الأيدروجين Hydrogen ، فوائد الأيدروجين وخواصه الكيميائية

الأيدروجين

الأيدروجين Hydrogen ، غاز ينطلق عند معالجة عديد من الفلزات المألوفة بوساطة حمض الكبريتيك Sulphuric ، والهيدروكلوريك Hydrochloric ، وكثير من الأحماض Acids الأخرى ، ومن المؤكد أن تكوينه قد لوحظ على الأقل منذ القرن السادس عشر ، ولكن التعرف عليه بوساطة كافندش Cavendish على أنه مادة قائمة بذاتها ومختلفة عن غيرها من ” الهواء غير القابل للاشتعال ” ، وكانت ملتبسة معه من قبل ، لم يتم قبل 1766 م ، وبعذ ذلك تحقق كافندش ووات Waett فى أنجلترا ، ولافوازييه Lavoisier فى فرنسا ، من أن الأيدروجين هو أحد العنصرين اللذين يتكون منهما الماء .

والأيدروجين هو أخف الغازات ، ويبلغ وزنه 1/14 من وزن الهواء ، ولذلك استخدم قديما فى ملىء المناطيد Balloons ، وسفن الهواء Airships ، ولكن قابليته للاشتعال دعت الى أحلال الهليوم Helium محله ، فهو أكثر أمنا ، والأيدروجين هو أبسط العناصر ، تتألف نواته Nucleus من برتون Proton واحد ، كما أن له الكترونا مداريا واحدا ، ويشبه توزيعه الألكترونى التوزيع الألكترونى للفلزات ، وبخاصة الفلزات القلوية Alkali metals ، التى تملك الكترونا واحدا فى مداراتها الخارجية ، وهو يماثل الفلزات أيضا فى أنه يفقد ألكترونه بسهولة مكونا ذرةAtom أيدروجين مشحونة شحنة موجبة تسمى أيون Ion الأيدروجين ( يد + ) ، ولكن الأيدروجين لايشبه الفلزات فى كثير من صفاتها الأخرى ، وقد جرى العرف على اعتباره لافلز ، ويدخل الأيدروجين فى تركيب الأحماض التى تعزى خواصها الحمضية الى أن جزيئاتها تعطى ، عند اذابتها فى الماء ، أيونات الأيدروجين .

أين يوجد ؟ :-

لايوجد الأيدروجين فى الكرة الأرضية فى حالة منفردة سوى فى الغازات البركانية الطبيعية ، ولكنه تاسع أكثر العناصر شيوعا ، ومركباته منتشرة انتشارا واسعا ، والماء بالطبع أكثرها انتشارا على الأطلاق ، ويوجد الأيدروجين أيضا متحدا مع الكربون فى الزيت والفحم ، ويدخل فى تركيب عشرات الآلاف من المركبات العضوية التى تتكون منها الكائنات الحية ، ومع أن الأيدروجين لايوجد على الأرض فى حالة منفردة الا نادرا ، فانه منتشر انتشارا واسعا فى أنحاء الكون ، وتحتوى الكواكب على كميات هائلة من الغاز ، كما أنه موجود فى الطبقات العليا من الغلاف الهوائى الذى يحيط بالأرض ، وبكميات قليلة فى أنحاء الكون ، وكما سنرى ، فأن الماء الذى يحتوى كمية كبيرة من الأيدروجين ، هو المصدر الصناعى الرئيسى للغاز .

الخواص الكيميائية للأيدروحين :-

الأيدروجين عنصر أحادى التكافؤ Monovalent ، يتحد بسهولة مع كثير من العناصر الأخرى ، ويكون الاتحاد مع بعضها مثل الفلور Flourine ، والكلور Chlorine على البارد ، ويكون التسخين لازما مع بعضها الآخر مثل الأوكسيجين والكبريت Sulphur ، والبروم Bromine ، ويمكن أن يتحد النتروجين مع الأيدروجين ليعطيا النشادر Ammonia ( ن يد 3 ) بأستخدام ضغط كبير ودرجات حرارة عالية ، فى وجود مادة تسمى العامل المساعد Catalyst ، وهذا التفاعل الهام جدا ، هو أساس صناعة الأسمدة النتروجينية التى تستخدم النشادر كمادة خام لها ، ومع أن الأيدروجين يكون عادة أيونات الأيدروجين الموجبة ، الا أنه يلتقط أحيانا الكترونا ليكون أيونا سالبا ( يد – ) يتحد مع الأيونات الموجبة للفلزات ليكون الهيدريد Hydride مثل هيدريد الكالسيوم ( كايد 2 ) .

التحضير :-

يمكن كما رأينا ، أن نحصل على الأيدروجين بمعالجة بعض الفلزات المألوفة بأحماض معينة ، ولكن من الأفضل اقتصاديا ، ومن الأنسب على النطاق الصناعى ، أن يحضر الأيدروجين بتحليل الماء كهربيا ، وهى الطريقة التى يحضر بها معظم الأيدورجين حاليا ، ولقد كان الغاز يحضر عادة فى القرن التاسع عشر بأمرار بخار الماء على الحديد المسخن لدرجة الأحمرار ، فيتحد الحديد بالأوكسيجين وينطلق الأيدروجين .

الخواص الطبيبعة للأيدروجين :-

الرمز :  يد .

الوزن الذرى : 1،008 .

الرقم الذرى : 1 .

نقطة الأنصهار :  159،2 .

الكثافة : 0،09 جرام فى اللتر .

يجب أن يصب الهيدروجين الخفيف جدا الى أعلى عند صفر وضغط 1 جو .

الأيدروجين غاز عديم اللون والرائحة ، شديد القابلية للاشتعال ، وقد ينفجر اذا خلط بالهواء ثم أشعل ، ومع أنه غير سام ، فانه لايساعد على الحياة .

النظائر :-

يحتوى عادة كل 5000 جزء من الأيدروجين على جزء واحد من نظير Isotope ، كتلته 2 ، يطلق عليه ديوتريوم Deuterium أو الأيدروجين الثقيل ، وعلى آثار من التريتيوم Tritium وكتلته 3 .

فوائد الأيدروجين :-

مازالت كميات قليلة من الأيدروجين تستخدم فى المناطيد اللازمة للأبحاث التى تجرى على ارتفاع كبير وللأغراض العسكرية ، وبالأضافة الى ذلك ، فأن كميات صغيرة تستخدم فى اللحام Welding ، باستخدام لهب الأكسى ، هيدروجين الشديد الحرارة ، ومعظم الأيدروجين المنتج حاليا ، يستخدم فى الصناعات الكيميائية اما فى انتاج النشادر ، واما فى اصطناع الغازولين من الزيوت الخام ، ويتحول الكثير من الزيوت النباتية عند معالجتها بالأيدروجين الى الدهون الجامدة التى تستخدم فى انتاج السمن الصناعى Margarine .

‫0 تعليق

اترك تعليقاً