ሃይድሮጅን, ልዩ ባህሪያት እና ምላሾች. የሃይድሮጅን ኬሚካላዊ ባህሪያት: ባህሪያት እና አፕሊኬሽኖች

ሃይድሮጅን (ላቲን ሃይድሮጅን), H, የወቅቱ ስርዓት አጭር ቅርጽ (ቡድን 1 ቡድን) የኬሚካል ንጥረ ነገር VII ቡድን; አቶሚክ ቁጥር 1, አቶሚክ ክብደት 1.00794; ብረት ያልሆነ. በተፈጥሮ ውስጥ ሁለት የተረጋጉ አይሶቶፖች አሉ፡- ፕሮቲየም 1H (99.985% በጅምላ) እና ዲዩታሪየም ዲ፣ ወይም 2H (0.015%)። ሰው ሰራሽ በሆነ መንገድ የሚመረተው ራዲዮአክቲቭ ትሪቲየም 3 ኤች ወይም ቲ (ß-መበስበስ፣ ቲ 1/2 12.26 ዓመታት) በተፈጥሮ ውስጥ በከባቢ አየር የላይኛው ክፍል ውስጥ ቸል በሚባል መጠን የተፈጠረ ሲሆን ይህም የኮስሚክ ጨረር በዋነኝነት ከኤን እና ኦ ጋር ባለው መስተጋብር የተነሳ ነው። ኒውክላይ፡ በሰው ሰራሽ የተገኘ እጅግ ያልተረጋጋ ራዲዮአክቲቭ አይሶቶፖች 4 H፣ 5 H፣ 6 H

ታሪካዊ ማጣቀሻ.ሃይድሮጅን ለመጀመሪያ ጊዜ የተማረው በ1766 በጂ.ካቨንዲሽ ሲሆን “የሚቀጣጠል አየር” ብሎታል። እ.ኤ.አ. በ 1787 A. Lavoisier ይህ ጋዝ ሲቃጠል ውሃ ይፈጥራል ፣ በኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች ዝርዝር ውስጥ ተካቷል እና ሃይድሮጂን የሚለውን ስም አቅርቧል (ከግሪክ? δωρ - ውሃ እና γενν? ω - ለመውለድ)።

በተፈጥሮ ውስጥ መስፋፋት.በከባቢ አየር ውስጥ ያለው የሃይድሮጅን ይዘት በጅምላ 3.5-10%, በምድር ቅርፊት 1% ነው. በምድር ላይ ያለው ዋናው የሃይድሮጅን ማጠራቀሚያ ውሃ ነው (11.19% ሃይድሮጂን በጅምላ). ሃይድሮጂን ባዮጂኒክ ንጥረ ነገር ሲሆን የድንጋይ ከሰል ፣ ዘይት ፣ የተፈጥሮ ተቀጣጣይ ጋዞች ፣ ብዙ ማዕድናት ፣ ወዘተ የሚፈጥሩ ውህዶች አካል ነው ።በምድር ቅርብ ቦታ ሃይድሮጂን በፕሮቶን ፍሰት መልክ የምድርን ውስጣዊ የጨረር ቀበቶ ይፈጥራል። ሃይድሮጅን በጠፈር ውስጥ በጣም የተትረፈረፈ ንጥረ ነገር ነው; በፕላዝማ መልክ ከፀሃይ እና ከዋክብት 70% የሚሆነውን ይይዛል, የመካከለኛው መካከለኛ እና የጋዝ ኔቡላዎች ብዛት በ H 2, CH 4, በፕላኔቶች ብዛት በከባቢ አየር ውስጥ ይገኛል. ኤንኤች 3፣ ኤች 2 ኦ፣ ወዘተ.

ንብረቶች. የሃይድሮጂን አቶም ኤሌክትሮን ቅርፊት ውቅር 1s 1 ነው. ውህዶች ውስጥ oxidation ግዛቶች +1 እና -1 ያሳያል. ፖልንግ ኤሌክትሮኔክቲቭ 2.1; ራዲየስ (ከሰዓት): አቶሚክ 46, covalent 30, ቫን ደር ዋልስ 120; ionization energy Н ° Н + 1312.0 ኪጁ / ሞል. በነጻ ግዛት ውስጥ ሃይድሮጂን ዲያቶሚክ ኤች 2 ሞለኪውል ይፈጥራል ፣ የ internuclear ርቀት 76 ፒኤም ነው ፣ የመለያየት ኃይል 432.1 ኪጄ / ሞል (0 ኪ) ነው። በኒውክሌር እሽክርክሪት አንጻራዊ አቅጣጫ ላይ በመመስረት ኦርቶ-ሃይድሮጂን (ትይዩ ስፒን) እና ፓራ-ሃይድሮጂን (አንቲፓራሌል ስፒን) አሉ ፣ በመግነጢሳዊ ፣ በጨረር እና በሙቀት ባህሪዎች የሚለያዩ እና ብዙውን ጊዜ በ 3: 1 ሬሾ ውስጥ ይገኛሉ ። ፓራ-ሃይድሮጅንን ወደ ኦርቶ-ሃይድሮጂን መለወጥ 1418 ጄ / ሞል ኃይል ይጠይቃል.

ሃይድሮጂን ቀለም የሌለው, ጣዕም የሌለው እና ሽታ የሌለው ጋዝ ነው; t PL -259.19 ° ሴ, t KIP -252.77 ° ሴ. ሃይድሮጂን ከሁሉም ጋዞች በጣም ቀላል እና የሙቀት ማስተላለፊያ ነው: በ 273 ኪ, ጥግግት 0.0899 ኪ.ግ / ሜ 3 ነው, የሙቀት መቆጣጠሪያው 0.1815 W / (m K) ነው. በውሃ ውስጥ የማይሟሟ; በብዙ ብረቶች ውስጥ በደንብ ይሟሟል (ምርጥ በፒዲ - እስከ 850% በድምጽ); በብዙ ቁሳቁሶች (ለምሳሌ ብረት) ይተላለፋል። በአየር ውስጥ ይቃጠላል እና ፈንጂ ድብልቆችን ይፈጥራል. ባለ ስድስት ጎን ጥልፍልፍ ውስጥ ጠንካራ ሃይድሮጂን ክሪስታላይዝ; ከ 10 4 MPa በላይ በሆነ ግፊት ፣ ከአተሞች የተገነባ መዋቅር በመፍጠር እና የብረታ ብረት ንብረቶችን በመያዝ - የብረታ ብረት ሃይድሮጂን ተብሎ የሚጠራው የደረጃ ሽግግር ይቻላል ።

ሃይድሮጅን ከብዙ ንጥረ ነገሮች ጋር ውህዶች ይፈጥራል. ከኦክስጂን ጋር ውሃ ይፈጥራል (ከ 550 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በላይ በሆነ የሙቀት መጠን ምላሹ በፍንዳታ አብሮ ይመጣል) ፣ ከናይትሮጅን - አሞኒያ ፣ ከ halogens ጋር - ሃይድሮጂን halides ፣ ከብረታ ብረት ፣ ኢንተርሜታል ውህዶች ፣ እንዲሁም ብዙ ብረት ያልሆኑ (ለምሳሌ ፣ chalcogens) - ሃይድሬድ, ከካርቦን ጋር - ሃይድሮካርቦኖች. ከ CO ጋር የሚደረጉ ምላሾች ተግባራዊ ጠቀሜታ አላቸው (የሲንቴሲስ ጋዝ ይመልከቱ)። ሃይድሮጂን የበርካታ ብረቶች ኦክሳይዶችን እና ሃሎይድን ወደ ብረቶች፣ እና ያልተሟሉ ሃይድሮካርቦኖች ወደ ሙሌት (ሃይድሮጅንን ይመልከቱ)። የሃይድሮጂን አቶም አስኳል - ኤች + ፕሮቶን - የውህዶችን አሲዳማ ባህሪያት ይወስናል. በውሃ መፍትሄዎች, H + ሃይድሮኒየም ion H 3 O + ከውሃ ሞለኪውል ጋር ይመሰርታል. በተለያዩ ውህዶች ሞለኪውሎች ውስጥ ሃይድሮጂን ከብዙ ኤሌክትሮኔጅቲቭ ንጥረ ነገሮች ጋር የሃይድሮጂን ትስስር ይፈጥራል።

መተግበሪያ. የሃይድሮጂን ጋዝ በአሞኒያ ፣ ሃይድሮክሎሪክ አሲድ ፣ ሜታኖል እና ከፍተኛ አልኮሆል ፣ ሰው ሰራሽ ፈሳሽ ነዳጆች ፣ ወዘተ ፣ ለስብ እና ሌሎች ኦርጋኒክ ውህዶች ሃይድሮጂን በማቀናጀት ጥቅም ላይ ይውላል። በዘይት ማጣሪያ ውስጥ - ለሃይድሮተር እና የነዳጅ ክፍልፋዮች ሃይድሮክራኪንግ; በብረታ ብረት ውስጥ - ብረቶች (ለምሳሌ, W, Mo, Re ከ ኦክሳይድ እና ፍሎራይድ) ለማግኘት, ብረቶችን እና ውህዶችን በሚቀነባበርበት ጊዜ የመከላከያ አካባቢን መፍጠር; የኳርትዝ መስታወት ምርቶችን በማምረት ሃይድሮጂን-ኦክሲጅን ነበልባል በመጠቀም ፣ ለአቶሚክ-ሃይድሮጂን ብየዳ የማጣቀሻ ብረቶች እና ውህዶች ፣ ወዘተ ፣ እንደ ፊኛዎች ጋዝ ማንሳት። ፈሳሽ ሃይድሮጂን በሮኬት እና በጠፈር ቴክኖሎጂ ውስጥ ነዳጅ ነው; እንደ ማቀዝቀዣም ጥቅም ላይ ይውላል.

ስለ ዋና ዋና የአመራረት ዘዴዎች እንዲሁም ስለ ማከማቻ፣ መጓጓዣ እና ሃይድሮጂን እንደ ኢነርጂ ተሸካሚ አጠቃቀም መረጃ ለማግኘት የሃይድሮጅን ኢነርጂ ይመልከቱ።

በርቷል ጥበብን ተመልከት. የሃይድሮጂን ኃይል.

ሃይድሮጂን H እና አቶሚክ ቁጥር 1 ያለው ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር ነው. መደበኛ የአቶሚክ ክብደት 1.008, ሃይድሮጂን በየወቅቱ ጠረጴዛ ላይ በጣም ቀላል ንጥረ ነገር ነው. የእሱ ሞናቶሚክ ቅርፅ (H) በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ በጣም የተትረፈረፈ ኬሚካል ነው ፣ ከጠቅላላው የባሪዮን ብዛት በግምት 75% ይይዛል። ኮከቦች በፕላዝማ ሁኔታ ውስጥ በዋነኛነት በሃይድሮጅን የተዋቀሩ ናቸው. በጣም የተለመደው የሃይድሮጂን አይዞቶፕ ፕሮቲየም (ይህ ስም ብዙም ጥቅም ላይ አይውልም ፣ ምልክት 1H) አንድ ፕሮቶን እና ኒውትሮን የለውም። የአቶሚክ ሃይድሮጂን ሰፊ ገጽታ ለመጀመሪያ ጊዜ የተከሰተው በዳግም ውህደት ዘመን ነው። በመደበኛ የሙቀት መጠን እና ግፊቶች ሃይድሮጂን ቀለም የሌለው ፣ ሽታ የሌለው ፣ ጣዕም የሌለው ፣ መርዛማ ያልሆነ ፣ ብረት ያልሆነ ፣ ተቀጣጣይ ዲያቶሚክ ጋዝ ከሞለኪውላዊ ቀመር H2 ጋር ነው። ሃይድሮጂን ከአብዛኛዎቹ ሜታታል ካልሆኑ ንጥረ ነገሮች ጋር የተዋሃደ ትስስር ስለሚፈጥር፣ በምድር ላይ ያለው አብዛኛው ሃይድሮጂን በሞለኪውላዊ ቅርጾች እንደ ውሃ ወይም ኦርጋኒክ ውህዶች ይገኛል። ሃይድሮጂን በአሲድ-መሰረታዊ ግብረመልሶች ውስጥ በጣም ጠቃሚ ሚና ይጫወታል ምክንያቱም አብዛኛዎቹ አሲድ-ተኮር ግብረመልሶች በሚሟሟ ሞለኪውሎች መካከል ፕሮቶን መለዋወጥን ያካትታሉ። በአዮኒክ ውህዶች ውስጥ ሃይድሮጂን አሉታዊ ክፍያ (ማለትም anion) ፣ ሃይድሬድ ተብሎ በሚታወቅበት ወይም በአዎንታዊ ቻርጅ (ማለትም ፣ cation) ቅርፅ ፣ በምልክት H+ የሚገለጽ ሊሆን ይችላል። የሃይድሮጂን ካቴሽን ቀለል ያለ ፕሮቶንን እንደያዘ ይገለጻል, ነገር ግን በእውነቱ በ ionic ውህዶች ውስጥ የሃይድሮጂን cations ሁልጊዜ የበለጠ ውስብስብ ናቸው. የ Schrödinger እኩልነት በትንታኔ ሊፈታ የሚችል ብቸኛው ገለልተኛ አቶም እንደመሆኑ መጠን ሃይድሮጂን (ይህም የኢነርጂ እና የአቶም ትስስር) በኳንተም ሜካኒክስ እድገት ውስጥ ቁልፍ ሚና ተጫውቷል። የሃይድሮጅን ጋዝ ለመጀመሪያ ጊዜ የተፈጠረው በ16ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ አሲዶችን ከብረታ ብረት ጋር በማገናኘት በሰው ሰራሽ መንገድ ነው። በ1766-81 ዓ.ም. ሄንሪ ካቨንዲሽ ሃይድሮጂን ጋዝ የተለየ ነገር መሆኑን እና ሲቃጠል ውሃ እንደሚያመነጭ የተገነዘበው የመጀመሪያው ሰው ሲሆን ስሙን ሲሰጠው፡ በግሪክ ሃይድሮጂን ማለት "ውሃ አምራች" ማለት ነው። የኢንዱስትሪ ሃይድሮጂን ምርት በዋነኛነት የተፈጥሮ ጋዝን በእንፋሎት መለወጥ እና ብዙም ያልተለመደ እንደ የውሃ ኤሌክትሮላይዜሽን ያሉ የበለጠ ኃይል-ተኮር ዘዴዎችን ያካትታል። አብዛኛው ሃይድሮጂን ከተመረተበት ቦታ አጠገብ ጥቅም ላይ ይውላል፣ ሁለቱ በጣም የተለመዱት አጠቃቀሞች የቅሪተ አካል ነዳጅ ማቀነባበሪያ (እንደ ሃይድሮክራኪንግ) እና የአሞኒያ ምርት በዋናነት ለማዳበሪያ ገበያ ናቸው። ሃይድሮጅን በብረታ ብረት ውስጥ አሳሳቢ ነው, ምክንያቱም ብዙ ብረቶች እንዲሰባበሩ ስለሚያደርግ የቧንቧ መስመሮች እና የማከማቻ ታንኮች ዲዛይን አስቸጋሪ ያደርገዋል.

ንብረቶች

ማቃጠል

ሃይድሮጂን ጋዝ (ዲይሃይድሮጂን ወይም ሞለኪውላር ሃይድሮጂን) በአየር ውስጥ የሚቃጠል በጣም ሰፊ በሆነ መጠን ከ 4% እስከ 75% በድምጽ የሚቃጠል ጋዝ ነው። የቃጠሎው ነፍስ 286 ኪጄ/ሞል ነው፡

2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) + 572 ኪጁ (286 ኪጁ/ሞል)

ሃይድሮጂን ጋዝ ከ4-74% አየር እና ከክሎሪን ጋር እስከ 5.95% የሚደርስ ፈንጂ ድብልቅ ይፈጥራል። የፍንዳታ ምላሾች በእሳት ብልጭታ, ሙቀት ወይም የፀሐይ ብርሃን ሊከሰቱ ይችላሉ. የሃይድሮጅን ራስ-ሰር የሙቀት መጠን ፣ በአየር ውስጥ በድንገት የሚቀጣጠልበት የሙቀት መጠን 500 ° ሴ (932 °F) ነው። ንፁህ ሃይድሮጂን-ኦክሲጅን ነበልባሎች አልትራቫዮሌት ጨረሮችን ያመነጫሉ እና ከከፍተኛ የኦክስጂን ቅይጥ ጋር ለዓይን የማይታዩ ናቸው ማለት ይቻላል። የአሞኒየም ፐርክሎሬት ድብልቅ. የሚቃጠለውን የሃይድሮጂን ፍሰትን ለመለየት የእሳት ነበልባል መፈለጊያ ሊያስፈልግ ይችላል; እንዲህ ዓይነቱ ፍሳሽ በጣም አደገኛ ሊሆን ይችላል. የሃይድሮጂን ነበልባል በሌሎች ሁኔታዎች ሰማያዊ ነው ፣ እና የተፈጥሮ ጋዝ ሰማያዊ ነበልባል ይመስላል። የሂንደንበርግ አየር መርከብ መስጠም የሃይድሮጂን ማቃጠል በጣም መጥፎ ምሳሌ ነው ፣ እና ጉዳዩ አሁንም አከራካሪ ነው። በዚህ ክስተት ውስጥ የሚታዩት የብርቱካናማ ነበልባሎች የተከሰተው ከአየር መርከብ ቆዳ ከካርቦን ውህዶች ጋር በተቀላቀለ ሃይድሮጂን እና ኦክሲጅን በመጋለጥ ነው። H2 ከእያንዳንዱ ኦክሳይድ ንጥረ ነገር ጋር ምላሽ ይሰጣል። ሃይድሮጂን በክሎሪን እና ፍሎራይን በክፍል የሙቀት መጠን በድንገት ምላሽ ሊሰጥ ይችላል ፣ ተዛማጅ ሃይድሮጂን halides ፣ ሃይድሮጂን ክሎራይድ እና ሃይድሮጂን ፍሎራይድ ፣ እነሱም አደገኛ ሊሆኑ የሚችሉ አሲዶች።

የኤሌክትሮን የኃይል ደረጃዎች

በሃይድሮጂን አቶም ውስጥ ያለው የኤሌክትሮን የመሬት ሁኔታ የኢነርጂ ደረጃ -13.6 eV ነው፣ እሱም ወደ 91 nm የሞገድ ርዝመት ካለው አልትራቫዮሌት ፎቶን ጋር እኩል ነው። የሃይድሮጅንን የኢነርጂ መጠን በትክክል የሚሰላው የቦህርን የአቶም ሞዴል በመጠቀም ነው፣ እሱም ኤሌክትሮን እንደ “ምህዋር” ፕሮቶን ፣ ከምድር የፀሐይ ምህዋር ጋር ተመሳሳይ ነው። ይሁን እንጂ አቶሚክ ኤሌክትሮን እና ፕሮቶን በኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል አንድ ላይ የተያዙ ሲሆኑ ፕላኔቶች እና የሰማይ አካላት ደግሞ በስበት ኃይል አንድ ላይ ይያዛሉ. በቦህር ቀደምት የኳንተም መካኒኮች በተለጠፈው የማዕዘን ሞመንተም መገለል ምክንያት፣ በቦህር ሞዴል ውስጥ ያለው ኤሌክትሮን ከፕሮቶን የተወሰኑ የተፈቀደ ርቀቶችን ብቻ ሊይዝ ይችላል እና ስለዚህ የተወሰኑ የሚፈቀዱ ሃይሎች ብቻ። የሃይድሮጂን አቶም የበለጠ ትክክለኛ መግለጫ የሚመጣው በፕሮቶን ዙሪያ ያለውን የኤሌክትሮን እፍጋታ ስርጭት ለማስላት የ Schrödinger እኩልታ፣ የዲራክ እኩልታ ወይም የFeynman የተቀናጀ ወረዳን ከሚጠቀም ንጹህ የኳንተም ሜካኒካል ሕክምና ነው። በጣም የተራቀቁ የማቀነባበሪያ ዘዴዎች ልዩ አንጻራዊነት እና የቫኩም ፖላራይዜሽን ጥቃቅን ተፅእኖዎችን ሊፈጥሩ ይችላሉ. በኳንተም ማሽን፣ በመሬት-ግዛት ሃይድሮጂን አቶም ውስጥ ያለው ኤሌክትሮን ምንም አይነት ጉልበት የለውም፣ይህም “ፕላኔታዊ ምህዋር” ከኤሌክትሮን እንቅስቃሴ እንዴት እንደሚለይ ያሳያል።

የመጀመሪያ ደረጃ ሞለኪውላዊ ቅርጾች

በኒውክሊዮቻቸው አንጻራዊ እሽክርክሪት የሚለያዩ ሁለት የተለያዩ የዲያቶሚክ ሃይድሮጂን ሞለኪውሎች እሽክርክሪት isomers አሉ። በ orthohydrogen ቅርፅ የሁለቱ ፕሮቶኖች ሽክርክሪቶች ትይዩ ናቸው እና የሶስትዮሽ ሁኔታን ይመሰርታሉ በሞለኪውላር ስፒን ኳንተም ቁጥር 1 (1/2 + 1/2); በ parahydrogen መልክ፣ እሽክርክሮቹ ፀረ-ተመጣጣኝ ናቸው እና አንድ ነጠላ በሞለኪውላር ስፒን ኳንተም ቁጥር 0 (1/2 1/2) ይመሰርታሉ። በመደበኛ የሙቀት መጠን እና ግፊት, ሃይድሮጂን ጋዝ ወደ 25% ገደማ እና 75% ኦርቶ ቅርጽ ይይዛል, እንዲሁም "የተለመደው ቅርጽ" በመባል ይታወቃል. የ orthohydrogen እና parahydrogen ተመጣጣኝ ሬሾ በሙቀት ላይ የተመሰረተ ነው, ነገር ግን ኦርቶ ፎርሙ አስደሳች ሁኔታ ስለሆነ እና ከፓራ ቅርጽ የበለጠ ኃይል ስላለው, ያልተረጋጋ እና ሊጸዳ አይችልም. በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን ፣ ሚዛናዊ ሁኔታ የፓራውን ቅርፅ ብቻ ያካትታል። የንፁህ ፓራሃይድሮጂን ፈሳሽ እና ጋዝ ደረጃዎች የሙቀት ባህሪዎች ከመደበኛው ቅርፅ ጋር በተያያዙት የማሽከርከር ችሎታዎች ልዩነት ምክንያት በሃይድሮጂን እሽክርክሪት ውስጥ በዝርዝር ተብራርተዋል ። የኦርቶ/ጥንድ ልዩነት የሚከሰተው በሌሎች ሃይድሮጂን ባላቸው ሞለኪውሎች ወይም እንደ ውሃ እና ሚቲሊን ባሉ ተግባራዊ ቡድኖች ውስጥ ነው፣ ነገር ግን ይህ ለሙቀት ባህሪያቸው ትንሽ ጠቀሜታ የለውም። በፓራ እና ኦርቶ ኤች 2 መካከል ያለው ያልተነካ መስተጋብር እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይጨምራል; ስለዚህ, በፍጥነት የተጨመቀ H2 ከፍተኛ መጠን ያለው ከፍተኛ ኃይል ያለው ኦርቶጎን ቅርፅ ይይዛል, እሱም በጣም ቀስ ብሎ ወደ ፓራ ቅርጽ ይለወጣል. የ condensed H2 ortho/ የእንፋሎት ጥምርታ በፈሳሽ ሃይድሮጂን ዝግጅት እና ማከማቻ ውስጥ ወሳኝ ነገር ነው፡ ከኦርቶ ወደ እንፋሎት የሚደረገው ለውጥ ኤክሰተርሚክ ነው እና የተወሰነውን የሃይድሮጂን ፈሳሽ ለማንሳት በቂ ሙቀት ይሰጣል፣ በዚህም ምክንያት ፈሳሽ ቁስ መጥፋት ያስከትላል። እንደ ብረት ኦክሳይድ ፣ ገቢር ካርቦን ፣ ፕላቲኒዝድ አስቤስቶስ ፣ ብርቅዬ የምድር ብረቶች ፣ የዩራኒየም ውህዶች ፣ ክሮሚየም ኦክሳይድ ወይም አንዳንድ የኒኬል ውህዶች ያሉ ለኦርቶ-ፓራ ለውጥ ማነቃቂያዎች ከሃይድሮጂን ማቀዝቀዣ ጋር ጥቅም ላይ ይውላሉ።

ደረጃዎች

የሃይድሮጅን ጋዝ

ፈሳሽ ሃይድሮጂን

ዝቃጭ ሃይድሮጂን

ጠንካራ ሃይድሮጂን

የብረታ ብረት ሃይድሮጂን

ግንኙነቶች

ኮቫልት እና ኦርጋኒክ ውህዶች

H2 በመደበኛ ሁኔታዎች ውስጥ በጣም ንቁ ባይሆንም, ከአብዛኛዎቹ ንጥረ ነገሮች ጋር ውህዶችን ይፈጥራል. ሃይድሮጅን እንደ ሃሎጅን (ለምሳሌ F, Cl, Br, I) ወይም ኦክሲጅን የመሳሰሉ ኤሌክትሮኔጌቲቭ ከሆኑ ንጥረ ነገሮች ጋር ውህዶችን ሊፈጥር ይችላል; በእነዚህ ውህዶች ውስጥ ሃይድሮጅን በከፊል አዎንታዊ ክፍያ ይወስዳል. ከፍሎራይን፣ ኦክሲጅን ወይም ናይትሮጅን ጋር ሲተሳሰር ሃይድሮጂን ከሌሎች ተመሳሳይ ሞለኪውሎች ሃይድሮጂን ጋር መካከለኛ-ጥንካሬ ያልተቀላቀለ ትስስር ሊፈጥር ይችላል፣ይህ ክስተት ሃይድሮጂን ቦንዲንግ ይባላል፣ይህም ለብዙ ባዮሎጂካል ሞለኪውሎች መረጋጋት ወሳኝ ነው። ሃይድሮጅን እንዲሁ ከፊል አሉታዊ ክፍያ የሚወስድባቸው እንደ ብረት እና ሜታሎይድ ያሉ አነስተኛ ኤሌክትሮኔጅቲቭ ንጥረ ነገሮች ያሏቸው ውህዶችን ይፈጥራል። እነዚህ ውህዶች ብዙውን ጊዜ ሃይድሬድ በመባል ይታወቃሉ. ሃይድሮጂን ከካርቦን ጋር በጣም ብዙ አይነት ውህዶችን ይፈጥራል፣ ሃይድሮካርቦን ተብሎ የሚጠራው እና ከሄትሮአተም ጋር በጣም ብዙ አይነት ውህዶችን ይፈጥራል፣ እነዚህም ህይወት ያላቸው ነገሮች ጋር ባላቸው የጋራ ትስስር ምክንያት ኦርጋኒክ ውህዶች ይባላሉ። የንብረታቸው ጥናት የኦርጋኒክ ኬሚስትሪ ርዕሰ ጉዳይ ነው, እና በሕያዋን ፍጥረታት አውድ ውስጥ ጥናታቸው ባዮኬሚስትሪ በመባል ይታወቃል. በአንዳንድ ትርጓሜዎች "ኦርጋኒክ" ውህዶች ካርቦን ብቻ መያዝ አለባቸው. ይሁን እንጂ ብዙዎቹ ሃይድሮጂንን ይይዛሉ, እና ለዚህ ክፍል ውህዶች አብዛኛዎቹን ልዩ ኬሚካላዊ ባህሪያት የሚሰጠው የካርቦን-ሃይድሮጂን ቦንድ ስለሆነ, በኬሚስትሪ ውስጥ "ኦርጋኒክ" ለሚለው ቃል በአንዳንድ ፍቺዎች ውስጥ የካርቦን-ሃይድሮጂን ቦንዶች ያስፈልጋሉ. በሚሊዮን የሚቆጠሩ ሃይድሮካርቦኖች ይታወቃሉ እና ብዙውን ጊዜ የሚፈጠሩት ኤለመንታል ሃይድሮጂንን ባያካትቱ ውስብስብ በሆነ ሰው ሰራሽ መንገድ ነው።

ሃይድሪድስ

የሃይድሮጂን ውህዶች ብዙውን ጊዜ ሃይድሬድ ይባላሉ. “ሀይድራይድ” የሚለው ቃል ኤች አቶም አሉታዊ ወይም አኒዮኒክ ቁምፊን እንደወሰደ፣ የተሰየመው H- እና ሃይድሮጂን የበለጠ ኤሌክትሮፖዚቲቭ ንጥረ ነገር ያለው ውህድ ሲፈጥር ጥቅም ላይ ይውላል። በ 1916 በጊልበርት ኤን. ሌዊስ ለቡድን 1 እና 2 ጨው-የያዙ ሃይድሮዳይዶች የቀረበው የሃይድራይድ አኒዮን መኖር በ 1920 ሞየር በ 1920 ቀልጦ ሊቲየም ሃይድራይድ (LiH) ኤሌክትሮይዚስ ታይቷል ፣ ይህም ስቶይቺዮሜትሪክ የሃይድሮጂን መጠን በማምረት ታይቷል ። የ anode. ከቡድን 1 እና 2 ብረቶች ውጪ ለሆኑ ሃይድሬዶች፣ የሃይድሮጅን ዝቅተኛ ኤሌክትሮኔጋቲቭነት አንፃር ቃሉ አሳሳች ነው። ከቡድን 2 ሃይድሬድ በስተቀር BeH2 ነው, እሱም ፖሊሜሪክ ነው. በሊቲየም አልሙኒየም ሃይድሮድ ውስጥ, የ AlH-4 anion ድቦች የሃይድሪድ ማዕከሎች ከአል (III) ጋር በጥብቅ የተያያዙ ናቸው. ምንም እንኳን ሃይድሬድ በሁሉም ዋና ዋና የቡድን አካላት ውስጥ ሊፈጠር ቢችልም ፣ ሊሆኑ የሚችሉ ውህዶች ብዛት እና ጥምረት በጣም ይለያያል። ለምሳሌ, ከ 100 በላይ ሁለትዮሽ ቦረን ሃይድሬድ እና አንድ ሁለትዮሽ አልሙኒየም ሃይድሮይድ ብቻ ይታወቃሉ. ሁለትዮሽ ኢንዲየም ሃይድሬድ ገና አልታወቀም, ምንም እንኳን ትላልቅ ውስብስብ ነገሮች ቢኖሩም. በኢንኦርጋኒክ ኬሚስትሪ ውስጥ፣ ሃይድሬድስ በቅንጅት ኮምፕሌክስ ውስጥ ሁለት የብረት ማዕከሎችን የሚያገናኙ እንደ ድልድይ ማያያዣዎች ሆነው ሊያገለግሉ ይችላሉ። ይህ ተግባር በተለይ በቡድን 13 ኤለመንቶች በተለይም በቦረኖች (ቦሮን ሃይድሬድ) እና በአሉሚኒየም ውስብስቦች እንዲሁም በተሰበሰቡ ካርቦራኖች ውስጥ ተለይቶ ይታወቃል።

ፕሮቶኖች እና አሲዶች

የሃይድሮጅን ኦክሳይድ ኤሌክትሮኖችን ያስወግዳል እና ኤች + ያመነጫል, ይህም ምንም ኤሌክትሮኖች እና ኒውክሊየስ አብዛኛውን ጊዜ አንድ ፕሮቶን ያካትታል. ለዚህም ነው H+ ብዙ ጊዜ ፕሮቶን ተብሎ የሚጠራው። ይህ ዝርያ በአሲድ ውይይት ውስጥ ማዕከላዊ ነው. በብሮንስተድ-ሎውሪ ቲዎሪ መሰረት፣ አሲዶች ፕሮቶን ለጋሾች ሲሆኑ መሠረቶች ደግሞ ፕሮቶን ተቀባይ ናቸው። እርቃኑ ፕሮቶን H+ በመፍትሔም ሆነ በአዮኒክ ክሪስታሎች ውስጥ ሊኖር አይችልም ምክንያቱም ኤሌክትሮኖች ያላቸው ሌሎች አቶሞች ወይም ሞለኪውሎች ሊቋቋሙት በማይችሉት መስህብ ነው። ከፕላዝማ ጋር ከተያያዘው ከፍተኛ የሙቀት መጠን በስተቀር፣ እነዚህ ፕሮቶኖች ከአቶሞች እና ሞለኪውሎች ኤሌክትሮኖች ደመና ሊወገዱ አይችሉም እና ከእነሱ ጋር ተጣብቀው ይቆያሉ። ነገር ግን “ፕሮቶን” የሚለው ቃል አንዳንድ ጊዜ በዘይቤነት ጥቅም ላይ የሚውለው በዚህ መልኩ ከሌሎች ዝርያዎች ጋር የተቆራኘውን ፖዘቲቭ ወይም cationic ሃይድሮጂንን ለማመልከት ሲሆን ስለዚህ “H+” ተብሎ የሚጠራው ማንኛውም ግለሰብ ፕሮቶኖች እንደ ዝርያ በነፃነት እንደሚኖሩ ነው ። በመፍትሔው ውስጥ እርቃኑን “የተሟሟ ፕሮቶን” እንዳይመስል፣ አሲዳማ የውሃ መፍትሄዎች አንዳንድ ጊዜ “ሃይድሮኒየም ion” (H3O+) የሚባል ብዙም የማይመስል ምናባዊ ምናባዊ ዝርያ አላቸው ተብሎ ይታሰባል። ነገር ግን፣ በዚህ ሁኔታ ውስጥ እንኳን፣ እንዲህ ያሉ የተሟሟት የሃይድሮጂን ካንቴኖች የበለጠ በተጨባጭ የተደራጁ ስብስቦች እንደሆኑ ተደርገው ይወሰዳሉ፣ እነዚህም ከH9O+4 ጋር ቅርበት አላቸው። ሌሎች ኦክሶኒየም ionዎች የሚገኙት ውሃ በአሲድ አሲድ ውስጥ ከሌሎች ፈሳሾች ጋር በሚሆንበት ጊዜ ነው. ምንም እንኳን በምድር ላይ ልዩ ገጽታ ቢኖራትም ፣ በዩኒቨርስ ውስጥ በጣም ከተለመዱት ionዎች አንዱ H+3 ፣ ፕሮቶናዊ ሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን ወይም ትራይሃይድሮጂን cation በመባል ይታወቃል።

ኢሶቶፕስ

ሃይድሮጅን 1H፣ 2H እና 3H የተሰየሙ ሶስት በተፈጥሮ የሚገኙ አይሶቶፖች አሉት። ሌሎች በጣም ያልተረጋጉ ኒውክሊየሮች (ከ4H እስከ 7H) በቤተ ሙከራ ውስጥ ተዋህደዋል ነገር ግን በተፈጥሮ ውስጥ አልተስተዋሉም። 1H ከ 99.98% በላይ በብዛት ያለው የሃይድሮጅን አይዞቶፕ ነው. የዚህ አይሶቶፕ አስኳል አንድ ፕሮቶን ብቻ ስላቀፈ፣ ገላጭ የሆነ ነገር ግን ብዙም ጥቅም ላይ ያልዋለ ፕሮቲየም ስም ተሰጥቶታል። 2H፣ ሌላው የተረጋጋ የሃይድሮጅን አይዞቶፕ ዲዩሪየም በመባል የሚታወቅ ሲሆን በኒውክሊየስ ውስጥ አንድ ፕሮቶን እና አንድ ኒውትሮን ይዟል። በዩኒቨርስ ውስጥ ያሉት ዲዩቴሪየም በሙሉ በትልቁ ባንግ ወቅት እንደተፈጠሩ እና ከዚያን ጊዜ ጀምሮ እስከ አሁን ድረስ እንደነበሩ ይታመናል። ዲዩቴሪየም ራዲዮአክቲቭ ንጥረ ነገር አይደለም እና ከፍተኛ የመርዝ አደጋን አያስከትልም. ከተለመደው ሃይድሮጂን ይልቅ ዲዩሪየምን ባካተቱ ሞለኪውሎች የበለፀገ ውሃ ከባድ ውሃ ይባላል። Deuterium እና ውህዶቹ በኬሚካላዊ ሙከራዎች እና ለ 1H-NMR spectroscopy በሟሟዎች ውስጥ እንደ ራዲዮአክቲቭ ያልሆነ መከታተያ ያገለግላሉ። ከባድ ውሃ ለኑክሌር ኃይል ማመንጫዎች እንደ ኒውትሮን አወያይ እና ቀዝቃዛ ሆኖ ያገለግላል። Deuterium ለንግድ የኑክሌር ውህደት እምቅ ነዳጅ ነው። 3H ትሪቲየም በመባል የሚታወቅ ሲሆን በኒውክሊየስ ውስጥ አንድ ፕሮቶን እና ሁለት ኒውትሮን ይዟል። ራዲዮአክቲቭ ነው፣ ወደ ሂሊየም-3 በቅድመ-ይሁንታ መበስበስ በኩል በመበስበስ 12.32 ዓመታት ግማሽ ዕድሜ አለው። በጣም ራዲዮአክቲቭ ከመሆኑ የተነሳ በብርሃን ቀለም ውስጥ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል, ይህም ሰዓቶችን በብርሃን መደወያዎች ለመሥራት ጠቃሚ ያደርገዋል, ለምሳሌ. መስታወቱ አነስተኛ መጠን ያለው ጨረር እንዳያመልጥ ይከላከላል. የጠፈር ጨረሮች ከከባቢ አየር ጋዞች ጋር ሲገናኙ አነስተኛ መጠን ያለው ትሪቲየም በተፈጥሮ ይፈጠራሉ; ትሪቲየም በኑክሌር ጦር መሳሪያ ሙከራ ወቅት ተለቋል። በኑክሌር ውህደት ምላሾች ውስጥ እንደ isotope ጂኦኬሚስትሪ አመልካች እና ልዩ በራስ-የሚሠሩ የብርሃን መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። ትሪቲየም በኬሚካላዊ እና ባዮሎጂካል መለያ ሙከራዎች እንደ ራዲዮአክቲቭ መከታተያ ጥቅም ላይ ውሏል። በአሁኑ ጊዜ በሰፊው ጥቅም ላይ ለሚውሉት አይዞቶፖች የተለያዩ ስሞች ያሉት ሃይድሮጂን ብቸኛው አካል ነው። በሬዲዮአክቲቭ የመጀመሪያ ጥናት ወቅት የተለያዩ ከባድ ራዲዮአክቲቭ ኢሶቶፖች የራሳቸው ስም ተሰጥቷቸዋል ነገርግን እንደነዚህ ያሉት ስሞች ከዲዩሪየም እና ትሪቲየም በስተቀር ጥቅም ላይ አይውሉም ። ምልክቶች D እና T (ከ 2H እና 3H ይልቅ) አንዳንድ ጊዜ ለዲዩሪየም እና ትሪቲየም ጥቅም ላይ ይውላሉ, ነገር ግን የፕሮቲየም ፒ ተዛማጅ ምልክት ለፎስፈረስ ጥቅም ላይ ይውላል እና ስለዚህ ለፕሮቲየም አይገኝም. በስም መመሪያው ውስጥ፣ ኢንተርናሽናል የንፁህ እና አፕላይድ ኬሚስትሪ ማናቸውንም ምልክቶች D፣ T፣ 2H እና 3H መጠቀምን ይፈቅዳል፣ ምንም እንኳን 2H እና 3H ተመራጭ ናቸው። አንቲሙን እና ኤሌክትሮን የያዘው ኤኮቲክ አቶም ሙኦኒየም (ምልክት ሙ) በተጨማሪም አንዳንድ ጊዜ በ1960 በተገኘው አንቲሙን እና ኤሌክትሮን መካከል ባለው የጅምላ ልዩነት የተነሳ እንደ ብርሃን ራዲዮሶቶፕ ሃይድሮጂን ይቆጠራል። በሙኦን የህይወት ዘመን፣ 2.2 μs፣ muonium እንደ muonium chloride (MuCl) ወይም sodium muonide (NaMu) ከሃይድሮጂን ክሎራይድ እና ከሶዲየም ሃይድሮድ ጋር ተመሳሳይ በሆነ ውህዶች ውስጥ በቅደም ተከተል ሊካተት ይችላል።

ታሪክ

መክፈት እና መጠቀም

በ1671 ሮበርት ቦይል ሃይድሮጂን ጋዝ በሚያመነጩት የብረት መዝገቦች እና ዳይሉት አሲዶች መካከል ያለውን ምላሽ ፈልጎ ገለጸ። በ 1766 ሄንሪ ካቨንዲሽ ሃይድሮጂን ጋዝ እንደ ልዩ ንጥረ ነገር ለመጀመሪያ ጊዜ የተገነዘበ ሲሆን ጋዙን በብረት-አሲድ ምላሽ ምክንያት "የሚቀጣጠል አየር" በማለት ጠርቶታል. “የሚቀጣጠል አየር” “ፍሎጂስተን” ከተባለው መላምታዊ ንጥረ ነገር ጋር ሙሉ በሙሉ ተመሳሳይ ነው ሲል በ1781 እንደገና ጋዝ ሲቃጠል ውሃ እንደሚያመነጭ ተገነዘበ። ሃይድሮጅንን እንደ ንጥረ ነገር ያገኘው እሱ እንደሆነ ይታመናል. እ.ኤ.አ. በ1783 አንትዋን ላቮይሲየር ለኤለመንቱ ሃይድሮጂን (ከግሪክ ὑδρο-ሃይድሮ ትርጉሙ "ውሃ" እና -γενής ጂኖች "ፈጣሪ" ማለት ነው) የሚለውን ስም ሰጠው። ላቮይሲየር በእሳት በተቃጠለው የኢንፍሉዌንዛ መብራት አማካኝነት በብረታ ብረት አማካኝነት የእንፋሎት ፍሰትን በመመለስ የጅምላ ሙከራዎችን ለመጠበቅ ሃይድሮጂንን አመረተ። በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ በውሃ ፕሮቶኖች የብረት አናይሮቢክ ኦክሳይድ በሚከተሉት ምላሾች ስብስብ ሊወከል ይችላል ።

Fe + H2O → FeO + H2

2 Fe + 3 H2O → Fe2O3 + 3 H2

3 Fe + 4 H2O → Fe3O4 + 4 H2

እንደ ዚርኮኒየም ያሉ ብዙ ብረቶች ሃይድሮጅን ለማምረት ከውሃ ጋር ተመሳሳይ ምላሽ ይሰጣሉ. ሃይድሮጅን ለመጀመሪያ ጊዜ በጄምስ ደዋር በ 1898 የተሃድሶ ማቀዝቀዣን እና የፈጠራውን የቫኩም ፍላሽ በመጠቀም ፈሰሰ. በሚቀጥለው ዓመት ጠንካራ ሃይድሮጂን አወጣ. ዲዩቴሪየም በታኅሣሥ 1931 በሃሮልድ ኡሬ የተገኘ ሲሆን ትሪቲየም ደግሞ በ1934 በኧርነስት ራዘርፎርድ፣ ማርክ ኦሊፋንት እና ፖል ሃርቴክ ተዘጋጅቷል። ከተራ ሃይድሮጂን ይልቅ ዲዩሪየምን ያቀፈ ከባድ ውሃ በኡሬ ቡድን በ1932 ተገኘ። ፍራንሷ አይዛክ ዴ ሪቫዝ በ1806 የመጀመሪያውን የሪቫዝ ሞተር በሃይድሮጂን እና ኦክሲጅን የሚንቀሳቀስ የውስጥ ማቃጠያ ሞተር ገነባ። ኤድዋርድ ዳንኤል ክላርክ የሃይድሮጂን ጋዝ ቱቦን በ1819 ፈለሰፈ። የዶቤሬይነር ፍሊንት (የመጀመሪያው ሙሉ ኃይል ያለው መብራት) በ1823 ተፈጠረ። የመጀመሪያው የሃይድሮጂን ፊኛ በ 1783 ዣክ ቻርልስ ፈለሰፈ። በ 1852 በሄንሪ ጊፋርድ የመጀመሪያውን በሃይድሮጂን የሚንቀሳቀስ የአየር መርከብ መፈጠርን ተከትሎ ሃይድሮጂን የመጀመሪያውን አስተማማኝ የአየር ጉዞ እድገት አቀረበ። የጀርመን ቆጠራ ፈርዲናንድ ቮን ዘፔሊን በሃይድሮጂን ወደ አየር የሚገፋውን ጠንካራ የአየር መርከቦችን ሀሳብ አበረታቷል ፣ እነዚህም በኋላ ዚፔሊንስ ተባሉ ። ከእነዚህ ውስጥ የመጀመሪያው በ1900 በረረ። መደበኛ በረራዎች በ1910 የጀመሩ ሲሆን በነሀሴ 1914 በአንደኛው የአለም ጦርነት ሲፈነዳ 35,000 መንገደኞችን ያለምንም ትልቅ ችግር አሳፍረዋል። በጦርነቱ ወቅት የሃይድሮጂን አየር መርከቦች እንደ ምልከታ መድረኮች እና ቦምቦች ጥቅም ላይ ውለዋል. የመጀመሪያው ያልተቋረጠ የአትላንቲክ በረራ የተደረገው በ1919 በብሪቲሽ አየር መርከብ R34 ነው። መደበኛ የመንገደኞች አገልግሎት በ1920ዎቹ የቀጠለ ሲሆን በዩናይትድ ስቴትስ የሄሊየም ክምችት መገኘቱ የጉዞ ደህንነትን ያሻሽላል ተብሎ ሲጠበቅ የአሜሪካ መንግስት ግን ጋዙን ለዚህ አላማ ለመሸጥ ፈቃደኛ ባለመሆኑ ኤች 2 በሂንደንበርግ አየር መርከብ ወድሟል። በኒውዮርክ ሚላን ውስጥ በደረሰ የእሳት ቃጠሎ -ጀርሲ ግንቦት 6 ቀን 1937 ዓ.ም. ክስተቱ በሬዲዮ በቀጥታ ተላልፏል እና ተቀርጿል. የቃጠሎው መንስኤ የሃይድሮጂን መፍሰስ እንደሆነ በሰፊው ይታሰብ ነበር፣ ነገር ግን ተከታታይ ጥናቶች እንደሚያመለክቱት የአልሙኒየም የጨርቃጨርቅ ሽፋን በስታቲስቲክ ኤሌክትሪክ ተቀስቅሷል። ነገር ግን በዚህ ጊዜ ሃይድሮጂን እንደ ማንሳት ጋዝ ያለው ስም ቀድሞውኑ ተጎድቷል. በዚያው ዓመት, የመጀመሪያው ሃይድሮጂን-የቀዘቀዘ turbogenerator, ሃይድሮጂን ጋዝ ወደ rotor እና stator ውስጥ coolant ጋር, 1937 ዳይተን ውስጥ አገልግሎት ገባ, ኦሃዮ, በዴይተን ኃይል & ብርሃን Co.; በሃይድሮጂን ጋዝ የሙቀት ማስተላለፊያነት ምክንያት, ዛሬ በዚህ መስክ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው በጣም የተለመደ ጋዝ ነው. የኒኬል-ሃይድሮጅን ባትሪ ለመጀመሪያ ጊዜ ጥቅም ላይ የዋለው በ 1977 በ US Navigation Technology Satellite-2 (NTS-2) ላይ ነበር. አይኤስኤስ፣ ማርስ ኦዲሲ እና ማርስ ግሎባል ሰርቬየር በኒኬል-ሃይድሮጂን ባትሪዎች የታጠቁ ናቸው። በምህዋሩ ጨለማ ክፍል ውስጥ፣ ሃብል የጠፈር ቴሌስኮፕ የሚሰራው በኒኬል-ሃይድሮጂን ባትሪዎች ነው፣ በመጨረሻም በግንቦት 2009 ተተክተዋል፣ ከ19 አመታት በኋላ እና ዲዛይን ከተሰራ ከ13 ዓመታት በኋላ።

በኳንተም ቲዎሪ ውስጥ ያለው ሚና

ፕሮቶን እና ኤሌክትሮን ብቻ ባቀፈው ቀላል የአቶሚክ አወቃቀሩ ምክንያት የሃይድሮጂን አቶም ከተፈጠረ ወይም ከውስጥ ካለው የብርሃን ስፔክትረም ጋር ለአቶሚክ መዋቅር ንድፈ ሃሳብ እድገት ማዕከላዊ ነበር። በተጨማሪም ፣ የሃይድሮጂን ሞለኪውል እና ተዛማጅ H+2 cation ተዛማጅ ቀላልነት ጥናት የኬሚካላዊ ትስስር ተፈጥሮን ለመረዳት አስችሏል ፣ ይህም በ 2020 አጋማሽ ላይ የሃይድሮጂን አቶም በኳንተም መካኒኮች በፍጥነት አካላዊ ሕክምናን ተከትሎ ነበር ። በዛን ጊዜ በግልፅ ከታዩት የኳንተም ውጤቶች አንዱ (ነገር ግን ያልተረዳ)) ሙሉ የኳንተም ሜካኒካል ንድፈ ሃሳብ ከመታየቱ ግማሽ ምዕተ ዓመት በፊት የማክስዌል ምልከታ ነው። ማክስዌል የ H2 ልዩ ሙቀት ከዲያቶሚክ ጋዝ ከክፍል ሙቀት በታች ሊቀለበስ በማይችል ሁኔታ እንደሚወጣ እና በ ክራዮጀኒክ የሙቀት መጠን ካለው የሞናቶሚክ ጋዝ ሙቀት መምሰል እንደሚጀምር ተናግሯል። እንደ ኳንተም ቲዎሪ ከሆነ, ይህ ባህሪ የሚመነጨው (በቁጥር) የሚሽከረከሩ የኃይል ደረጃዎች ክፍተት ነው, በተለይም በ H2 ውስጥ በዝቅተኛ መጠን ምክንያት በስፋት የተቀመጡ ናቸው. እነዚህ በስፋት የተከፋፈሉ ደረጃዎች የሙቀት ኃይል በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በሃይድሮጅን ውስጥ ወደ ተዘዋዋሪ እንቅስቃሴ እኩል እንዳይከፋፈል ይከላከላል። ከከባድ አተሞች የተሰሩ የዲያቶም ጋዞች እንደዚህ አይነት ስፋት ያላቸው ደረጃዎች የላቸውም እና ተመሳሳይ ውጤት አያሳዩም. አንቲሃይድሮጂን የሃይድሮጂን ፀረ-ቁሳቁሶች አናሎግ ነው። ከፖዚትሮን ጋር አንቲፕሮቶንን ያካትታል። አንቲሃይድሮጂን ከ 2015 ጀምሮ የተመረተው ብቸኛው የፀረ-ማተር አቶም ዓይነት ነው።

በተፈጥሮ ውስጥ መሆን

ሃይድሮጅን በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ እጅግ በጣም ብዙ የኬሚካል ንጥረ ነገር ነው, ከመደበኛው ቁስ በጅምላ 75% እና በአተሞች ብዛት ከ 90% በላይ ነው. (ነገር ግን አብዛኛው የአጽናፈ ሰማይ ክብደት በዚህ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር መልክ አይደለም ነገር ግን እስካሁን ያልታወቁ እንደ ጨለማ ቁስ እና ጥቁር ኢነርጂ ያሉ የጅምላ ዓይነቶች እንዳሉት ይታሰባል።) ይህ ንጥረ ነገር በከዋክብት ውስጥ በብዛት ይገኛል። እና የጋዝ ግዙፍ. H2 ሞለኪውላዊ ደመናዎች ከኮከብ አፈጣጠር ጋር የተያያዙ ናቸው. ሃይድሮጂን በፕሮቶን-ፕሮቶን ምላሽ እና በ CNO ዑደት የኒውክሌር ውህደት በኩል በከዋክብት ኃይል ውስጥ ወሳኝ ሚና ይጫወታል። በአለም ውስጥ ሃይድሮጂን በዋነኛነት በአቶሚክ እና በፕላዝማ ግዛቶች ውስጥ ከሞለኪውላር ሃይድሮጂን ፈጽሞ የተለየ ባህሪ አለው። እንደ ፕላዝማ ኤሌክትሮን እና የሃይድሮጅን ፕሮቶን እርስ በርስ የተሳሰሩ አይደሉም, በዚህም ምክንያት በጣም ከፍተኛ የኤሌክትሪክ ምቹነት እና ከፍተኛ ልቀት (ከፀሐይ እና ከሌሎች ከዋክብት ብርሃን ይፈጥራል). የተሞሉ ቅንጣቶች በመግነጢሳዊ እና በኤሌክትሪክ መስኮች ከፍተኛ ተጽዕኖ ይደረግባቸዋል. ለምሳሌ፣ በፀሀይ ንፋስ ከመሬት ማግኔቶስፌር ጋር መስተጋብር ይፈጥራሉ፣ ይህም የ Birkeland currents እና aurora ይፈጥራሉ። ሃይድሮጅን በኢንተርስቴላር መካከለኛ ገለልተኛ በሆነ የአቶሚክ ሁኔታ ውስጥ አለ. በበሰበሰ የላይማን-አልፋ ስርዓት ውስጥ የሚገኘው ከፍተኛ መጠን ያለው ገለልተኛ ሃይድሮጂን የአጽናፈ ዓለሙን የኮስሞሎጂካል ባሪዮን ጥግግት እስከ ሬድሺፍት z = 4. በምድር ላይ በተለመደው ሁኔታ ኤለመንታል ሃይድሮጂን እንደ ዲያቶሚክ ጋዝ, H2 ይኖራል. ይሁን እንጂ ሃይድሮጂን ጋዝ በብርሃን ክብደት ምክንያት በምድር ከባቢ አየር ውስጥ (1 ፒፒኤም በድምጽ) በጣም አልፎ አልፎ ነው, ይህም ከከባድ ጋዞች ይልቅ የመሬት ስበት በቀላሉ ለማሸነፍ ያስችላል. ይሁን እንጂ ሃይድሮጂን በምድር ገጽ ላይ በሶስተኛ ደረጃ የበለፀገ ንጥረ ነገር ነው, በዋነኛነት እንደ ሃይድሮካርቦኖች እና ውሃ ባሉ የኬሚካል ውህዶች መልክ ይገኛል. ሃይድሮጅን ጋዝ በአንዳንድ ባክቴሪያ እና አልጌዎች የሚመረተ ሲሆን የዋሽንት ተፈጥሯዊ አካል ነው, እንደ ሚቴን, ከጊዜ ወደ ጊዜ አስፈላጊ የሃይድሮጂን ምንጭ ነው. ሞለኪውላዊ ቅርጽ ፕሮቶነድ ሞለኪውላር ሃይድሮጂን (H+3) በ interstellar መካከለኛ ውስጥ ይገኛል, እሱም የሚመነጨው በሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን ከኮስሚክ ጨረሮች ionization ነው. ይህ የተጫነ ion በፕላኔቷ ጁፒተር የላይኛው ከባቢ አየር ውስጥም ታይቷል። ion በዝቅተኛ የሙቀት መጠን እና ጥንካሬ ምክንያት በአካባቢው የተረጋጋ ነው. H+3 በዩኒቨርስ ውስጥ በብዛት ከሚገኙት ionዎች አንዱ ሲሆን በኢንተርስቴላር መካከለኛ ኬሚስትሪ ውስጥ ትልቅ ሚና ይጫወታል። ገለልተኛ ትራይአቶሚክ ሃይድሮጂን H3 በአስደሳች መልክ ብቻ ሊኖር ይችላል እና ያልተረጋጋ ነው. በአንጻሩ፣ አወንታዊው ሞለኪውላር ሃይድሮጂን ion (H+2) በዩኒቨርስ ውስጥ ብርቅ የሆነ ሞለኪውል ነው።

የሃይድሮጅን ምርት

H2 በኬሚካል እና ባዮሎጂካል ላቦራቶሪዎች ውስጥ ይመረታል, ብዙውን ጊዜ እንደ ሌሎች ግብረመልሶች ውጤት; unsaturated substrates ያለውን hydrogenation ለ ኢንዱስትሪ ውስጥ; እና በተፈጥሮ ውስጥ በባዮኬሚካላዊ ግብረመልሶች ውስጥ ተመጣጣኝ ቅነሳን እንደ መፈናቀል ዘዴ።

የእንፋሎት ማሻሻያ

ሃይድሮጅን በተለያዩ መንገዶች ሊመረት ይችላል ነገር ግን በኢኮኖሚ በጣም አስፈላጊው ሂደት ሃይድሮጂንን ከሃይድሮካርቦኖች ማስወገድን ያካትታል ምክንያቱም እ.ኤ.አ. በ 2000 95% የሚሆነው የሃይድሮጂን ምርት በእንፋሎት ማሻሻያ ነው። ለንግድ፣ ከፍተኛ መጠን ያለው ሃይድሮጂን አብዛኛውን ጊዜ የሚመረተው በእንፋሎት በሚፈጠር የተፈጥሮ ጋዝ ለውጥ ነው። በከፍተኛ ሙቀት (1000-1400 K, 700-1100 °C ወይም 1300-2000 °F) የእንፋሎት (የውሃ ትነት) ካርቦን ሞኖክሳይድ እና H2 ለማምረት ከሚቴን ጋር ምላሽ ይሰጣል.

CH4 + H2O → CO + 3 H2

ይህ ምላሽ በአነስተኛ ግፊቶች በተሻለ ሁኔታ ይሰራል, ነገር ግን, ነገር ግን, በከፍተኛ ግፊት (2.0 MPa, 20 ATM ወይም 600 ኢንች ሜርኩሪ) ሊከናወን ይችላል. ይህ የሆነበት ምክንያት ከፍተኛ ግፊት H2 በጣም ታዋቂው ምርት ስለሆነ እና የግፊት ማሞቂያ ስርዓቶች በከፍተኛ ግፊት ላይ በተሻለ ሁኔታ ይሰራሉ. የምርቶቹ ድብልቅ "ሲንጋስ" በመባል ይታወቃል ምክንያቱም ብዙውን ጊዜ ሜታኖልን እና ተዛማጅ ውህዶችን ለማምረት በቀጥታ ጥቅም ላይ ይውላል. ከሚቴን በስተቀር ሃይድሮካርቦኖች ከተለያዩ የምርት ሬሾዎች ጋር የተቀናጀ ጋዝ ለማምረት ሊያገለግሉ ይችላሉ። የዚህ በጣም የተመቻቸ ቴክኖሎጂ ከብዙ ውስብስቦች አንዱ የኮክ ወይም የካርቦን መፈጠር ነው።

CH4 → C + 2 H2

ስለዚህ, የእንፋሎት ማሻሻያ በተለምዶ ከመጠን በላይ H2O ይጠቀማል. ተጨማሪ ሃይድሮጂንን ከእንፋሎት የሚገኘውን ካርቦን ሞኖክሳይድን በውሃ ጋዝ መፈናቀል ምላሽ በተለይም የብረት ኦክሳይድን በመጠቀም ማግኘት ይቻላል። ይህ ምላሽ እንዲሁ የተለመደ የኢንዱስትሪ የካርቦን ዳይኦክሳይድ ምንጭ ነው።

CO + H2O → CO2 + H2

ለ H2 ሌሎች አስፈላጊ ዘዴዎች የሃይድሮካርቦኖች ከፊል ኦክሳይድ ያካትታሉ።

2 CH4 + O2 → 2 CO + 4 H2

እና ከላይ ለተገለጸው የሽላጭ ምላሽ እንደ መቅድም የሚያገለግል የድንጋይ ከሰል ምላሽ፡-

C + H2O → CO + H2

አንዳንድ ጊዜ ሃይድሮጂን የሚመረተው እና በተመሳሳይ የኢንዱስትሪ ሂደት ውስጥ ነው, ያለ መለያየት. በሃበር ሂደት ውስጥ አሞኒያን ለማምረት, ሃይድሮጂን የሚመነጨው ከተፈጥሮ ጋዝ ነው. ክሎሪን ለማምረት የ brine ኤሌክትሮላይዜሽን እንዲሁ ሃይድሮጂንን እንደ ተረፈ ምርት ያመነጫል።

ሜታልሊክ አሲድ

በቤተ ሙከራ ውስጥ፣ ኤች 2 አብዛኛውን ጊዜ የሚዘጋጀው ኦክሳይድ ያልሆኑ አሲዶችን በተወሰኑ ምላሽ ሰጪ ብረቶች ለምሳሌ ዚንክ ከኪፕ መሳሪያ ጋር በመመለስ ነው።

Zn + 2 H + → Zn2 ++ H2

አሉሚኒየም እንዲሁ በመሠረት ሲታከም H2 ማምረት ይችላል-

2 Al + 6 H2O + 2 OH- → 2 አል (ኦህ) -4 + 3 H2

የውሃ ኤሌክትሮላይዜሽን ሃይድሮጅን ለማምረት ቀላል መንገድ ነው. ዝቅተኛ የቮልቴጅ ጅረት በውሃ ውስጥ ይፈስሳል እና የኦክስጂን ጋዝ በአኖድ ውስጥ ይፈጠራል ፣ ሃይድሮጂን ጋዝ ደግሞ በካቶድ ውስጥ ይፈጠራል። በተለምዶ ካቶድ የሚሠራው ከፕላቲኒየም ወይም ከሌላ የማይነቃነቅ ብረት ለማከማቻ ሃይድሮጂን ሲያመርት ነው። ይሁን እንጂ, ጋዝ በቦታው ላይ የሚቃጠል ከሆነ, የኦክስጅን መኖር ለቃጠሎ ለመርዳት ተፈላጊ ነው, ስለዚህም ሁለቱም ኤሌክትሮዶች ከማይረቡ ብረቶች የተሠሩ ይሆናሉ. (ለምሳሌ, ብረት ኦክሳይድ ስለሚፈጥር የኦክስጅን መጠን ይቀንሳል). የንድፈ-ሀሳብ ከፍተኛው ውጤታማነት (ከሃይድሮጅን ከሚመረተው የኃይል ዋጋ አንጻር ጥቅም ላይ የሚውለው ኤሌክትሪክ) ከ 80-94% ባለው ክልል ውስጥ ነው.

2 H2O (L) → 2 H2 (g) + O2 (g)

በውሃ ላይ የተጨመሩ ጥራጥሬዎች የአሉሚኒየም እና የጋሊየም ቅይጥ ሃይድሮጅን ለማምረት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. ይህ ሂደት አልሙኒየም ኦክሳይድን ያመነጫል, ነገር ግን ኦክሳይድ ቆዳ በእንክብሎች ላይ እንዳይፈጠር የሚከለክለው ውድ ጋሊየም እንደገና ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል. ይህ በሃይድሮጂን ኢኮኖሚ ላይ ጠቃሚ ጠቀሜታ አለው, ምክንያቱም ሃይድሮጂን በአካባቢው ሊመረት ስለሚችል እና መጓጓዝ አያስፈልገውም.

ቴርሞኬሚካል ባህሪያት

ውሃን ለመለየት ጥቅም ላይ የሚውሉ ከ200 በላይ ቴርሞኬሚካል ዑደቶች አሉ፣ ከእነዚህ ዑደቶች ውስጥ በደርዘን ያህሉ እንደ ብረት ኦክሳይድ ዑደት፣ ሴሪየም(IV) ኦክሳይድ ዑደት፣ ዚንክ-ዚንክ ኦክሳይድ ዑደት፣ የሰልፈር አዮዲን ዑደት፣ የመዳብ ዑደት እና ክሎሪን እና ድቅል የሰልፈር ዑደት ሃይድሮጅን እና ኦክስጅንን ከውሃ እና ከሙቀት ለማምረት በምርምር እና በሙከራ ላይ ናቸው የኤሌክትሪክ ኃይል ሳይጠቀም. በርካታ የላቦራቶሪዎች (በፈረንሳይ፣ ጀርመን፣ ግሪክ፣ ጃፓን እና አሜሪካ ያሉ) ሃይድሮጂንን ከፀሃይ ሃይል እና ከውሃ ለማምረት ቴርሞኬሚካል ዘዴዎችን በማዘጋጀት ላይ ናቸው።

የአናይሮቢክ ዝገት

በአናይሮቢክ ሁኔታዎች የብረት እና የብረት ውህዶች ወደ ሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን (H2) ሲቀነሱ በውሃ ፕሮቶን ቀስ በቀስ ኦክሳይድ ይደረግባቸዋል። የብረት አናይሮቢክ ዝገት በመጀመሪያ የብረት ሃይድሮክሳይድ (አረንጓዴ ዝገት) እንዲፈጠር ይመራል እና በሚከተለው ምላሽ ሊገለፅ ይችላል-F + 2 H2O → Fe (OH) 2 + H2. በምላሹ በአናይሮቢክ ሁኔታዎች ውስጥ የብረት ሃይድሮክሳይድ (ፌ (OH) 2) በውሃ ፕሮቶኖች ኦክሳይድ ሊፈጠር እና ማግኔትቲት እና ሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን ይፈጥራል። ይህ ሂደት በ Shikorra ምላሽ ይገለጻል: 3 Fe (OH) 2 → Fe3O4 + 2 H2O + H2 iron hydroxide → ማግኒዥየም + ውሃ + ሃይድሮጂን. በደንብ ክሪስታላይዝድ ማግኔትይት (Fe3O4) ከብረት ሃይድሮክሳይድ (Fe (OH) 2) ይልቅ በቴርሞዳይናሚክ የበለጠ የተረጋጋ ነው። ይህ ሂደት የሚከሰተው በአኖክሲክ የከርሰ ምድር ውሃ ውስጥ የብረት እና የብረት አናይሮቢክ ዝገት እና ከውኃ ወለል በታች ያለውን አፈር በሚታደስበት ጊዜ ነው።

የጂኦሎጂካል አመጣጥ: የእባብ ምላሽ

ከምድር ከባቢ አየር ርቀው በሚገኙ ጥልቅ የጂኦሎጂካል ሁኔታዎች ውስጥ ኦክሲጅን (O2) በማይኖርበት ጊዜ ሃይድሮጂን (H2) የተፈጠረው በእባብ ሂደት ውስጥ በአናይሮቢክ ኦክሳይድ በፕሮቶን ውሃ (H+) የብረት ሲሊኬት (Fe2 +) ውስጥ ይገኛል ። የፋያላይት ክሪስታል ላቲስ (Fe2SiO4, ማዕድን ኦሊቪን -ግላንድ). ወደ ማግኔቲት (Fe3O4) ፣ ኳርትዝ (SiO2) እና ሃይድሮጂን (H2) ምስረታ የሚያመራው ተጓዳኝ ምላሽ፡ 3Fe2SiO4 + 2 H2O → 2 Fe3O4 + 3 SiO2 + 3 H2 fayalite + ውሃ → ማግኔትት + ኳርትዝ + ሃይድሮጂን። ይህ ምላሽ ከውሃ ጋር በሚገናኝበት ጊዜ የብረት ሃይድሮክሳይድ የአናይሮቢክ ኦክሳይድ ወቅት ከሚታየው የሺኮርራ ምላሽ ጋር በጣም ተመሳሳይ ነው።

በትራንስፎርመሮች ውስጥ መፈጠር

በሃይል ትራንስፎርመሮች ውስጥ ከሚፈጠሩት አደገኛ ጋዞች ውስጥ ሃይድሮጂን በጣም የተለመደ እና በአብዛኛዎቹ ጥፋቶች ውስጥ የተፈጠረ ነው; ስለዚህ የሃይድሮጂን መፈጠር በትራንስፎርመር የሕይወት ዑደት ውስጥ ለከባድ ችግሮች የመጀመሪያ ምልክት ነው።

መተግበሪያዎች

በተለያዩ ሂደቶች ውስጥ ፍጆታ

በፔትሮሊየም እና በኬሚካል ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ከፍተኛ መጠን ያለው H2 ያስፈልጋል. የ H2 ትልቁ ጥቅም የቅሪተ አካል ነዳጆችን ለማቀነባበር ("ማሻሻል") እና ለአሞኒያ ምርት ነው. በፔትሮኬሚካል ተክሎች ውስጥ, H2 በ hydrodealkylation, hydrodesulfurization እና hydrocracking ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. H2 ሌሎች በርካታ ጠቃሚ አጠቃቀሞች አሉት። ኤች 2 እንደ ሃይድሮጂንዲንግ ወኪል ጥቅም ላይ ይውላል ፣ በተለይም ያልተሟሉ ቅባቶችን እና ዘይቶችን (እንደ ማርጋሪን ባሉ ዕቃዎች ውስጥ የሚገኙትን) እና ሜታኖል ለማምረት። በተጨማሪም የሃይድሮክሎሪክ አሲድ ምርት ውስጥ የሃይድሮጂን ምንጭ ነው. H2 ለብረት ማዕድናት እንደ መቀነሻ ወኪልም ያገለግላል. ሃይድሮጂን በብዙ ብርቅዬ ምድር እና የሽግግር ብረቶች ውስጥ በጣም የሚሟሟ እና በሁለቱም ናኖክሪስታሊን እና አሞርፎስ ብረቶች ውስጥ የሚሟሟ ነው። በብረታ ብረት ውስጥ የሃይድሮጂን መሟሟት በአካባቢው የተዛባ ወይም በክሪስታል ጥልፍልፍ ቆሻሻ ላይ የተመሰረተ ነው. ይህ ሃይድሮጂን በሞቃት ፓላዲየም ዲስክ ውስጥ በማለፍ ሲጸዳ ጠቃሚ ሊሆን ይችላል, ነገር ግን ከፍተኛ የጋዝ መሟሟት የብረታ ብረት ችግር ነው, ይህም ለብዙ ብረቶች መጨናነቅ አስተዋጽኦ ያደርጋል, የቧንቧ መስመሮችን እና የማከማቻ ታንኮችን ንድፍ ያወሳስበዋል. H2 እንደ ሪጀንት ከመጠቀም በተጨማሪ በፊዚክስ እና በቴክኖሎጂ ሰፊ አፕሊኬሽኖች አሉት። እንደ አቶሚክ ሃይድሮጂን ብየዳ ባሉ የመገጣጠም ዘዴዎች እንደ መከላከያ ጋዝ ጥቅም ላይ ይውላል. H2 ከየትኛውም ጋዝ ከፍተኛው የሙቀት መቆጣጠሪያ ስላለው በሃይል ማመንጫዎች ውስጥ በኤሌክትሪክ ማመንጫዎች ውስጥ እንደ rotor coolant ጥቅም ላይ ይውላል። ፈሳሽ H2 የሱፐርኮንዳክቲቭ ምርምርን ጨምሮ በክሪዮጂካዊ ምርምር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. H2 ከአየር የበለጠ ቀላል ስለሆነ፣ ከ1/14 የአየር ጥግግት በትንሹ ስለሚበልጥ፣ በአንድ ወቅት በፊኛ እና በአየር መርከብ ውስጥ እንደ ማንሳት ጋዝ በሰፊው ይሠራበት ነበር። በአዲስ አፕሊኬሽኖች ውስጥ፣ ሃይድሮጂን ለቅጽበታዊ ፍሳሽ ለማወቅ እንደ መከታተያ ጋዝ ከናይትሮጅን (አንዳንዴ ፎርሚንግ ጋዝ ይባላል) ከናይትሮጅን ጋር ተቀላቅሎ ጥቅም ላይ ይውላል። ሃይድሮጅን በአውቶሞቲቭ, በኬሚካል, በኢነርጂ, በአየር እና በቴሌኮሙኒኬሽን ኢንዱስትሪዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል. ሃይድሮጂን ከሌሎች ፀረ-ንጥረ-ምግቦች ባህሪያት መካከል የምግብ መፍሰስን ለመመርመር የሚያስችል የተፈቀደ የምግብ ተጨማሪ (E 949) ነው። ብርቅዬ የሃይድሮጂን አይሶቶፖች እንዲሁ ልዩ ጥቅም አላቸው። ዲዩተሪየም (ሃይድሮጂን-2) በኒውክሌር ፊዚሽን አፕሊኬሽኖች ውስጥ እንደ ዘገምተኛ የኒውትሮን አወያይ እና በኑክሌር ውህድ ምላሾች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል። የዲዩቴሪየም ውህዶች በኬሚስትሪ እና በባዮሎጂ መስኮች ውስጥ የግብረ-መልሶችን isotope ውጤቶች ለማጥናት ያገለግላሉ። ትሪቲየም (ሃይድሮጂን-3) ፣ በኒውክሌር ኃይል ማመንጫዎች ውስጥ የሚመረተው ፣ የሃይድሮጂን ቦምቦችን ለማምረት ፣ በባዮሎጂካል ሳይንሶች ውስጥ እንደ isotope መከታተያ ፣ እና በብርሃን ቀለም ውስጥ የጨረር ምንጭ ሆኖ ያገለግላል። የሶስትዮሽ ነጥብ የሙቀት ሚዛን ሃይድሮጂን በ ITS-90 የሙቀት መለኪያ በ 13.8033 ኬልቪን ላይ ያለው ቋሚ ነጥብ ነው.

የማቀዝቀዣ መካከለኛ

ሃይድሮጅን በብርሃን ዲያቶሚክ ሞለኪውሎች ቀጥተኛ ውጤት በሆኑ በርካታ ምቹ ባህሪዎች ምክንያት በሃይል ማመንጫዎች ውስጥ እንደ ማቀዝቀዣ በጄነሬተሮች ውስጥ በተለምዶ ጥቅም ላይ ይውላል። እነዚህ ዝቅተኛ እፍጋት, ዝቅተኛ viscosity, እና ከፍተኛው የተወሰነ የሙቀት አቅም እና የሙቀት አማቂ conductivity ማንኛውም ጋዝ ያካትታሉ.

የኃይል ማጓጓዣ

ሃይድሮጅን በአሁኑ ጊዜ ከብስለት በጣም የራቀ ቴክኖሎጂን በመጠቀም ዲዩሪየም ወይም ትሪቲየምን በመጠቀም የንግድ ውህደት ኃይል ማመንጫዎች መላምታዊ አውድ ካልሆነ በስተቀር የኃይል ምንጭ አይደለም። የፀሐይ ኃይል የሚመጣው ከሃይድሮጂን የኑክሌር ውህደት ነው, ነገር ግን ይህ ሂደት በምድር ላይ ለመድረስ አስቸጋሪ ነው. ከፀሀይ፣ ባዮሎጂካል ወይም ከኤሌክትሪካል ምንጮች የሚመነጨው ኤለመንታል ሃይድሮጂን በማቃጠል ጊዜ ከሚፈጀው በላይ ለማምረት ብዙ ሃይል ይፈልጋል፣ ስለዚህ በእነዚህ አጋጣሚዎች ሃይድሮጂን እንደ ሃይል ተሸካሚ ሆኖ ከባትሪ ጋር ይመሳሰላል። ሃይድሮጅን ከቅሪተ አካላት (እንደ ሚቴን ካሉ) ሊመረት ይችላል, ነገር ግን እነዚህ ምንጮች ደካማ ናቸው. የፈሳሽ ሃይድሮጂን እና የተጨመቀ ሃይድሮጂን ጋዝ በማንኛውም ሊተገበር በሚችል ግፊት በእያንዳንዱ ክፍል ያለው የኃይል መጠጋጋት ከባህላዊ የኃይል ምንጮች በጣም ያነሰ ነው ፣ ምንም እንኳን በአንድ የንጥል ብዛት የነዳጅ የኃይል መጠን ከፍ ያለ ነው። ይሁን እንጂ ኤለመንታል ሃይድሮጂን በኃይል አውድ ውስጥ እንደ ወደፊት ኢኮኖሚ-ሰፊ የኃይል ማጓጓዣ በሰፊው ተብራርቷል. ለምሳሌ የካርቦን ቀረጻ እና ማከማቻ (CO2) ተከትለው ከቅሪተ አካል ነዳጆች በ H2 ምርት ቦታ ላይ ሊከናወን ይችላል. ለማጓጓዝ ጥቅም ላይ የሚውለው ሃይድሮጅን በአንጻራዊ ሁኔታ በንጽህና ይቃጠላል, አንዳንድ NOx ልቀቶች ግን የካርቦን ልቀቶች የሉም. ይሁን እንጂ ወደ ሃይድሮጂን ኢኮኖሚ ሙሉ በሙሉ ከመቀየር ጋር የተያያዙ የመሠረተ ልማት ወጪዎች ከፍተኛ ይሆናሉ. የነዳጅ ሴሎች ከውስጥ ከሚቃጠሉ ሞተሮች የበለጠ ሃይድሮጅን እና ኦክስጅንን በቀጥታ ወደ ኤሌክትሪክ ሊለውጡ ይችላሉ።

ሴሚኮንዳክተር ኢንዱስትሪ

ሃይድሮጅን የቁሳቁስን ባህሪያት ለማረጋጋት የሚረዳውን የአሞርፎስ ሲሊከን እና የአሞርፎስ ካርቦን ትስስር ለማርካት ይጠቅማል። በተጨማሪም ZnO፣ SnO2፣ CdO፣ MgO፣ ZrO2፣ HfO2፣ La2O3፣ Y2O3፣ TiO2፣ SrTiO3፣ LaAlO3፣ SiO2፣ Al2O3፣ ZrSiO4፣ HfSiO4 እና SrZrO3 ን ጨምሮ በተለያዩ ኦክሳይድ ቁሶች ውስጥ የኤሌክትሮን ለጋሽ ነው።

ባዮሎጂካል ምላሾች

ኤች 2 የአንዳንድ የአናይሮቢክ ሜታቦሊዝም ውጤት ነው እና በብዙ ረቂቅ ተህዋሲያን የሚመረተው ብዙውን ጊዜ በብረት ወይም ኒኬል የያዙ ኢንዛይሞች ሃይድሮጂንዳይዝ በሚባሉት ምላሽ ነው። እነዚህ ኢንዛይሞች H2 እና ክፍሎቹ - ሁለት ፕሮቶን እና ሁለት ኤሌክትሮኖች መካከል ያለውን redox ምላሽ ያበረታታል. የሃይድሮጂን ጋዝ መፈጠር የሚከሰተው በፒሩቫት መፍላት ምክንያት የሚቀነሱትን እኩያዎችን ወደ ውሃ በማስተላለፍ ነው። ፍጥረታት የሃይድሮጂን ምርት እና ፍጆታ ተፈጥሯዊ ዑደት የሃይድሮጂን ዑደት ይባላል። የውሃ ክፍፍል፣ ውሃ ወደ ፕሮቲን፣ ኤሌክትሮኖች እና ኦክሲጅን የመከፋፈል ሂደት በሁሉም የፎቶሲንተቲክ ፍጥረታት ውስጥ በብርሃን ምላሽ ውስጥ ይከሰታል። እንደ አልጌ ክላሚዶሞናስ ሬይንሃርድቲ እና ሳይያኖባክቴሪያን ጨምሮ አንዳንድ ፍጥረታት በክሎሮፕላስት ውስጥ ፕሮቶን እና ኤሌክትሮኖች የተቀነሱበት የጨለማ ምላሽ ሁለተኛ ደረጃ ፈጥረዋል። ኦክስጅን በሚኖርበት ጊዜ እንኳን ኤች 2 ጋዝን በብቃት ለማዋሃድ ሳይያኖባክቴሪያል ሃይድራሶችን በዘረመል ለመቀየር ሙከራ ተደርጓል። በባዮሬአክተር ውስጥ በጄኔቲክ የተሻሻሉ አልጌዎችን በመጠቀምም ጥረቶች ተደርገዋል።

በጊዜ ሰንጠረዥ ውስጥ የራሱ የሆነ የተለየ ቦታ አለው, እሱም የሚያሳዩትን ባህሪያት የሚያንፀባርቅ እና ስለ ኤሌክትሮኒክ መዋቅሩ ይናገራል. ይሁን እንጂ ከመካከላቸው በአንድ ጊዜ ሁለት ሴሎችን የሚይዝ አንድ ልዩ አቶም አለ. በንብረታቸው ውስጥ ሙሉ ለሙሉ ተቃራኒ የሆኑ ንጥረ ነገሮች በሁለት ቡድን ውስጥ ይገኛል. ይህ ሃይድሮጂን ነው. እንደነዚህ ያሉ ባህሪያት ልዩ ያደርጉታል.

ሃይድሮጅን ንጥረ ነገር ብቻ ሳይሆን ቀላል ንጥረ ነገር, እንዲሁም የበርካታ ውስብስብ ውህዶች ዋነኛ አካል, ባዮጂን እና ኦርጋጅናዊ ንጥረ ነገር ነው. ስለዚህ, ባህሪያቱን እና ባህሪያቱን በበለጠ ዝርዝር እንመልከት.

ሃይድሮጅን እንደ ኬሚካል ንጥረ ነገር

ሃይድሮጅን የዋናው ንኡስ ቡድን የመጀመሪያ ቡድን አካል ነው, እንዲሁም በመጀመሪያው ጥቃቅን ጊዜ ውስጥ የዋናው ንዑስ ቡድን ሰባተኛው ቡድን ነው. ይህ ጊዜ ሁለት አተሞችን ብቻ ያቀፈ ነው-ሂሊየም እና እኛ የምናስበውን ንጥረ ነገር. በጊዜ ሰንጠረዥ ውስጥ የሃይድሮጅን አቀማመጥ ዋና ዋና ባህሪያትን እንገልፃለን.

የሃይድሮጅን አቶሚክ ቁጥር 1 ነው, የኤሌክትሮኖች ቁጥር አንድ ነው, እና በዚህ መሠረት, የፕሮቶኖች ብዛት ተመሳሳይ ነው. አቶሚክ ክብደት - 1.00795. የጅምላ ቁጥሮች 1, 2, 3 ያለው የዚህ ንጥረ ነገር ሶስት አይሶቶፖች አሉ. ነገር ግን የእያንዳንዳቸው ባህሪያት በጣም የተለያዩ ናቸው, ምክንያቱም የጅምላ መጨመር ለሃይድሮጂን በአንድ ጊዜ እንኳን ወዲያውኑ በእጥፍ ይጨምራል.
በውጫዊው ገጽ ላይ አንድ ኤሌክትሮን ብቻ መያዙ ሁለቱንም ኦክሳይድ እና የመቀነስ ባህሪያትን በተሳካ ሁኔታ ለማሳየት ያስችለዋል. በተጨማሪም ኤሌክትሮን ከለገሰ በኋላ በነፃ ምህዋር ይቀራል፣ ይህም በለጋሽ ተቀባይ ዘዴ መሰረት ኬሚካላዊ ትስስር በመፍጠር ሂደት ውስጥ ይሳተፋል።
ሃይድሮጅን ጠንካራ ቅነሳ ወኪል ነው. ስለዚህ, ዋናው ቦታው በጣም ንቁ የሆኑትን ብረቶች - አልካላይን የሚመራበት የዋናው ንዑስ ቡድን የመጀመሪያ ቡድን እንደሆነ ይቆጠራል.
ነገር ግን እንደ ብረቶች ካሉ ከጠንካራ ቅነሳ ወኪሎች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ ኤሌክትሮን መቀበል ኦክሳይድ ወኪል ሊሆን ይችላል። እነዚህ ውህዶች ሃይድሬድ ይባላሉ. በዚህ ባህሪ መሰረት, ከእሱ ጋር ተመሳሳይነት ያለው የ halogens ንዑስ ቡድን ይመራል.
በጣም ትንሽ በሆነ የአቶሚክ ብዛት ምክንያት ሃይድሮጂን በጣም ቀላል ንጥረ ነገር ተደርጎ ይቆጠራል። በተጨማሪም ፣ መጠኑም በጣም ዝቅተኛ ነው ፣ ስለሆነም የብርሃን ማመሳከሪያም ነው።

ስለዚህም የሃይድሮጅን አቶም ከሌሎቹ ንጥረ ነገሮች በተለየ ሙሉ ለሙሉ ልዩ የሆነ አካል እንደሆነ ግልጽ ነው። በዚህም ምክንያት, ባህሪያቱ ልዩ ናቸው, እና ቀላል እና ውስብስብ ንጥረ ነገሮች የተፈጠሩት በጣም አስፈላጊ ናቸው. የበለጠ እንመልከታቸው።

ቀላል ንጥረ ነገር

ስለዚህ ንጥረ ነገር እንደ ሞለኪውል ከተነጋገርን, ከዚያም ዲያቶሚክ ነው ማለት አለብን. ማለትም ሃይድሮጂን (ቀላል ንጥረ ነገር) ጋዝ ነው። የእሱ ተጨባጭ ፎርሙላ እንደ H2 ይጻፋል፣ እና ስዕላዊ ቀመሩ የሚፃፈው በአንድ ሲግማ ኤች-ኤች ግንኙነት ነው። በአተሞች መካከል የመተሳሰሪያ ዘዴ covalent nonpolar ነው።

የእንፋሎት ሚቴን ማሻሻያ.
የድንጋይ ከሰል ጋዝ - ሂደቱ ከሰል እስከ 1000 0 ሴ ድረስ ማሞቅን ያካትታል, በዚህም ምክንያት ሃይድሮጂን እና ከፍተኛ የካርቦን ከሰል ይፈጠራል.
ኤሌክትሮሊሲስ. ይህ ዘዴ ለተለያዩ ጨዎች የውሃ መፍትሄዎች ብቻ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል, ምክንያቱም ማቅለጫዎቹ በካቶድ ውስጥ ወደ ውሃ መፍሰስ ስለማይመሩ.

ሃይድሮጂን ለማምረት የላቦራቶሪ ዘዴዎች;

የብረታ ብረት ሃይድሮላይዜሽን.
በንቁ ብረቶች እና መካከለኛ እንቅስቃሴ ላይ የዲልቲክ አሲዶች ተጽእኖ.
የአልካላይን እና የአልካላይን ብረቶች ከውሃ ጋር መስተጋብር.

የተፈጠረውን ሃይድሮጂን ለመሰብሰብ የሙከራ ቱቦውን ወደ ላይ ማዞር አለብዎት። ከሁሉም በላይ ይህ ጋዝ እንደ ካርቦን ዳይኦክሳይድ በተመሳሳይ መንገድ መሰብሰብ አይቻልም. ይህ ሃይድሮጂን ነው, ከአየር በጣም ቀላል ነው. በፍጥነት ይተናል, እና በከፍተኛ መጠን ከአየር ጋር ሲደባለቅ ይፈነዳል. ስለዚህ, የሙከራ ቱቦው መገለበጥ አለበት. ከሞላ በኋላ, ከጎማ ማቆሚያ ጋር መዘጋት አለበት.

የተሰበሰበውን ሃይድሮጂን ንፅህና ለመፈተሽ, የተቃጠለ ክብሪት ወደ አንገት ማምጣት አለብዎት. ጭብጨባው አሰልቺ እና ጸጥ ያለ ከሆነ, ጋዙ ንጹህ ነው, በትንሹ የአየር ብክለት ማለት ነው. ጮክ ብሎ እና የሚያፏጭ ከሆነ, ቆሻሻ ነው, ከፍተኛ መጠን ያለው የውጭ አካላት.

የአጠቃቀም ቦታዎች

ሃይድሮጂን ሲቃጠል እንዲህ ዓይነቱ ከፍተኛ መጠን ያለው ኃይል (ሙቀት) ይለቀቃል ይህ ጋዝ በጣም ትርፋማ ነዳጅ እንደሆነ ይቆጠራል. ከዚህም በላይ ለአካባቢ ተስማሚ ነው. ይሁን እንጂ እስከዛሬ ድረስ በዚህ አካባቢ ማመልከቻው የተገደበ ነው. ይህ የሆነበት ምክንያት ባልታሰቡ እና ያልተፈቱ የንፁህ ሃይድሮጂን ውህደት ችግሮች ናቸው ፣ ይህም እንደ ማገዶዎች ፣ ሞተሮች እና ተንቀሳቃሽ መሳሪያዎች እንዲሁም የመኖሪያ ቤት ማሞቂያ ማሞቂያዎችን ለመጠቀም ተስማሚ ነው።

ከሁሉም በላይ ይህንን ጋዝ ለማምረት የሚረዱ ዘዴዎች በጣም ውድ ናቸው, ስለዚህ በመጀመሪያ ልዩ የማዋሃድ ዘዴን ማዘጋጀት አስፈላጊ ነው. ምርቱን በከፍተኛ መጠን እና በትንሹ ወጪ እንዲያገኙ የሚያስችልዎ አንዱ።

እኛ የምናስበው ጋዝ ጥቅም ላይ የሚውልባቸው በርካታ ዋና ቦታዎች አሉ.

የኬሚካል ውህዶች. ሃይድሮጅኔሽን ሳሙና፣ ማርጋሪን እና ፕላስቲኮችን ለማምረት ያገለግላል። በሃይድሮጂን ተሳትፎ, ሜታኖል እና አሞኒያ, እንዲሁም ሌሎች ውህዶች የተዋሃዱ ናቸው.
በምግብ ኢንዱስትሪ ውስጥ - እንደ ተጨማሪ E949.
የአቪዬሽን ኢንዱስትሪ (የሮኬት ሳይንስ, የአውሮፕላን ማምረት).
የኤሌክትሪክ ኃይል ኢንዱስትሪ.
ሜትሮሎጂ.
ለአካባቢ ተስማሚ ነዳጅ.

በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, ሃይድሮጂን በተፈጥሮ ውስጥ የተትረፈረፈ ያህል አስፈላጊ ነው. የሚፈጥራቸው የተለያዩ ውህዶች የበለጠ ሚና ይጫወታሉ።

የሃይድሮጂን ውህዶች

እነዚህ ሃይድሮጂን አተሞች ያካተቱ ውስብስብ ነገሮች ናቸው. እንደነዚህ ዓይነቶቹ ንጥረ ነገሮች በርካታ ዋና ዋና ዓይነቶች አሉ.

የሃይድሮጅን ሃሎይድስ. አጠቃላይ ፎርሙላ HHal ነው። ከነሱ መካከል ልዩ ጠቀሜታ ሃይድሮጂን ክሎራይድ ነው. የሃይድሮክሎሪክ አሲድ መፍትሄ ለመፍጠር በውሃ ውስጥ የሚሟሟ ጋዝ ነው። ይህ አሲድ በሁሉም የኬሚካል ውህዶች ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል። ከዚህም በላይ ሁለቱም ኦርጋኒክ እና ኦርጋኒክ ያልሆኑ. ሃይድሮጅን ክሎራይድ ኤች.ሲ.ኤል. (empirical formula) ያለው ውህድ ሲሆን በአገራችን በየዓመቱ በብዛት ከሚመረቱት ውስጥ አንዱ ነው። ሃይድሮጅን halides ደግሞ ሃይድሮጂን አዮዳይድ, ሃይድሮጂን ፍሎራይድ እና ሃይድሮጂን ብሮሚድ ያካትታሉ. ሁሉም ተጓዳኝ አሲዶችን ይፈጥራሉ.
ተለዋዋጭ ሁሉም ማለት ይቻላል በጣም መርዛማ ጋዞች ናቸው። ለምሳሌ, ሃይድሮጂን ሰልፋይድ, ሚቴን, ሳይላን, ፎስፊን እና ሌሎች. በተመሳሳይ ጊዜ, በጣም ተቀጣጣይ ናቸው.
ሃይድራይድስ ብረቶች ያሉት ውህዶች ናቸው. እነሱ የጨው ክፍል ናቸው.
ሃይድሮክሳይድ: መሠረቶች, አሲዶች እና amphoteric ውህዶች. የግድ ሃይድሮጂን አተሞች አንድ ወይም ከዚያ በላይ ይይዛሉ። ምሳሌ፡ NaOH፣ K 2፣ H 2 SO 4 እና ሌሎችም።
ሃይድሮጅን ሃይድሮክሳይድ. ይህ ውህድ በይበልጥ ውሃ በመባል ይታወቃል። ሌላው ስም ሃይድሮጂን ኦክሳይድ ነው. ተጨባጭ ቀመር ይህን ይመስላል - H 2 O.
ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ. ይህ ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪል ነው ፣ የእሱ ቀመር H 2 O 2 ነው።
ብዛት ያላቸው የኦርጋኒክ ውህዶች: ሃይድሮካርቦኖች, ፕሮቲኖች, ቅባቶች, ቅባቶች, ቫይታሚኖች, ሆርሞኖች, አስፈላጊ ዘይቶች እና ሌሎችም.

እያሰብንበት ያለው ንጥረ ነገር የተለያዩ ውህዶች በጣም ትልቅ እንደሆኑ ግልጽ ነው. ይህ እንደገና ለተፈጥሮ እና ለሰዎች, እንዲሁም ለሁሉም ህይወት ያላቸው ፍጥረታት ከፍተኛ ጠቀሜታ እንዳለው ያረጋግጣል.

- ይህ በጣም ጥሩው ፈሳሽ ነው

ከላይ እንደተጠቀሰው, የዚህ ንጥረ ነገር የተለመደ ስም ውሃ ነው. ሁለት ሃይድሮጂን አተሞች እና አንድ ኦክሲጅን ያቀፈ፣ በ covalent polar bonds የተገናኘ። የውሃ ሞለኪውል ዲፖል ነው, ይህ ብዙ የሚያሳዩትን ባህሪያት ያብራራል. በተለይም ሁለንተናዊ መሟሟት ነው.

ሁሉም ማለት ይቻላል የኬሚካላዊ ሂደቶች የሚከሰቱት በውሃ ውስጥ ባለው አካባቢ ነው. በሕያዋን ፍጥረታት ውስጥ የፕላስቲክ እና የኢነርጂ ሜታቦሊዝም ውስጣዊ ምላሾች እንዲሁ በሃይድሮጂን ኦክሳይድ በመጠቀም ይከናወናሉ ።

ውሃ በፕላኔታችን ላይ በጣም አስፈላጊው ንጥረ ነገር ተደርጎ ይወሰዳል። ምንም አይነት ህይወት ያለው ፍጡር ያለሱ መኖር እንደማይችል ይታወቃል. በምድር ላይ በሦስት የመደመር ሁኔታ ሊኖር ይችላል፡-

ፈሳሽ;
ጋዝ (እንፋሎት);
ጠንካራ (በረዶ)።

በሞለኪዩል ውስጥ በተካተቱት የሃይድሮጅን አይዞቶፕ ላይ በመመስረት ሶስት ዓይነት ውሃዎች ተለይተዋል.

ብርሃን ወይም ፕሮቲየም. የጅምላ ቁጥር ያለው ኢሶቶፕ 1. ፎርሙላ - H 2 O. ይህ ሁሉም ፍጥረታት የሚጠቀሙበት የተለመደ ቅርጽ ነው.
Deuterium ወይም ከባድ፣ ቀመሩ D 2 O ነው። isotope 2 H ይዟል።
እጅግ በጣም ከባድ ወይም ትሪቲየም. ቀመሩ T 3 O, isotope - 3 H ይመስላል.

በፕላኔቷ ላይ ያለው የንጹህ የፕሮቲየም ውሃ ክምችት በጣም አስፈላጊ ነው. በብዙ አገሮች ውስጥ ቀድሞውኑ እጥረት አለ. የመጠጥ ውሃ ለማምረት የጨው ውሃን ለማከም ዘዴዎች እየተዘጋጁ ናቸው.

ሃይድሮጅን ፔርኦክሳይድ ሁለንተናዊ መድሃኒት ነው

ይህ ውህድ, ከላይ እንደተጠቀሰው, በጣም ጥሩ ኦክሳይድ ወኪል ነው. ሆኖም ፣ ከጠንካራ ተወካዮች ጋር ፣ እሱ እንደ መልሶ ማቋቋም ባህሪ ሊኖረው ይችላል። በተጨማሪም, ግልጽ የሆነ የባክቴሪያ ተጽእኖ አለው.

የዚህ ውህድ ሌላ ስም ፐሮክሳይድ ነው. በመድሃኒት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው በዚህ መልክ ነው. በጥያቄ ውስጥ ያለው ውህድ 3% ክሪስታላይን ሃይድሬት መፍትሄ ጥቃቅን ቁስሎችን ለመበከል የሚያገለግል የህክምና መድሃኒት ነው። ይሁን እንጂ ይህ የቁስሉን የፈውስ ጊዜ እንደሚጨምር ተረጋግጧል.

ሃይድሮጅን ፐርኦክሳይድ እንዲሁ በሮኬት ነዳጅ ውስጥ ፣ በኢንዱስትሪ ውስጥ ለፀረ-ተባይ እና ለጽዳት ፣ እና ተስማሚ ቁሳቁሶችን ለማምረት እንደ አረፋ ወኪል (ለምሳሌ አረፋ) ጥቅም ላይ ይውላል። በተጨማሪም ፐሮክሳይድ የውሃ ማጠራቀሚያዎችን ለማጽዳት፣ ፀጉርን ለማንጻት እና ጥርስን ነጭ ለማድረግ ይረዳል። ይሁን እንጂ በቲሹዎች ላይ ጉዳት ያስከትላል, ስለዚህ ለእነዚህ ዓላማዎች በልዩ ባለሙያዎች አይመከሩም.

ፈሳሽ

ሃይድሮጅን(ላቲ. ሃይድሮጅንየም; በምልክቱ ተጠቁሟል ኤች) የወቅቱ የንጥረ ነገሮች ሰንጠረዥ የመጀመሪያው አካል ነው። በተፈጥሮ ውስጥ በሰፊው ተሰራጭቷል. በጣም የተለመደው የሃይድሮጂን isotope cation (እና ኒውክሊየስ) 1 H, ፕሮቶን ነው. የ 1 ኤች ኒውክሊየስ ባህሪያት በኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች ላይ በመተንተን NMR spectroscopy በስፋት መጠቀም ይቻላል.

ሶስት የሃይድሮጂን ኢሶቶፖች የራሳቸው ስሞች አሏቸው-1 ኤች - ፕሮቲየም (ኤች) ፣ 2 ሸ - ዲዩሪየም (ዲ) እና 3 ሸ - ትሪቲየም (ራዲዮአክቲቭ) (ቲ)።

ቀላል ንጥረ ነገር ሃይድሮጂን - H 2 - ቀላል ቀለም የሌለው ጋዝ ነው. ከአየር ወይም ከኦክሲጅን ጋር ሲደባለቅ ተቀጣጣይ እና ፈንጂ ነው. መርዛማ ያልሆነ። በኤታኖል እና በበርካታ ብረቶች ውስጥ የሚሟሟ ብረት, ኒኬል, ፓላዲየም, ፕላቲኒየም.

ታሪክ

በአሲድ እና ብረቶች መስተጋብር ወቅት የሚቀጣጠል ጋዝ መውጣቱ በ 16 ኛው እና በ 17 ኛው ክፍለ ዘመን ኬሚስትሪ እንደ ሳይንስ መባቻ ላይ ተስተውሏል. ሚካሂል ቫሲሊቪች ሎሞኖሶቭ እንዲሁ ማግለሉን በቀጥታ አመልክቷል ፣ ግን እሱ ፍሎሎጂስተን አለመሆኑን አስቀድሞ ያውቅ ነበር። እንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ እና ኬሚስት ሄንሪ ካቨንዲሽ በ1766 ይህንን ጋዝ መርምረው “የሚቀጣጠል አየር” ብለውታል። በተቃጠለበት ጊዜ "የሚቀጣጠል አየር" ውሃን ያመነጫል, ነገር ግን ካቬንዲሽ የፍሎሎጂስተን ንድፈ ሐሳብን በጥብቅ መከተል ትክክለኛውን መደምደሚያ እንዳይወስድ አድርጎታል. ፈረንሳዊው ኬሚስት አንትዋን ላቮይየር ከኢንጂነር ጄ.ሜኒየር ጋር ልዩ ጋሶሜትሮችን በመጠቀም በ 1783 የውሃ ውህደትን እና ከዚያም ትንታኔውን በሙቀት ብረት መበስበስ. ስለዚህም "የሚቀጣጠል አየር" የውሃ አካል እንደሆነ እና ከእሱ ሊገኝ እንደሚችል አረጋግጧል.

የስም አመጣጥ

ላቮይሲየር ሃይድሮጅንን ሃይድሮጂን - "ውሃ መውለድ" የሚለውን ስም ሰጠው. "ሃይድሮጂን" የሚለው የሩሲያ ስም በኬሚስት ኤም.ኤፍ.

ስርጭት

ሃይድሮጂን በአጽናፈ ሰማይ ውስጥ በጣም የበለፀገ አካል ነው። ከጠቅላላው አቶሞች 92% ያህሉን ይይዛል (8% ሂሊየም አተሞች ናቸው ፣ የሁሉም ሌሎች ንጥረ ነገሮች ድርሻ ከ 0.1% ያነሰ ነው)። ስለዚህ, ሃይድሮጂን የከዋክብት እና የኢንተርስቴላር ጋዝ ዋና አካል ነው. በከዋክብት የሙቀት ሁኔታዎች (ለምሳሌ ፣ የፀሀይ ወለል የሙቀት መጠን ~ 6000 ° ሴ ነው) ፣ ሃይድሮጂን በፕላዝማ መልክ አለ ፣ በ interstellar ጠፈር ውስጥ ፣ ይህ ንጥረ ነገር በግለሰብ ሞለኪውሎች ፣ አቶሞች እና ionዎች መልክ ይገኛል እናም ሊፈጠር ይችላል ። በመጠን ፣ በመጠን እና በሙቀት መጠን በከፍተኛ ሁኔታ የሚለያዩ ሞለኪውላዊ ደመናዎች።

የምድር ቅርፊት እና ህይወት ያላቸው ፍጥረታት

በምድር ቅርፊት ውስጥ ያለው የሃይድሮጅን የጅምላ ክፍል 1% ነው - እሱ በጣም የበዛው አሥረኛው አካል ነው። ይሁን እንጂ በተፈጥሮ ውስጥ ያለው ሚና የሚወሰነው በጅምላ አይደለም, ነገር ግን በአተሞች ብዛት, ከሌሎች ንጥረ ነገሮች መካከል ያለው ድርሻ 17% (ከኦክስጅን በኋላ ሁለተኛ ቦታ, የአተሞች ድርሻ ~ 52%) ነው. ስለዚህ በምድር ላይ በሚከሰቱ ኬሚካላዊ ሂደቶች ውስጥ የሃይድሮጅን አስፈላጊነት ከኦክሲጅን ጋር እኩል ነው. በሁለቱም የታሰሩ እና ነጻ ግዛቶች ውስጥ በምድር ላይ ያለው ኦክስጅን በተለየ, በምድር ላይ ሁሉም ማለት ይቻላል ሃይድሮጂን ውህዶች መልክ ነው; በከባቢ አየር ውስጥ (በድምጽ 0.00005%) በቀላል ንጥረ ነገር መልክ በጣም ትንሽ የሃይድሮጅን መጠን ብቻ ነው.

ሃይድሮጅን ከሞላ ጎደል የኦርጋኒክ ንጥረ ነገሮች አካል ሲሆን በሁሉም ህይወት ያላቸው ሴሎች ውስጥ ይገኛል. በሕያዋን ሴሎች ውስጥ ሃይድሮጂን 50% የሚሆነውን የአተሞች ብዛት ይይዛል።

ደረሰኝ

ቀላል ንጥረ ነገሮችን ለማምረት የኢንዱስትሪ ዘዴዎች የተመካው ተጓዳኝ ንጥረ ነገር በተፈጥሮ ውስጥ በሚገኝበት ቅጽ ላይ ነው ፣ ማለትም ፣ ለማምረት ጥሬ እቃው ምን ሊሆን ይችላል። ስለዚህ, በነጻ ሁኔታ ውስጥ የሚገኘው ኦክስጅን በአካል - ፈሳሽ አየርን በመለየት ይገኛል. ሁሉም ማለት ይቻላል ሃይድሮጂን በ ውህዶች መልክ ነው, ስለዚህ ለማግኘት የኬሚካል ዘዴዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. በተለይም የመበስበስ ምላሾችን መጠቀም ይቻላል. ሃይድሮጂን ለማምረት አንዱ መንገድ የውሃውን በኤሌክትሪክ ፍሰት መበስበስ ነው.

ሃይድሮጂን ለማምረት ዋናው የኢንዱስትሪ ዘዴ የተፈጥሮ ጋዝ አካል የሆነው ሚቴን ከውሃ ጋር ያለው ምላሽ ነው. በከፍተኛ ሙቀት ይከናወናል (ሚቴን በሚፈላ ውሃ ውስጥ እንኳን ሲያልፍ ምንም ምላሽ እንደማይሰጥ ማረጋገጥ ቀላል ነው)

CH 4 + 2H 2 O = CO 2 + 4H 2 -165 ኪጁ

በቤተ ሙከራ ውስጥ, ቀላል ንጥረ ነገሮችን ለማግኘት, የግድ የተፈጥሮ ጥሬ ዕቃዎችን አይጠቀሙም, ነገር ግን አስፈላጊውን ንጥረ ነገር ለመለየት ቀላል የሆኑትን የመነሻ ቁሳቁሶችን ይምረጡ. ለምሳሌ, በቤተ ሙከራ ውስጥ, ኦክስጅን ከአየር አይገኝም. የሃይድሮጅን ምርትን በተመለከተም ተመሳሳይ ነው. አንዳንድ ጊዜ በኢንዱስትሪ ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ሃይድሮጂን ለማምረት ከሚረዱት የላብራቶሪ ዘዴዎች አንዱ የውሃ መበስበስ በኤሌክትሪክ ፍሰት ነው።

በተለምዶ ሃይድሮጂን የሚመረተው በላብራቶሪ ውስጥ ዚንክን ከሃይድሮክሎሪክ አሲድ ጋር በማያያዝ ነው።

በኢንዱስትሪ ውስጥ

1. የውሃ ጨው መፍትሄዎች ኤሌክትሮሊሲስ;

2NaCl + 2H 2 O → H 2 + 2NaOH + Cl 2

2. በ 1000 ዲግሪ ሴንቲግሬድ በሚሆን የሙቀት መጠን በጋለ ኮክ ላይ የውሃ ትነት ማለፍ;

H2O+C? H2+CO

3. ከተፈጥሮ ጋዝ.

የእንፋሎት ለውጥ

CH 4 + H 2 O? CO + 3H 2 (1000 ° ሴ)

ካታሊቲክ ኦክሳይድ ከኦክስጂን ጋር;

2CH 4 + O 2? 2CO + 4H2

4. በዘይት ማጣሪያ ጊዜ የሃይድሮካርቦኖች መሰንጠቅ እና ማሻሻያ።

በቤተ ሙከራ ውስጥ

1.በብረታ ብረት ላይ የተሟሟት አሲዶች ተጽእኖ.ይህንን ምላሽ ለመፈጸም ዚንክ እና ዳይሉይት ሃይድሮክሎሪክ አሲድ ብዙውን ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2

2.የካልሲየም ከውሃ ጋር መስተጋብር;

Ca + 2H 2 O → Ca(OH) 2+H 2

3.የሃይድሪድ ሃይድሮላይዜሽን;

ናህ + ኤች 2 ኦ → ናኦህ + ኤች 2

4.በዚንክ ወይም በአሉሚኒየም ላይ የአልካላይስ ተጽእኖ;

2አል + 2ናኦህ + 6ህ 2 ኦ → 2 ናኦ + 3ህ 2

Zn + 2KOH + 2H 2 O → K 2 + H 2

5.ኤሌክትሮላይዜሽን በመጠቀም.የአልካላይስ ወይም አሲዶች የውሃ መፍትሄዎች ኤሌክትሮላይዜሽን በሚፈጠርበት ጊዜ ሃይድሮጂን በካቶድ ውስጥ ይለቀቃል ፣ ለምሳሌ-

2H 3 O ++ 2e - → H 2 + 2H 2 O

አካላዊ ባህሪያት

ሃይድሮጂን በሁለት ቅርጾች (ማሻሻያዎች) ሊኖር ይችላል - በኦርቶ-እና በፓራ-ሃይድሮጅን መልክ. በ orthohydrogen ሞለኪውል ውስጥ ኦ-H 2 (mp -259.10 °C, bp -252.56 °C) የኑክሌር እሽክርክሪት በተመሳሳይ መልኩ ይመራሉ (ትይዩ) እና ለፓራሃይድሮጅን ገጽ-H 2 (የማቅለጫ ነጥብ -259.32 ° ሴ, የፈላ ነጥብ -252.89 ° ሴ) - እርስ በርስ ተቃራኒ (አንቲፓራሌል). የተመጣጠነ ድብልቅ ኦ-H 2 እና ገጽ-H 2 በተወሰነ የሙቀት መጠን ይባላል ሚዛናዊ ሃይድሮጂን ሠ-H2.

የሃይድሮጅን ማሻሻያዎችን በፈሳሽ ናይትሮጅን የሙቀት መጠን በንቁ ካርቦን ላይ በማስተዋወቅ ሊለያዩ ይችላሉ. በጣም ዝቅተኛ በሆነ የሙቀት መጠን፣ በ orthohydrogen እና parahydrogen መካከል ያለው ሚዛን ከሞላ ጎደል ወደ መጨረሻው ይቀየራል። በ 80 ኪ የቅጾች ጥምርታ በግምት 1: 1 ነው. ሲሞቅ የተዳከመ ፓራሃይድሮጅን በክፍል ሙቀት ውስጥ ሚዛናዊ የሆነ ድብልቅ እስኪፈጠር ድረስ ወደ ኦርቶሃይድሮጅን ይቀየራል (ortho-para: 75:25). ማነቃቂያ ከሌለ ትራንስፎርሜሽኑ ቀስ ብሎ ይከሰታል (በኢንተርስቴላር መካከለኛ ሁኔታዎች - በባህሪያዊ ጊዜያት እስከ ኮስሞሎጂካል) ፣ ይህም የግለሰብ ማሻሻያዎችን ባህሪዎች ለማጥናት ያስችላል።

ሃይድሮጅን በጣም ቀላል ጋዝ ነው, ከአየር 14.5 እጥፍ ያነሰ ነው. በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው, የሞለኪውሎቹ አነስተኛ መጠን, በተመሳሳይ የሙቀት መጠን ፍጥነታቸው ይጨምራል. በጣም ቀላል የሆኑት ሞለኪውሎች የሃይድሮጂን ሞለኪውሎች ከማንኛውም ጋዝ ሞለኪውሎች በበለጠ ፍጥነት ስለሚንቀሳቀሱ ሙቀትን ከአንድ አካል ወደ ሌላ በፍጥነት ያስተላልፋሉ። ከዚህ በኋላ ሃይድሮጂን በጋዝ ንጥረ ነገሮች መካከል ከፍተኛው የሙቀት መቆጣጠሪያ አለው. የሙቀት መጠኑ ከአየር ሙቀት መጠን በግምት ሰባት እጥፍ ይበልጣል።

የሃይድሮጂን ሞለኪውል ዲያቶሚክ - H2 ነው. በተለመደው ሁኔታ ውስጥ, ቀለም የሌለው, ሽታ እና ጣዕም የሌለው ጋዝ ነው. ጥግግት 0.08987 g / l (n.s.), የፈላ ነጥብ -252.76 ° ሴ, ለቃጠሎ የተወሰነ ሙቀት 120.9 × 10 6 ጄ / ኪግ, ውሃ ውስጥ በትንሹ የሚሟሟ - 18.8 ml / l. ሃይድሮጂን በብዙ ብረቶች (Ni, Pt, Pd, ወዘተ) ውስጥ በተለይም በፓላዲየም (850 ጥራዞች በ 1 ፒዲ) ውስጥ በጣም ይሟሟል. በብረታ ብረት ውስጥ የሃይድሮጅን መሟሟት በእነሱ በኩል ለማሰራጨት ካለው ችሎታ ጋር የተያያዘ ነው; በካርቦን ቅይጥ (ለምሳሌ, ብረት) በኩል ስርጭት አንዳንድ ጊዜ ምክንያት ካርቦን ጋር ሃይድሮጅን ያለውን መስተጋብር (ዲካርቦናይዜሽን ተብሎ የሚጠራው) ወደ ቅይጥ ጥፋት ማስያዝ ነው. በተግባር በብር የማይሟሟ።

ፈሳሽ ሃይድሮጂንበጣም ጠባብ በሆነ የሙቀት መጠን ከ -252.76 እስከ -259.2 ° ሴ አለ። ቀለም የሌለው ፈሳሽ, በጣም ቀላል (density -253 ° C 0.0708 g / cm3) እና ፈሳሽ (viscosity -253 °C 13.8 spuaz). የሃይድሮጂን ወሳኝ መለኪያዎች በጣም ዝቅተኛ ናቸው-ሙቀት -240.2 ° ሴ እና ግፊት 12.8 ኤቲኤም. ይህ ሃይድሮጂንን በማፍሰስ ውስጥ ያሉትን ችግሮች ያብራራል. በፈሳሽ ሁኔታ, ሚዛናዊ ሃይድሮጂን 99.79% para-H2, 0.21% ortho-H2 ያካትታል.

ድፍን ሃይድሮጂን፣ የማቅለጫ ነጥብ -259.2 °C፣ ጥግግት 0.0807 ግ/ሴሜ 3 (በ -262 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ) - በረዶ የሚመስል ክብደት፣ ባለ ስድስት ጎን ክሪስታሎች፣ የጠፈር ቡድን P6/mmc፣ የሕዋስ መለኪያዎች ሀ=3,75 ሐ=6.12. በከፍተኛ ግፊት, ሃይድሮጂን ወደ ብረትነት ይለወጣል.

ኢሶቶፕስ

ሃይድሮጂን በሦስት አይዞቶፖች መልክ ይከሰታል ፣ እነሱም የግለሰብ ስሞች አሏቸው-1 ሸ - ፕሮቲየም (ኤች) ፣ 2 ኤች - ዲዩሪየም (ዲ) ፣ 3 ሸ - ትሪቲየም (ራዲዮአክቲቭ) (ቲ)።

ፕሮቲየም እና ዲዩቴሪየም የጅምላ ቁጥሮች 1 እና 2 ያላቸው የተረጋጋ isotopes ናቸው ። ይዘታቸው በተፈጥሮ ውስጥ 99.9885 ± 0.0070% እና 0.0115 ± 0.0070% ነው ። ይህ ሬሾ እንደ ሃይድሮጂን ምንጭ እና ዘዴ ላይ በመመስረት ትንሽ ሊለያይ ይችላል።

የሃይድሮጂን ኢሶቶፕ 3H (ትሪቲየም) ያልተረጋጋ ነው። ግማሽ ህይወቱ 12.32 ዓመታት ነው. ትሪቲየም በተፈጥሮው በጣም ትንሽ በሆነ መጠን ይከሰታል.

ጽሑፎቹ ከ4 - 7 እና ከ10 -22 - 10 -23 ሰከንድ ግማሽ ህይወት ያላቸው የሃይድሮጂን ኢሶቶፖች ላይ መረጃን ይሰጣል።

ተፈጥሯዊ ሃይድሮጂን በ 3200: 1 ሬሾ ውስጥ H 2 እና HD (ዲዩተሪየም ሃይድሮጂን) ሞለኪውሎችን ያካትታል. የንፁህ ዲዩተሪየም ሃይድሮጂን D 2 ይዘት እንኳን ያነሰ ነው። የኤችዲ እና ዲ 2 መጠን 6400፡1 ያህል ነው።

ከሁሉም የኬሚካል ንጥረ ነገሮች isotopes, የሃይድሮጂን አይዞቶፖች አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት እርስ በርስ በጣም ይለያያሉ. ይህ በአቶሚክ ስብስቦች ውስጥ ትልቁ አንጻራዊ ለውጥ ምክንያት ነው።

የሙቀት መጠን መቅለጥ፣ ኬ	የሙቀት መጠን መፍላት፣ ኬ	ሶስት እጥፍ ነጥብ፣ ኬ/ኪፓ	ወሳኝ ነጥብ፣ ኬ/ኪፓ	ጥግግት ፈሳሽ / ጋዝ, ኪግ/ሜ³

ዲዩተሪየም እና ትሪቲየም እንዲሁ ኦርቶ እና ፓራ-ማሻሻያ አላቸው፡ ገጽ-D 2 ኦ-D 2 ገጽ- ቲ 2፣ ኦ- ቲ 2 . Heteroisotope ሃይድሮጂን (ኤችዲ, ኤችቲ, ዲቲ) ኦርቶ እና ፓራ-ማሻሻያ የለውም.

የኬሚካል ባህሪያት

የተከፋፈሉ የሃይድሮጂን ሞለኪውሎች ክፍልፋይ

የሃይድሮጅን ሞለኪውሎች H2 በጣም ጠንካራ ናቸው, እና ሃይድሮጂን ምላሽ እንዲሰጥ, ብዙ ኃይል ማውጣት አለበት.

H 2 = 2H - 432 ኪ.ግ

ስለዚህ ፣ በተለመደው የሙቀት መጠን ፣ ሃይድሮጂን በጣም ንቁ በሆኑ ብረቶች ፣ እንደ ካልሲየም ፣ ካልሲየም ሃይድሬድ ይመሰርታል ።

Ca + H 2 = CaH 2

እና ብቸኛው ብረት ካልሆኑ - ፍሎራይን ፣ ሃይድሮጂን ፍሎራይድ ይፈጥራል።

ሃይድሮጂን ከአብዛኞቹ ብረቶች እና ብረቶች ጋር በከፍተኛ ሙቀት ወይም በሌሎች ተጽእኖዎች ምላሽ ይሰጣል, ለምሳሌ, መብራት:

O 2 + 2H 2 = 2H 2 O

ኦክስጅንን ከአንዳንድ ኦክሳይድ “ማስወገድ” ይችላል፣ ለምሳሌ፡-

CuO + H 2 = Cu + H 2 O

የተፃፈው እኩልታ የሃይድሮጅንን የመቀነስ ባህሪያት ያንፀባርቃል.

N 2 + 3H 2 → 2NH 3

ከ halogen ጋር ሃይድሮጂን halides ይፈጥራል፡-

F 2 + H 2 → 2HF, ምላሹ በጨለማ እና በማንኛውም የሙቀት መጠን ፈንጂ ይከሰታል,

Cl 2 + H 2 → 2HCl, ምላሹ በፈንጂ ይቀጥላል, በብርሃን ውስጥ ብቻ.

በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ካለው ጥቀርሻ ጋር ይገናኛል-

C + 2H 2 → CH 4

ከአልካላይን እና ከአልካላይን የምድር ብረቶች ጋር መስተጋብር

ከአክቲቭ ብረቶች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ ሃይድሮጂን ሃይድሮጂን ይፈጥራል-

2ና + ኤች 2 → 2 ናህ

Ca + H 2 → CaH 2

Mg + H 2 → MgH 2

ሃይድሪድስ- ጨው የሚመስሉ ፣ ጠንካራ ንጥረ ነገሮች ፣ በቀላሉ በሃይድሮላይዝድ;

CaH 2 + 2H 2 O → Ca(OH) 2 + 2H 2

ከብረት ኦክሳይድ ጋር መስተጋብር (ብዙውን ጊዜ ዲ-ንጥረ ነገሮች)

ኦክሳይድ ወደ ብረቶች ይቀነሳል;

CuO + H 2 → Cu + H 2 O

Fe 2 O 3 + 3H 2 → 2Fe + 3H 2 O

WO 3 + 3H 2 → W + 3H 2 O

የኦርጋኒክ ውህዶች ሃይድሮጂን

ሞለኪውላር ሃይድሮጂን በኦርጋኒክ ውህደት ውስጥ የኦርጋኒክ ውህዶችን ለመቀነስ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል. እነዚህ ሂደቶች ይባላሉ የሃይድሮጂን ምላሾች. እነዚህ ምላሾች የሚከናወኑት ከፍ ባለ ግፊት እና የሙቀት መጠን ውስጥ በጋዝ ፊት ነው. አነቃቂው አንድ አይነት ሊሆን ይችላል (ለምሳሌ ዊልኪንሰን ካታሊስት) ወይም የተለያዩ (ለምሳሌ ራኒ ኒኬል፣ ፓላዲየም በካርቦን ላይ)።

ስለዚህ, በተለይ, እንደ alkenes እና alkynes እንደ unsaturated ውህዶች መካከል catalytic hydrogenation ወቅት, saturated ውህዶች መፈጠራቸውን - alkanes.

የሃይድሮጅን ጂኦኬሚስትሪ

ነፃ ሃይድሮጂን H2 በአንፃራዊነት በምድራዊ ጋዞች ውስጥ በጣም አልፎ አልፎ ነው ፣ ግን በውሃ መልክ በጂኦኬሚካላዊ ሂደቶች ውስጥ እጅግ በጣም አስፈላጊ ክፍል ይወስዳል።

ሃይድሮጅን በማዕድን ውስጥ በአሞኒየም ion, በሃይድሮክሳይል ion እና በክሪስታል ውሃ መልክ ሊገኝ ይችላል.

በከባቢ አየር ውስጥ, ሃይድሮጂን ያለማቋረጥ የሚመረተው በፀሃይ ጨረር ምክንያት የውሃ መበስበስ ምክንያት ነው. ዝቅተኛ ክብደት ያላቸው, የሃይድሮጂን ሞለኪውሎች ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የማሰራጨት እንቅስቃሴ አላቸው (ከሁለተኛው የጠፈር ፍጥነት ጋር ቅርብ ነው) እና ወደ ከባቢ አየር የላይኛው ክፍል ሲገቡ, ወደ ውጫዊው ጠፈር መብረር ይችላሉ.

የሕክምና ባህሪያት

ሃይድሮጅን ከአየር ጋር ሲደባለቅ የሚፈነዳ ድብልቅ ይፈጥራል - የሚፈነዳ ጋዝ. ይህ ጋዝ በጣም የሚፈነዳው የሃይድሮጅን እና የኦክስጂን መጠን 2፡1 ወይም ሃይድሮጅን እና አየር በግምት 2፡5 ሲሆን አየር በግምት 21% ኦክሲጅን ስለሚይዝ ነው። ሃይድሮጅን እንዲሁ የእሳት አደጋ ነው. ፈሳሽ ሃይድሮጂን ከቆዳ ጋር ከተገናኘ ከባድ ቅዝቃዜን ሊያስከትል ይችላል.

የሃይድሮጅን እና የኦክስጅን ፈንጂዎች ከ 4% ወደ 96% በድምጽ ይከሰታሉ. በድምጽ ከ 4% ወደ 75 (74)% ከአየር ጋር ሲደባለቅ.

ኢኮኖሚ

ለትልቅ የጅምላ አቅርቦቶች የሃይድሮጅን ዋጋ ከ2-5 ዶላር በኪ.ግ.

መተግበሪያ

አቶሚክ ሃይድሮጂን ለአቶሚክ ሃይድሮጂን ብየዳ ጥቅም ላይ ይውላል.

የኬሚካል ኢንዱስትሪ

በአሞኒያ, ሜታኖል, ሳሙና እና ፕላስቲኮች ምርት ውስጥ
ፈሳሽ የአትክልት ዘይቶችን ማርጋሪን በማምረት ላይ
እንደ አመጋገብ ተጨማሪ ምግብ ተመዝግቧል E949(የማሸጊያ ጋዝ)

የምግብ ኢንዱስትሪ

የአቪዬሽን ኢንዱስትሪ

ሃይድሮጂን በጣም ቀላል እና ሁልጊዜ በአየር ውስጥ ይነሳል. በአንድ ወቅት የአየር መርከቦች እና ፊኛዎች በሃይድሮጂን ተሞልተዋል. ግን በ 30 ዎቹ ውስጥ. XX ክፍለ ዘመን ብዙ አደጋዎች በነበሩበት ወቅት የአየር መርከቦች ፈንድተው የተቃጠሉ ናቸው። በአሁኑ ጊዜ የአየር መርከቦች ከፍተኛ ዋጋ ቢኖራቸውም በሂሊየም የተሞሉ ናቸው.

ነዳጅ

ሃይድሮጅን እንደ ሮኬት ነዳጅ ያገለግላል.

ሃይድሮጅን ለመኪና እና ለጭነት መኪኖች እንደ ማገዶ ጥቅም ላይ እንደሚውል ምርምር በመደረግ ላይ ነው። የሃይድሮጅን ሞተሮች አካባቢን አይበክሉም እና የውሃ ትነት ብቻ ያመነጫሉ.

የሃይድሮጅን-ኦክስጅን ነዳጅ ሴሎች የኬሚካላዊ ምላሽን ኃይል ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል በቀጥታ ለመለወጥ ሃይድሮጅን ይጠቀማሉ.

"ፈሳሽ ሃይድሮጅን"(“LH”) የሃይድሮጂን ፈሳሽ ሁኔታ ነው፣ አነስተኛ ልዩ ጥግግት 0.07 ግ/ሴሜ³ እና ክሪዮጀኒክ ንብረቶች ከ 14.01 ኪ (-259.14 ° ሴ) የመቀዝቀዣ ነጥብ እና 20.28 ኪ (-252.87 ° ሴ) የመፍላት ነጥብ ). ቀለም የሌለው ሽታ የሌለው ፈሳሽ ሲሆን ከአየር ጋር ሲደባለቅ ከ4-75% የሚደርስ ተቀጣጣይ ፈንጂ ተብሎ የሚመደብ ነው። በፈሳሽ ሃይድሮጂን ውስጥ ያለው የ isomers ስፒን ሬሾ: 99.79% - parahydrogen; 0.21% - orthohydrogen. የመሰብሰቢያ ሁኔታውን ወደ ጋዝ ሲቀይር የሃይድሮጅን የማስፋፊያ መጠን 848: 1 በ 20 ° ሴ.

ልክ እንደሌላው ጋዝ ፣ የሃይድሮጂን ፈሳሽ ወደ መጠኑ መቀነስ ይመራል። ፈሳሽ ከተለቀቀ በኋላ, ፈሳሽ ፈሳሽ በሙቀት-ሙቀት ውስጥ በሚፈጠር ግፊት ውስጥ ይከማቻል. ፈሳሽ ሃይድሮጂን ፈሳሽ ሃይድሮጂን, LH2, LH 2) በኢንዱስትሪ ውስጥ በንቃት ጥቅም ላይ የሚውለው እንደ ጋዝ ክምችት እና በቦታ ኢንዱስትሪ ውስጥ እንደ ሮኬት ነዳጅ ነው.

ታሪክ

ለመጀመሪያ ጊዜ የተዘገበው ሰው ሰራሽ ማቀዝቀዣ ጥቅም ላይ የዋለው በእንግሊዛዊው ሳይንቲስት ዊልያም ኩለን በ1756 ነው። ጋስፓርድ ሞንጅ በ 1784 የሰልፈር ኦክሳይድ ፈሳሽ ሁኔታን በማግኘቱ የመጀመሪያው ነው ማይክል ፋራዳይ ፈሳሽ አሞኒያ ለማግኘት የመጀመሪያው ነበር አሜሪካዊው ፈጣሪ ኦሊቨር ኢቫንስ እ.ኤ.አ. በ 1805 የማቀዝቀዣ መጭመቂያ በማዘጋጀት የመጀመሪያው ነበር ፣ ጃኮብ ፐርኪንስ በ 1834 የፓተንት ማቀዝቀዣ ማሽን የመጀመሪያው ሲሆን ጆን ጎሬይ በ 1851 በዩናይትድ ስቴትስ የአየር ኮንዲሽነር የፈጠራ ባለቤትነት የመጀመሪያ ነው ። ቨርነር ሲመንስ እ.ኤ.አ. በ 1857 የመልሶ ማቀዝቀዝ ጽንሰ-ሀሳብን ሀሳብ አቅርቧል ፣ ካርል ሊንዴ ፈሳሽ አየር ለማምረት የሚያስችል የፈጠራ ባለቤትነት በ 1876 ‹Joule-Thomson expansion effect› እና የተሃድሶ ማቀዝቀዣን በመጠቀም። እ.ኤ.አ. በ 1885 ፖላንዳዊው የፊዚክስ ሊቅ እና ኬሚስት ዚግመንት ዎብሌቭስኪ የሃይድሮጂን 33 ኬ ወሳኝ የሙቀት መጠን ፣ ወሳኝ ግፊት 13.3 ኤቲኤም አሳተመ። እና በ 23 K. ሃይድሮጅን የመፍላት ነጥብ ለመጀመሪያ ጊዜ በጄምስ ደዋር በ 1898 እንደገና የማቀዝቀዝ እና የፈጠራውን የዲዋርን ብልቃጥ በመጠቀም ተለቀቀ. የመጀመሪያው የተረጋጋ የፈሳሽ ሃይድሮጂን ኢሶመር ውህደት ፓራሃይድሮጅን በፖል ሃርቴክ እና ካርል ቦንሆፈር በ1929 ተካሄዷል።

የሃይድሮጅን አይዞመሮች ስፒን

በክፍል ሙቀት ውስጥ ያለው ሃይድሮጅን በዋናነት ስፒን ኢሶመር, ኦርቶሃይሮጅንን ያካትታል. ከተመረተ በኋላ, ፈሳሽ ሃይድሮጂን በሜታስቴብል ሁኔታ ውስጥ ነው እና በዝቅተኛ የሙቀት መጠን በሚቀየርበት ጊዜ የሚከሰተውን ፈንጂ ውጫዊ ምላሽ ለማስወገድ ወደ ፓራሃይድሮጅን ቅርጽ መቀየር አለበት. ወደ ፓራሃይድሮጂን ደረጃ መቀየር ብዙውን ጊዜ እንደ ብረት ኦክሳይድ፣ ክሮምሚየም ኦክሳይድ፣ ገቢር ካርቦን ፣ ፕላቲኒየም-የተሸፈነ አስቤስቶስ ፣ ብርቅዬ የምድር ብረቶች ወይም የዩራኒየም ወይም የኒኬል ተጨማሪዎችን በመጠቀም ማነቃቂያዎችን በመጠቀም ይከናወናል።

አጠቃቀም

ፈሳሽ ሃይድሮጂን ለውስጣዊ ማቃጠያ ሞተሮች እና የነዳጅ ሴሎች እንደ ነዳጅ ማጠራቀሚያ ሆኖ ሊያገለግል ይችላል. የተለያዩ የባህር ሰርጓጅ መርከቦች (ፕሮጀክቶች "212A" እና "214"፣ ጀርመን) እና የሃይድሮጂን ትራንስፖርት ፅንሰ ሀሳቦች የተፈጠሩት ይህንን አጠቃላይ የሃይድሮጂን ቅርፅ በመጠቀም ነው (ለምሳሌ "DeepC" ወይም "BMW H2R" ይመልከቱ)። በዲዛይኖቹ ቅርበት ምክንያት የኤል ኤች ቪ መሳሪያዎች ፈጣሪዎች ፈሳሽ የተፈጥሮ ጋዝ (LNG) በመጠቀም ስርዓቶችን መጠቀም ወይም ማሻሻል ይችላሉ። ነገር ግን በዝቅተኛው የቮልሜትሪክ ሃይል እፍጋት ምክንያት ማቃጠል ከተፈጥሮ ጋዝ የበለጠ መጠን ያለው ሃይድሮጂን ያስፈልገዋል. በፒስተን ሞተሮች ውስጥ ከ "CNG" ይልቅ ፈሳሽ ሃይድሮጂን ጥቅም ላይ ከዋለ, የበለጠ ግዙፍ የነዳጅ ስርዓት ብዙውን ጊዜ ያስፈልጋል. በቀጥታ መርፌ በመውሰጃው ውስጥ ያለው ኪሳራ መጨመር የሲሊንደር መሙላትን ይቀንሳል.

ፈሳሽ ሃይድሮጂን በኒውትሮን መበተን ሙከራዎች ውስጥ ኒውትሮኖችን ለማቀዝቀዝ ይጠቅማል። የኒውትሮን እና የሃይድሮጂን ኒውክሊየስ ብዛት እኩል ናቸው ፣ ስለሆነም በተለዋዋጭ ግጭት ወቅት የኃይል ልውውጥ በጣም ውጤታማ ነው።

ጥቅሞች

ሃይድሮጂንን የመጠቀም ጥቅሙ አጠቃቀሙ "ዜሮ ልቀት" ነው. ከአየር ጋር ያለው መስተጋብር ውጤት ውሃ ነው.

እንቅፋቶች

አንድ ሊትር የ "ZhV" ክብደት 0.07 ኪ.ግ ብቻ ነው. ያም ማለት የእሱ ልዩ ስበት 70.99 g / l በ 20 K. ፈሳሽ ሃይድሮጂን ክሪዮጂን ማከማቻ ቴክኖሎጂን ይጠይቃል, እንደ ልዩ የሙቀት መከላከያ መያዣዎች እና ልዩ አያያዝ ያስፈልገዋል, ይህም ለሁሉም ክሪዮጅኒክ እቃዎች የተለመደ ነው. በዚህ ረገድ ወደ ፈሳሽ ኦክሲጅን ቅርብ ነው, ነገር ግን በእሳት አደጋ ምክንያት ከፍተኛ ጥንቃቄ ይጠይቃል. በተከለሉ ኮንቴይነሮችም ቢሆን, ፈሳሽ ለማቆየት በሚያስፈልገው ዝቅተኛ የሙቀት መጠን ማቆየት አስቸጋሪ ነው (በተለምዶ በቀን 1% ይተናል). በሚይዙበት ጊዜ, ከሃይድሮጂን ጋር በሚሰሩበት ጊዜ የተለመዱ የደህንነት ጥንቃቄዎችን መከተል ያስፈልግዎታል - አየርን ለማፍሰስ በቂ ቅዝቃዜ ነው, ይህም ፈንጂ ነው.

የሮኬት ነዳጅ

ፈሳሽ ሃይድሮጂን የሮኬት ነዳጆች የተለመደ አካል ነው, ይህም ተሽከርካሪዎችን እና የጠፈር መንኮራኩሮችን ለማንቀሳቀስ ያገለግላል. በአብዛኛዎቹ የፈሳሽ ሃይድሮጂን ሮኬት ሞተሮች ውስጥ በመጀመሪያ ከኦክሲዳይዘር ጋር ከመቀላቀል እና ከመቃጠሉ በፊት የመፍቻውን እና ሌሎች የሞተር ክፍሎችን እንደገና ለማቀዝቀዝ ይጠቅማል። የ H 2 / O 2 ክፍሎችን የሚጠቀሙ ዘመናዊ ሞተሮች በሃይድሮጂን ውስጥ ከመጠን በላይ የበለፀገ የነዳጅ ድብልቅን ይጠቀማሉ, ይህም በጭስ ማውጫው ውስጥ የተወሰነ መጠን ያለው ያልተቃጠለ ሃይድሮጂን ይመራል. ሞለኪውላዊ ክብደትን በመቀነስ የሞተርን ልዩ ግፊት ከመጨመር በተጨማሪ የንፋሱን እና የቃጠሎውን ክፍል መሸርሸር ይቀንሳል።

እንደ ክሪዮጀኒካዊ ተፈጥሮ እና ዝቅተኛ ጥግግት ባሉ ሌሎች አካባቢዎች የኤልኤችኤስ አጠቃቀም ላይ ያሉ መሰናክሎች በዚህ ጉዳይ ላይ ጥቅም ላይ የሚውሉ ገደቦች ናቸው። ከ 2009 ጀምሮ አንድ የማስጀመሪያ ተሽከርካሪ (ዴልታ-4 ማስጀመሪያ ተሽከርካሪ) ብቻ አለ፣ እሱም ሙሉ በሙሉ የሃይድሮጂን ሮኬት ነው። በመሠረቱ, "ZhV" በሮኬቶች የላይኛው ደረጃዎች ላይ ወይም በብሎኮች ላይ ጥቅም ላይ ይውላል, ይህም ክፍያውን በቫኩም ውስጥ ወደ ጠፈር የማስጀመር ስራ ጉልህ የሆነ ክፍል ያከናውናል. የዚህ ዓይነቱን ነዳጅ መጠን ለመጨመር ከሚወሰዱት እርምጃዎች አንዱ እንደ ዝቃጭ መሰል ሃይድሮጂን ማለትም በከፊል የቀዘቀዘ የ "ፈሳሽ ሃይድሮጂን" ቅፅ ለመጠቀም ሀሳቦች አሉ.

የሃይድሮጂን አቶም ከሌሎች ንጥረ ነገሮች አተሞች ጋር ሲወዳደር በጣም ቀላሉ መዋቅር አለው፡ አንድ ፕሮቶን ያካትታል።

የአቶሚክ ኒውክሊየስን በመፍጠር እና በ ls orbital ውስጥ የሚገኝ አንድ ኤሌክትሮን። የሃይድሮጂን አቶም ልዩነቱ ብቸኛው ቫለንስ ኤሌክትሮን በቀጥታ በአቶሚክ አስኳል ተግባር መስክ ውስጥ የሚገኝ በመሆኑ ነው ፣ ምክንያቱም እሱ በሌሎች ኤሌክትሮኖች አልተሸፈነም። ይህ የተወሰኑ ንብረቶችን ያቀርባል. በኬሚካላዊ ምላሾች፣ ኤሌክትሮኑን ትቶ ኤች + cation (እንደ አልካሊ ብረት አተሞች) ይፈጥራል፣ ወይም ኤሌክትሮን ከአጋር በማያያዝ ኤች-አንዮን (እንደ ሃሎጅን አተሞች) ይፈጥራል። ስለዚህ በፔርዲክቲክ ሠንጠረዥ ውስጥ ሃይድሮጂን ብዙውን ጊዜ በቡድን IA ውስጥ, አንዳንድ ጊዜ በቡድን VIIA ውስጥ ይቀመጣል, ነገር ግን ሃይድሮጂን ከየትኛውም የፔርዲክቲክ ሰንጠረዥ ቡድኖች የማይገባበት ተለዋጭ ጠረጴዛዎች አሉ.

የሃይድሮጂን ሞለኪውል ዲያቶሚክ - H2 ነው. ሃይድሮጅን ከሁሉም ጋዞች በጣም ቀላል ነው. የ H2 ሞለኪውል ባልሆነ ፖላሪቲ እና ከፍተኛ ጥንካሬ ምክንያት (ኢ ሴንት.= 436 ኪጄ / ሞል) በተለመደው ሁኔታ, ሃይድሮጂን በንቃት የሚሠራው ከፍሎራይን ጋር ብቻ ነው, እና በብርሃን ስር ደግሞ ከክሎሪን እና ብሮሚን ጋር. ሲሞቅ ከብዙ ብረት ካልሆኑ ክሎሪን፣ ብሮሚን፣ ኦክሲጅን፣ ድኝ ጋር ምላሽ ይሰጣል፣ የመቀነስ ባህሪያትን ያሳያል፣ እና ከአልካላይን እና ከአልካላይን የምድር ብረቶች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ ኦክሳይድ ወኪል ነው እና የእነዚህን ብረቶች ሃይድሬድ ይፈጥራል።

ከሁሉም ኦርጋኖጂኖች መካከል ሃይድሮጂን ዝቅተኛው አንፃራዊ ኤሌክትሮኔጋቲቭ (0E0 = 2.1) አለው ፣ ስለሆነም በተፈጥሮ ውህዶች ውስጥ ሃይድሮጂን ሁል ጊዜ የ +1 ኦክሳይድ ሁኔታን ያሳያል። ከኬሚካላዊ ቴርሞዳይናሚክስ አቀማመጥ፣ ውሃ በያዘው የኑሮ ስርዓት ውስጥ ሃይድሮጂን ሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን (H 2) ወይም hydride ion (H ~) መፍጠር አይችልም። በተለመደው ሁኔታ ውስጥ, ሞለኪውላር ሃይድሮጂን በኬሚካላዊ እንቅስቃሴ የማይሰራ እና በጣም ተለዋዋጭ ነው, ለዚህም ነው በሰውነት ውስጥ ሊቆይ እና በሜታቦሊዝም ውስጥ መሳተፍ የማይችለው. የሃይድራይድ ion በኬሚካላዊ መልኩ እጅግ በጣም ንቁ እና ወዲያውኑ በጣም ትንሽ በሆነ ውሃ እንኳን ምላሽ በመስጠት ሞለኪውላዊ ሃይድሮጅን ይፈጥራል. ስለዚህ በሰውነት ውስጥ ያለው ሃይድሮጂን ከሌሎች ኦርጋጅኖች ጋር በተቀነባበረ ውህዶች ወይም በ H + cation መልክ ነው.

ሃይድሮጅን ከኦርጋኖጂክ ንጥረ ነገሮች ጋር የተዋሃደ ትስስር ይፈጥራል. እንደ የፖላሪቲ ደረጃ፣ እነዚህ ቦንዶች በሚከተለው ረድፍ ተደርድረዋል።

ይህ ተከታታይ ለተፈጥሮ ውህዶች ኬሚስትሪ በጣም አስፈላጊ ነው, ምክንያቱም የእነዚህ ቦንዶች እና የፖላራይዝድነት ውህዶች የአሲድነት ባህሪያትን ይወስናሉ, ማለትም, ከፕሮቶን መፈጠር ጋር መከፋፈል.

አሲዳማ ባህሪያት.የ X-H ቦንድ በሚፈጥረው ንጥረ ነገር ተፈጥሮ ላይ በመመስረት 4 የአሲድ ዓይነቶች ተለይተዋል-

ኦኤች-አሲዶች (ካርቦክሳይክ አሲዶች, ፊኖሎች, አልኮሎች);

SH-አሲዶች (ቲዮሎች);

ኤንኤች-አሲዶች (amides, imides, amines);

CH አሲዶች (ሃይድሮካርቦኖች እና ተዋጽኦዎቻቸው)።

የኤስ-ኤች ቦንድ ያለውን ከፍተኛ የፖላራይዝድ አቅምን ከግምት ውስጥ በማስገባት የሚከተሉት ተከታታይ አሲዶች እንደየመለየት አቅማቸው ሊሰበሰቡ ይችላሉ።

በውሃ ውስጥ ያለው የሃይድሮጂን cations ክምችት አሲዳማነቱን ይወስናል ፣ እሱም የሃይድሮጂን ኢንዴክስ ፒኤች = -ሎግ (ክፍል 7.5) በመጠቀም ይገለጻል። አብዛኞቹ የሰውነት ፊዚዮሎጂያዊ አካባቢዎች ወደ ገለልተኛ (pH = 5.0-7.5) ቅርብ የሆነ ምላሽ አላቸው, የጨጓራ ጭማቂ ብቻ ፒኤች = 1.0-2.0 አለው. ይህ በአንድ በኩል, አንድ ፀረ-ተሕዋስያን ውጤት ያቀርባል, ምግብ ጋር ሆድ ውስጥ አስተዋወቀ ብዙ ረቂቅ ተሕዋስያን መግደል; በሌላ በኩል ደግሞ አሲዳማ አካባቢ በፕሮቲኖች ፣ ፖሊዛካካርዴድ እና ሌሎች ባዮ substrates ውስጥ በሃይድሮላይዜሽን ውስጥ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል ፣ ይህም አስፈላጊውን ሜታቦላይትስ ለማምረት አስተዋፅ contrib ያደርጋል።

Redox ንብረቶች.በከፍተኛ አወንታዊ የኃይል መሙያ ብዛት ምክንያት የሃይድሮጂን cation ከአሲድ እና ከውሃ ጋር በሚገናኝበት ጊዜ ንቁ እና መካከለኛ ንቁ ብረቶችን የሚያመነጭ በጣም ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪል ነው (φ° = 0 V)።

በሕያዋን ስርዓቶች ውስጥ እንደዚህ አይነት ጠንካራ የመቀነስ ወኪሎች የሉም, እና በገለልተኛ አካባቢ ውስጥ የሃይድሮጅን cations ኦክሳይድ ችሎታ (pH = 7) በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል (φ ° = -0.42 V). ስለዚህ በሰውነት ውስጥ የሃይድሮጂን cation የኦክሳይድ ባህሪያትን አያሳይም ፣ ግን በ redox ግብረመልሶች ውስጥ በንቃት ይሳተፋል ፣ የመነሻ ንጥረ ነገሮችን ወደ ምላሽ ምርቶች መለወጥን ያበረታታል ።

በተሰጡት ምሳሌዎች ሁሉ የሃይድሮጂን አተሞች የኦክሳይድ ሁኔታቸውን +1 አልቀየሩም.

የመቀነስ ባህሪዎች የሞለኪውላዊ እና በተለይም የአቶሚክ ሃይድሮጂን ፣ ማለትም ሃይድሮጂን በዝግመተ ለውጥ ቅጽበት በቀጥታ በምላሽ መካከለኛ ፣ እንዲሁም ለሃይድሮይድ ion ባህሪዎች ናቸው ።

ነገር ግን, በህያው ስርዓቶች ውስጥ እንደዚህ አይነት የሚቀንሱ ወኪሎች (H2 ወይም H-) የሉም, እና ስለዚህ እንደዚህ አይነት ምላሾች የሉም. የመማሪያ መጻሕፍትን ጨምሮ በሥነ-ጽሑፍ ውስጥ የተገኘው አስተያየት ሃይድሮጂን የኦርጋኒክ ውህዶችን የመቀነስ ባህሪያት ተሸካሚ ነው ከእውነታው ጋር አይጣጣምም; ስለዚህ, በሕያዋን ሥርዓቶች ውስጥ, biosubstrates መካከል ቅነሳ ወኪል በኤሌክትሮን ለጋሽ ሃይድሮጂን አተሞች (ክፍል 9.3.3) ይልቅ የካርቦን አተሞች ነው ውስጥ coenzyme dehydrogenase ቅጽ, ቅናሽ ቅጽ ነው.

ውስብስብ ባህሪያት.በሃይድሮጂን cation ውስጥ ነፃ የአቶሚክ ምህዋር በመኖሩ እና የ H + cation ራሱ ከፍተኛ የፖላራይዝድ ተፅእኖ በመኖሩ ፣ እሱ ንቁ ውስብስብ-አዮን ነው። ስለዚህ በውሃ ውስጥ በሚገኝ አካባቢ ውስጥ የሃይድሮጂን cation ሃይድሮኒየም ion H3O + ይፈጥራል ፣ እና አሞኒያ በሚኖርበት ጊዜ አሞኒየም አዮን NH4።

ተባባሪ የመፍጠር ዝንባሌ።የከፍተኛ የዋልታ O-H እና N-H ቦንዶች ሃይድሮጂን አቶሞች የሃይድሮጂን ቦንድ ይመሰርታሉ (ክፍል 3.1)። የሃይድሮጂን ትስስር (ከ 10 እስከ 100 ኪ.ግ. / ሞል) ጥንካሬ የሚወሰነው በአካባቢያዊ ክፍያዎች መጠን እና በሃይድሮጂን ትስስር ርዝመት, ማለትም, በኤሌክትሮኒካዊ አካላት አተሞች መካከል ባለው ርቀት ላይ ነው. የሚከተሉት የሃይድሮጂን ቦንድ ርዝማኔዎች፣ ፒኤም፣ የአሚኖ አሲዶች፣ ካርቦሃይድሬትስ፣ ፕሮቲኖች እና ኑክሊክ አሲዶች ባህሪያት ናቸው።

ለሃይድሮጂን ቦንዶች ምስጋና ይግባቸውና በንጥረቱ እና በኤንዛይም መካከል ሊቀለበስ የሚችል መስተጋብር ይነሳሉ ፣ በተፈጥሮ ፖሊመሮች ውስጥ በተናጥል ቡድኖች መካከል ሁለተኛ ፣ ሶስተኛ እና ኳተርን መዋቅር (ክፍል 21.4 ፣ 23.4) ይወስናሉ። የሃይድሮጅን ትስስር በውሃ ባህሪያት ውስጥ እንደ ሟሟ እና ሪአጀንት የመሪነት ሚና ይጫወታል.

ውሃ እና ባህሪያቱ.ውሃ በጣም አስፈላጊው የሃይድሮጂን ውህድ ነው. በሰውነት ውስጥ ያሉ ሁሉም ኬሚካላዊ ግብረመልሶች የሚከናወኑት በውሃ ውስጥ በሚገኝ አካባቢ ብቻ ነው ፣ ያለ ውሃ ሕይወት የማይቻል ነው። ውሃ እንደ ማሟሟት በክፍል ውስጥ ተወስዷል. 6.1.

የአሲድ-ቤዝ ባህሪያት. ውሃ ከአሲድ-መሰረታዊ ባህሪያት አንፃር እንደ ሪአጀንት እውነተኛ አምፖል ነው (ክፍል 8.1)። ይህ ራሱን ሁለቱም ጨው hydrolysis ወቅት (ክፍል 8.3.1) እና አሲድ እና aqueous አካባቢ ውስጥ መሠረቶች መካከል dissociation ወቅት (ክፍል 8.3.2).

የውሃ ሚዲያ አሲድነት መጠናዊ ባህሪ የፒኤች እሴት ነው።

ውሃ እንደ አሲድ-ቤዝ ሪጀንት በባዮስቡስቴትስ ሃይድሮሊሲስ ምላሾች ውስጥ ይሳተፋል። ለምሳሌ ፣ የ adenosine triphosphate hydrolysis ለሰውነት የተከማቸ የኃይል ምንጭ ሆኖ ያገለግላል ፣ አላስፈላጊ ፕሮቲኖች ኢንዛይማቲክ ሃይድሮሊሲስ አሚኖ አሲዶችን ለማግኘት ያገለግላል ፣ ይህም አስፈላጊ የሆኑ ፕሮቲኖችን ለማዋሃድ መነሻ ነው። በዚህ ሁኔታ, H+ cations ወይም OH-anions የአሲድ-መሰረታዊ ማነቃቂያዎች ናቸው የባዮስትራክተሮች የሃይድሮሊሲስ ግብረመልሶች (ክፍል 21.4, 23.4).

Redox ንብረቶች. በውሃ ሞለኪውል ውስጥ ሁለቱም ሃይድሮጂን እና ኦክሲጅን በተረጋጋ የኦክሳይድ ሁኔታ ውስጥ ይገኛሉ. ስለዚህ, ውሃ ግልጽ የሆነ የመልሶ ማቋቋም ባህሪያትን አያሳይም. Redox ምላሽ የሚቻለው ውሃ በጣም ንቁ ከሚቀንሱ ወኪሎች ወይም በጣም ንቁ ኦክሳይድ ወኪሎች ጋር ሲገናኝ ወይም በጠንካራ አነቃቂ ሁኔታዎች ውስጥ ነው።

ከኃይለኛ ተቀናሽ ወኪሎች ጋር በሚገናኝበት ጊዜ በሃይድሮጂን cations ምክንያት ውሃ ኦክሳይድ ወኪል ሊሆን ይችላል ፣ ለምሳሌ አልካላይን እና አልካላይን የምድር ብረቶች ወይም ሃይድሮራይድ።

ከፍ ባለ የሙቀት መጠን ውሃ ከቀነሱ ወኪሎች ጋር ሊገናኝ ይችላል፡-

በሕያዋን ስርዓቶች ውስጥ ፣ የእነሱ አካል ውሃ እንደ ኦክሳይድ ወኪል በጭራሽ አይሰራም ፣ ምክንያቱም ይህ ወደ እነዚህ ስርዓቶች መጥፋት ስለሚመራው ሞለኪውላዊ ሃይድሮጂን ከሰውነት አካላት መፈጠር እና የማይቀለበስ ነው።

በኦክስጅን አተሞች ምክንያት ውሃ እንደ መቀነሻ ወኪል ሆኖ ሊያገለግል ይችላል ፣ ለምሳሌ ፣ እንደ ፍሎሪን ካሉ ጠንካራ ኦክሳይድ ወኪል ጋር በሚገናኝበት ጊዜ።

በብርሃን ተፅእኖ እና በክሎሮፊል ተሳትፎ ፣ የፎቶሲንተሲስ ሂደት የሚከሰተው ከውሃ ውስጥ O2 በሚፈጠር እፅዋት ውስጥ ነው (ክፍል 9.3.6)።

በ redox ትራንስፎርሜሽን ውስጥ ቀጥተኛ ተሳትፎ ከማድረግ በተጨማሪ ውሃ እና የመበታተን ምርቶች H + እና OH - በከፍተኛ የፖላራይተስ (= 79) እና በውስጡ በሚፈጥሩት ionዎች ተሳትፎ ምክንያት የብዙ redox ምላሾች መከሰትን የሚያበረታታ እንደ ሚዲያ ይሳተፋሉ የመነሻ ንጥረ ነገሮችን ወደ መጨረሻው መለወጥ (ክፍል 9.1).

ውስብስብ ባህሪያት. የውሃው ሞለኪውል በኦክሲጅን አቶም ላይ ሁለት ብቸኛ ኤሌክትሮኖች ጥንዶች በመኖራቸው ምክንያት ውስብስብ የሆነ ኦክሶኒየም ion ኤች 3 0+ ከሃይድሮጂን ጋር ይመሰረታል እና በጣም የተረጋጋ የውሃ ውህዶች ከብረት የተሠሩ የውሃ አካላት ጋር በትክክል የሚሰራ monodentate ligand ነው። መፍትሄዎች ለምሳሌ [Ca (H 2 0) 6] 2+, [Fe (H 2 0) 6] 3+, 2+. በእነዚህ ውስብስብ ionዎች ውስጥ የመስቀለኛ ክፍል ሞለኪውሎች ከተወሳሰቡ ወኪሎች ጋር በጥብቅ የተሳሰሩ ናቸው። የአልካሊ ብረት ማያያዣዎች የውሃ ውስብስቦችን አይፈጥሩም, ነገር ግን በኤሌክትሮስታቲክ ሃይሎች ምክንያት እርጥበት የተሞላ cations ይፈጥራሉ. በእነዚህ cations ውስጥ የውሃ ሞለኪውሎች የውሃ ሞለኪውሎች የሚቆዩበት ጊዜ ከ 0.1 ሰከንድ አይበልጥም ፣ እና ውህደታቸው በውሃ ሞለኪውሎች ብዛት ላይ በመመርኮዝ በቀላሉ ሊለዋወጥ ይችላል።

ተባባሪ የመፍጠር ዝንባሌ። የኤሌክትሮስታቲክ መስተጋብር እና የሃይድሮጂን ትስስር እንዲፈጠር በሚያበረታታ ከፍተኛ ፖላሪቲ ምክንያት የውሃ ሞለኪውሎች በንጹህ ውሃ ውስጥ እንኳን (ክፍል 6.1) በመዋቅር ፣ በሞለኪውሎች ብዛት እና በተባባሪዎች ውስጥ ተቀምጠው የሚቆዩበት ጊዜ የሚለያዩ የ intermolecular ተባባሪዎች ይመሰርታሉ። , እንዲሁም የእራሳቸው ተባባሪዎች የህይወት ዘመን. ስለዚህ, ንጹህ ውሃ ክፍት, ውስብስብ ተለዋዋጭ ስርዓት ነው. በውጫዊ ሁኔታዎች ተጽእኖ ስር: ራዲዮአክቲቭ, አልትራቫዮሌት እና ሌዘር ጨረሮች, የላስቲክ ሞገዶች, የሙቀት መጠን, ግፊት, ኤሌክትሪክ, ማግኔቲክ እና ኤሌክትሮማግኔቲክ መስኮች ከአርቴፊሻል እና የተፈጥሮ ምንጮች (ቦታ, ፀሐይ, ምድር, ህይወት ያላቸው ነገሮች) - ውሃ መዋቅራዊ እና የመረጃ ባህሪያቱን ይለውጣል. , እና በዚህም ምክንያት, ባዮሎጂያዊ እና ፊዚዮሎጂያዊ ተግባሮቹ ይለወጣሉ.

ከራስ-መገናኘት በተጨማሪ የውሃ ሞለኪውሎች ionዎችን, የዋልታ ሞለኪውሎችን እና ማክሮ ሞለኪውሎችን ያመነጫሉ, በአካባቢያቸው የሃይድሪቲ ዛጎሎች በመፍጠር, በመፍትሔ ውስጥ እንዲረጋጉ እና መሟሟታቸውን ያበረታታሉ (ክፍል 6.1). ሞለኪውሎቻቸው ዋልታ ያልሆኑ እና በአንጻራዊ ሁኔታ አነስተኛ መጠን ያላቸው ንጥረ ነገሮች በውሃ ውስጥ በትንሹ መሟሟት ይችላሉ ፣ ይህም የባልደረባዎቹን ክፍተቶች በተወሰነ መዋቅር ይሞላሉ። በዚህ ሁኔታ ፣ በሃይድሮፎቢክ መስተጋብር ምክንያት ፣ የማይፖላር ሞለኪውሎች በዙሪያው ያለውን የሃይድሪሽን ዛጎል ያዋቅራሉ ፣ ወደ የተዋቀረ ተጓዳኝ ይለውጣሉ ፣ ብዙውን ጊዜ በረዶ የመሰለ መዋቅር ያለው ፣ በውስጡም ይህ የማይፖላር ሞለኪውል ይገኛል።

በሕያዋን ፍጥረታት ውስጥ ሁለት የውሃ ምድቦችን መለየት ይቻላል - “የታሰረ” እና “ነፃ” ፣ የኋለኛው ፣ እንደሚታየው ፣ የሚገኘው በ intercellular ፈሳሽ ውስጥ ብቻ ነው (ክፍል 6.1)። የታሰረ ውሃ, በተራው, "የተዋቀረ" (በጠንካራ የታሰረ) እና "የተበላሸ" (በደካማ የታሰረ ወይም የላላ) ውሃ ይከፈላል. ምናልባትም, ሁሉም ከላይ የተጠቀሱት ውጫዊ ሁኔታዎች በሰውነት ውስጥ ያለውን የውሃ ሁኔታ ላይ ተጽእኖ ያሳድራሉ, ሬሾዎችን ይቀይራሉ: "የተዋቀረ" / "የተበላሸ" እና "የታሰረ" / "ነፃ" ውሃ, እንዲሁም መዋቅራዊ እና ተለዋዋጭ መለኪያዎች. ይህ በሰውነት ፊዚዮሎጂያዊ ሁኔታ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ውስጥ እራሱን ያሳያል. በሴሉላር ውስጥ ያለው ውሃ ያለማቋረጥ ከ "ከተዋቀረ" ወደ "የተበላሸ" ሁኔታ, በዋነኝነት በፕሮቲኖች ቁጥጥር ስር የሚንቀጠቀጡ ሽግግሮችን ሊያደርግ ይችላል. እነዚህ ሽግግሮች ጥቅም ላይ የዋሉ ሜታቦላይቶች (ቆሻሻ) ከሴሉ ውስጥ በማስወጣት እና አስፈላጊ የሆኑትን ንጥረ ነገሮች ከመሳብ ጋር የተገናኙ ናቸው. ከዘመናዊው እይታ አንጻር ውሃ በአንድ ሴሉላር መዋቅር ውስጥ ይሳተፋል, ለዚህም ምስጋና ይግባውና የአስፈላጊ ሂደቶች ቅደም ተከተል ተገኝቷል. ስለዚህ, በ A. Szent-György ምሳሌያዊ አገላለጽ መሰረት, በሰውነት ውስጥ ያለው ውሃ "የህይወት ማትሪክስ" ነው.

በተፈጥሮ ውስጥ ውሃ. ውሃ በምድር ላይ በጣም አስፈላጊ እና የተትረፈረፈ ንጥረ ነገር ነው. የዓለማችን ገጽታ 75% በውሃ የተሸፈነ ነው. የዓለም ውቅያኖስ መጠን 1.4 ቢሊዮን ኪ.ሜ. ተመሳሳይ መጠን ያለው ውሃ በማዕድን ውስጥ የሚገኘው በክሪስታልላይዜሽን ውሃ መልክ ነው. ከባቢ አየር 13 ሺህ ኪ.ሜ 3 ውሃ ይይዛል. በተመሳሳይ ጊዜ ለመጠጥ እና ለቤት ውስጥ ፍላጎቶች ተስማሚ የሆነ የንፁህ ውሃ ክምችት በጣም ውስን ነው (የሁሉም የውሃ ማጠራቀሚያዎች መጠን 200 ሺህ ኪ.ሜ. በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ ጥቅም ላይ የሚውለው ንጹህ ውሃ ከ 0.05 እስከ 1 g / ሊ የተለያዩ ቆሻሻዎችን ይይዛል, ብዙውን ጊዜ እነዚህ ጨዎች ናቸው-ባይካርቦኔት, ክሎራይድ, ሰልፌት, የሚሟሟ ካልሲየም እና ማግኒዥየም ጨዎችን ጨምሮ, መገኘቱ ውሃውን አስቸጋሪ ያደርገዋል (ክፍል 14.3). በአሁኑ ጊዜ የውሃ ሀብትን መከላከል እና የቆሻሻ ውሃ አያያዝ በጣም አሳሳቢ የአካባቢ ችግሮች ናቸው.

በተለመደው ውሃ ውስጥ 0.02% ያህል ከባድ ውሃ D2O (D - deuterium) አለ. በተለመደው ውሃ በትነት ወይም በኤሌክትሮላይዝስ ወቅት ይከማቻል. ከባድ ውሃ መርዛማ ነው። ከባድ ውሃ ህይወት ባላቸው ፍጥረታት ውስጥ ያለውን የውሃ እንቅስቃሴ ለማጥናት ይጠቅማል። በእሱ እርዳታ በአንዳንድ እፅዋት ሕብረ ሕዋሳት ውስጥ ያለው የውሃ እንቅስቃሴ ፍጥነት 14 ሜትር በሰአት እንደሚደርስ ተረጋግጧል እናም አንድ ሰው የሰከረው ውሃ በ 2 ሰአታት ውስጥ በአካላቱ እና በቲሹዎች ውስጥ ሙሉ በሙሉ ይሰራጫል እና ከሰውነት ውስጥ ብቻ ይወገዳል. ከሁለት ሳምንታት በኋላ. ሕያዋን ፍጥረታት ከ 50 እስከ 93% ውሃን ይይዛሉ, ይህም በሁሉም የሕይወት ሂደቶች ውስጥ አስፈላጊ ተሳታፊ ነው. ውሃ ከሌለ ህይወት የማይቻል ነው. ዕድሜው 70 ዓመት ሲሆነው አንድ ሰው በምግብ እና በመጠጥ ወደ 70 ቶን የሚጠጋ ውሃ ይጠቀማል።

በሳይንሳዊ እና በሕክምና ልምምድ ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ የዋለ የተጣራ ውሃ- ቀለም የሌለው, ግልጽ የሆነ ፈሳሽ, ሽታ እና ጣዕም የሌለው, pH = 5.2-6.8. ይህ ብዙ የመጠን ቅጾችን ለማዘጋጀት ፋርማሲዮፔያል መድሃኒት ነው.

ለመርፌ የሚሆን ውሃ(ፒሮጅን-ነጻ ውሃ) በተጨማሪም የፋርማሲዮፒያል መድሃኒት ነው. ይህ ውሃ የፒሮጅን ንጥረ ነገሮችን አልያዘም. ፒሮጅኖች የባክቴሪያ መነሻ ንጥረ ነገሮች ናቸው - ሜታቦላይትስ ወይም የባክቴሪያ ብክነት ውጤቶች ወደ ሰውነት ሲገቡ ብርድ ብርድ ማለት ፣ ትኩሳት ፣ ራስ ምታት እና የልብና የደም ቧንቧ እንቅስቃሴ መበላሸት ያስከትላል። ከፒሮጅን-ነጻ ውሃ የሚዘጋጀው በእጥፍ distillation (bidistillate) በአሴፕቲክ ሁኔታዎች ውስጥ ሲሆን በ 24 ሰዓታት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።

ይህንን ክፍል ሲጨርስ የሃይድሮጅንን ባህሪያት እንደ ባዮጂካዊ አካል ማጉላት አስፈላጊ ነው. በሕያዋን ስርዓቶች ውስጥ፣ ሃይድሮጂን ሁልጊዜ የ+1 ኦክሳይድ ሁኔታን ያሳያል እና በፖላር ኮቫለንት ቦንድ ከሌሎች ባዮጂካዊ ንጥረ ነገሮች ጋር ወይም በH + cation መልክ ይገኛል። የሃይድሮጂን ካቴሽን የአሲድ ባህሪያት ተሸካሚ እና ንቁ ውስብስብ ወኪል ከሌሎች ኦርጋኖጅኖች ነፃ ኤሌክትሮኖች ጥንድ አተሞች ጋር የሚገናኝ ነው። ከ redox ንብረቶች እይታ አንፃር ፣ በሰውነት ሁኔታዎች ውስጥ የታሰረ ሃይድሮጂን የአንድ ኦክሳይድ ወኪል ወይም የመቀነስ ወኪል ባህሪዎችን አያሳይም ፣ ሆኖም ፣ ሃይድሮጂን cation የኦክሳይድ ሁኔታን ሳይለውጥ በብዙ ሬዶክስ ግብረመልሶች ውስጥ በንቃት ይሳተፋል ፣ ግን በማመቻቸት። የባዮስብስተሮችን ወደ ምላሽ ምርቶች መለወጥ. ከኤሌክትሮኔጌቲቭ ንጥረ ነገሮች ጋር የተጣበቀ ሃይድሮጅን የሃይድሮጂን ቦንድ ይፈጥራል.