระเบิดเหล่านี้บังคับให้นิวเคลียสของไฮโดรเจนหลายตัวรวมกันเป็นอะตอมฮีเลียมในกระบวนการที่เรียกว่า ฟิวชั่น.

สิ่งนี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงและส่งผลให้เกิดพลังงานจำนวนมาก ซึ่งเรียกว่าการระเบิด ไฮโดรเจนถูกใช้ในระเบิดฟิวชันเหล่านี้เนื่องจากมีน้ำหนักเบามากและมีความต้านทานน้อยที่สุดในการรวมนิวเคลียส (แต่ไม่ได้ลดพลังของระเบิดไฮโดรเจน)