الهيدروجين: التاريخ والبنية والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2025

و الهيدروجين هو العنصر الكيميائي الذي يمثله H. رمز الذرة هي أصغر من جميع وهي واحدة أن يبدأ الجدول الدوري، بغض النظر عن مكان يتم وضع. يتكون من غاز عديم اللون مكون من جزيئات ثنائي الذرة H ₂ ، وليس ذرات H معزولة ؛ كما هو الحال مع الغازات النبيلة هي ، ني ، عر ، من بين أمور أخرى.

من بين جميع العناصر ، ربما يكون هو الأكثر رمزية وتميزًا ، ليس فقط لخصائصه في الظروف الأرضية أو القاسية ، ولكن لوفرة وتنوع مركباته. الهيدروجين غاز ، رغم أنه خامد في حالة عدم وجود حريق ، فهو قابل للاشتعال وخطير ؛ بينما الماء ، H ₂ O ، هو المذيب الشامل والحياتي.

تستخدم الاسطوانات الحمراء لتخزين الهيدروجين. المصدر: Famartin

لا يُظهر الهيدروجين في حد ذاته أي خصائص بصرية جديرة بالإعجاب ، فهو مجرد غاز يتم تخزينه في اسطوانات أو زجاجات حمراء. ومع ذلك ، فإن خصائصه وقدرته على الارتباط مع جميع العناصر ، مما يجعل الهيدروجين مميزًا. وكل هذا ، على الرغم من حقيقة أنه يحتوي على إلكترون تكافؤ واحد فقط.

إذا لم يتم تخزين الهيدروجين في الأسطوانات الخاصة به ، فسوف يهرب إلى الفضاء بينما يتفاعل الكثير منه عند الصعود. وعلى الرغم من أنه يحتوي على تركيز منخفض جدًا في الهواء الذي نتنفسه ، خارج الأرض وفي بقية الكون ، فهو العنصر الأكثر وفرة ، الموجود في النجوم ويعتبر وحدة بنائه.

من ناحية أخرى ، يمثل كوكب الأرض حوالي 10٪ من كتلته الإجمالية. لتصور ما يعنيه هذا ، يجب الأخذ في الاعتبار أن سطح الكوكب مغطى عمليًا بالمحيطات وأن الهيدروجين موجود في المعادن والنفط الخام وفي أي مركب عضوي ، بالإضافة إلى كونه جزءًا من جميع الكائنات الحية.

مثل الكربون ، تحتوي جميع الجزيئات الحيوية (الكربوهيدرات والبروتينات والإنزيمات والحمض النووي وما إلى ذلك) على ذرات هيدروجين. لذلك ، هناك العديد من المصادر لاستخراجها أو إنتاجها ؛ ومع ذلك ، فإن القليل منها يمثل طرق إنتاج مربحة حقًا.

التاريخ

التعريف والاسم

على الرغم من أن روبرت بويل شهد لأول مرة في عام 1671 غازًا يتكون عندما تفاعلت برادة الحديد مع الأحماض ، إلا أن العالم البريطاني هنري كافنديش ، في عام 1766 ، هو الذي حدده على أنه مادة جديدة ؛ "الهواء القابل للاشتعال".

وجد كافنديش أنه عندما احترق هذا الهواء الذي يُفترض أنه قابل للاشتعال ، تولد الماء. بناءً على عمله ونتائجه ، أطلق الكيميائي الفرنسي أنطوان لافوازييه على هذا الغاز اسم الهيدروجين في عام 1783. اشتق معناه من الكلمتين اليونانيتين "هيدرو" و "جينات": تكوين الماء.

التحليل الكهربائي والوقود

بعد فترة وجيزة ، في عام 1800 ، اكتشف العالمان الأمريكيان ويليام نيكولسون والسير أنتوني كارلايل أن الماء يمكن أن يتحلل إلى هيدروجين وأكسجين. وجدوا التحليل الكهربائي للماء. في وقت لاحق ، في عام 1838 ، قدم الكيميائي السويسري كريستيان فريدريش شوينباين فكرة الاستفادة من احتراق الهيدروجين لتوليد الكهرباء.

كانت شعبية الهيدروجين كبيرة لدرجة أن الكاتب جول فيرن أشار إليه على أنه وقود المستقبل في كتابه الجزيرة الغامضة (1874).

عزل

في عام 1899 ، كان الكيميائي الاسكتلندي جيمس ديوار أول من عزل الهيدروجين كغاز مسال ، حيث كان هو نفسه الشخص الذي كان قادرًا على تبريده بدرجة كافية للحصول عليه في مرحلته الصلبة.

قناتين

من هذه النقطة فصاعدًا ، يقدم تاريخ الهيدروجين قناتين. من ناحية ، تطورها في مجال الوقود والبطاريات ؛ ومن ناحية أخرى ، فهم بنية ذرتها وكيف أنها تمثل العنصر الذي فتح الأبواب أمام فيزياء الكم.

الهيكل والتكوين الإلكتروني

جزيء الهيدروجين ثنائي الذرة. المصدر: Benjah-bmm27

ذرات الهيدروجين صغيرة جدًا ولها إلكترون واحد فقط لتكوين روابط تساهمية. عندما تنضم اثنتان من هذه الذرات ، فإنها تنتج جزيء ثنائي الذرة ، H ₂ ؛ هذا هو غاز الهيدروجين الجزيئي (الصورة العلوية). كل كرة بيضاء تتوافق مع ذرة H فردية ، والمجال العالمي إلى المدارات الجزيئية.

وهكذا ، يتكون الهيدروجين في الواقع من جزيئات H ₂ صغيرة جدًا تتفاعل من خلال قوى تشتت لندن ، لأنها تفتقر إلى عزم ثنائي القطب لأنها متجانسة النواة. لذلك ، فهي "مضطربة" للغاية وتنتشر بسرعة في الفضاء حيث لا توجد قوى بين الجزيئات قوية بما يكفي لإبطائها.

التكوين الإلكتروني للهيدروجين هو ببساطة ¹ ثانية ¹. هذا المدار ، 1s ، هو نتاج حل معادلة شرودنغر الشهيرة لذرة الهيدروجين. في H _{2 ،} يتداخل مداريان من فئة 1s ليشكلان مداريين جزيئيين: أحدهما رابطة والآخر مضاد للرابطة ، وفقًا لنظرية المدار الجزيئي (TOM).

تسمح هذه المدارات أو تفسر وجود أيونات H ₂ ⁺ أو H ₂ ^- ؛ ومع ذلك ، يتم تعريف كيمياء الهيدروجين في ظل الظروف العادية بواسطة H ₂ أو H ⁺ أو H ^- أيونات.

أعداد الأكسدة

من خلال تكوين الإلكترون للهيدروجين ، 1s ¹ ، من السهل جدًا التنبؤ بأرقام الأكسدة المحتملة ؛ مع الأخذ في الاعتبار ، بالطبع ، أن المدار ذو الطاقة الأعلى 2 غير متاح للروابط الكيميائية. وهكذا ، في الحالة القاعدية ، يحتوي الهيدروجين على عدد أكسدة 0 ، H ⁰.

إذا فقد الإلكترون الوحيد ، يظل مدار 1s فارغًا ويتشكل أيون أو كاتيون الهيدروجين ، H ⁺ ، بحركة كبيرة في أي وسط سائل تقريبًا ؛ خاصة الماء. في هذه الحالة ، رقم الأكسدة هو +1.

وعندما يحدث العكس ، أي اكتساب إلكترون ، سيكون للمدار الآن إلكترونان وسيصبح 1s ². ثم يصبح رقم الأكسدة -1 ، ويتوافق مع أنيون الهيدريد ، H ^-. من الجدير بالذكر أن H ^- متساوي إلكترونيًا للغاز النبيل الهيليوم ، He ؛ أي أن كلا النوعين لهما نفس عدد الإلكترونات.

باختصار ، أرقام أكسدة الهيدروجين هي: +1 و 0 و -1 وجزيء H ₂ يحتوي على ذرتين من الهيدروجين H ⁰.

المراحل

المرحلة المفضلة للهيدروجين ، على الأقل في الظروف الأرضية ، هي المرحلة الغازية ، وذلك لأسباب تم الكشف عنها سابقًا. ومع ذلك ، عندما تنخفض درجات الحرارة في حدود -200 درجة مئوية ، أو إذا زاد الضغط مئات الآلاف من مرات الضغط الجوي ، يمكن للهيدروجين أن يتكثف أو يتبلور في حالة سائلة أو صلبة ، على التوالي.

في ظل هذه الظروف ، يمكن محاذاة جزيئات H ₂ بطرق مختلفة لتحديد الأنماط الهيكلية. أصبحت قوى تشتت لندن الآن اتجاهية للغاية وبالتالي تظهر الأشكال الهندسية أو التماثلات التي تتبناها أزواج H ₂.

على سبيل المثال ، زوجان H ₂ ، يساوي ذلك الكتابة (H ₂) ₂ يحددان مربعًا متماثلًا أو غير متماثل. في غضون ذلك ، تحدد _ثلاثة أزواج H ₂ أو (H ₂) ₃ شكل سداسي مشابه جدًا لتلك الموجودة في الكربون في بلورات الجرافيت. في الواقع ، هذه المرحلة السداسية هي المرحلة الرئيسية أو الأكثر استقرارًا للهيدروجين الصلب.

ولكن ماذا لو لم تكن المادة الصلبة مكونة من جزيئات بل من ذرات H؟ ثم نتعامل مع الهيدروجين المعدني. يمكن لذرات H ، التي تذكر الكرات البيضاء ، تحديد كل من الطور السائل والمادة الصلبة المعدنية.

الخصائص

مظهر جسماني

الهيدروجين غاز عديم اللون والرائحة والمذاق. لذلك ، فإن وجود تسرب يمثل خطر حدوث انفجار.

نقطة الغليان

-253 درجة مئوية.

نقطة الانصهار

-259 درجة مئوية.

نقطة الوميض والاستقرار

ينفجر عند أي درجة حرارة تقريبًا إذا كان هناك شرارة أو مصدر حرارة قريب من الغاز ، حتى ضوء الشمس يمكن أن يشعل الهيدروجين. ومع ذلك ، طالما تم تخزينه جيدًا ، فهو غاز ضعيف التفاعل.

كثافة

0.082 جم / لتر. إنه أخف 14 مرة من الهواء.

الذوبان

1.62 مجم / لتر عند 21 درجة مئوية في الماء. بشكل عام ، فهو غير قابل للذوبان في معظم السوائل.

ضغط البخار

1.24 · 10 ⁶ مم زئبق عند 25 درجة مئوية. تعطي هذه القيمة فكرة عن كيفية إغلاق أسطوانات الهيدروجين لمنع الغاز من الهروب.

درجة حرارة الاشتعال الذاتي

560 فولت درجة مئوية.

كهرسلبية

2.20 على مقياس بولينج.

حرارة الاحتراق

285.8 كيلوجول / مول.

حرارة التبخير

0.90 كيلو جول / مول.

حرارة الانصهار

0.117 كيلوجول / مول.

النظائر

ذرة الهيدروجين "العادية" هي البروتيوم ، ^{1 ساعة} ، والتي تشكل حوالي 99.985٪ من الهيدروجين. النظيران الآخران لهذا العنصر هما الديوتيريوم ² H والتريتيوم ³ H. ويختلفان في عدد النيوترونات. يحتوي الديوتيريوم على نيوترون واحد بينما يحتوي التريتيوم على اثنين.

ايزومرات سبين

هناك نوعان من الهيدروجين الجزيئي ، H ₂: ortho و para. في الأول ، يتم توجيه دورتين (للبروتون) لذرات H في نفس الاتجاه (وهما متوازيان) ؛ بينما في الثانية ، يدوران في اتجاهين متعاكسين (هما متعارضان).

هيدروجين بارا هو الأكثر ثباتًا بين الأيزومرين ؛ ولكن مع زيادة درجة الحرارة ، تصبح نسبة ortho: para 3: 1 ، مما يعني أن أيزومر الهيدروجين-أورثو يسود على الآخر. في درجات حرارة منخفضة للغاية (قريبة من الصفر المطلق ، 20 كلفن) ، يمكن الحصول على عينات هيدروجين بارا نقية.

التسمية

التسميات التي تشير إلى الهيدروجين هي واحدة من أبسط الأسماء ؛ على الرغم من أنها ليست بنفس الطريقة بالنسبة لمركباتها غير العضوية أو العضوية. يمكن استدعاء H ₂ بالأسماء التالية بالإضافة إلى "الهيدروجين":

- الهيدروجين الجزيئي

-دييدروجين

- جزيء الهيدروجين ثنائي الذرة.

بالنسبة لأيون H ^{+ ،} فإن أسمائهم هي بروتون أو أيون الهيدروجين ؛ وإذا كان في وسط مائي ، H ₃ O ⁺ ، كاتيون الهيدرونيوم. بينما H ^- أيون هو أنيون الهيدريد.

ذرة الهيدروجين

تمثل ذرة الهيدروجين نموذج بوهر الكوكبي. المصدر: Pixabay.

ذرة الهيدروجين هي الأبسط على الإطلاق ويتم تمثيلها عادةً كما في الصورة أعلاه: نواة بها بروتون واحد (لـ ¹ H) ، محاطة بإلكترون يرسم مدارًا. تم بناء وتقدير جميع المدارات الذرية للعناصر الأخرى في الجدول الدوري على هذه الذرة.

سيكون التمثيل الأكثر إخلاصًا للفهم الحالي للذرات هو تمثيل الكرة التي يتم تحديد محيطها بواسطة الإلكترون والسحابة الاحتمالية للإلكترون (مدارها 1).

أين تجد والإنتاج

مجال النجوم: مصدر لا ينضب للهيدروجين. المصدر: Pixabay.

الهيدروجين ، على الرغم من أنه ربما بدرجة أقل مقارنة بالكربون ، وهو العنصر الكيميائي الذي يمكن القول دون شك أنه موجود في كل مكان ؛ في الهواء ، وتشكل جزءًا من الماء الذي يملأ البحار والمحيطات وأجسادنا ، من النفط الخام والمعادن ، وكذلك في المركبات العضوية التي يتم تجميعها لتكوين الحياة.

فقط قم بقراءة أي مكتبة من المركبات للعثور على ذرات الهيدروجين فيها.

السؤال ليس كم هو موجود ولكن كيف هو موجود. على سبيل المثال ، جزيء H ₂ متقلب جدًا ومتفاعل في حدوث ضوء الشمس ، وهو منخفض جدًا في الغلاف الجوي ؛ لذلك ، فإنه يتفاعل للانضمام إلى العناصر الأخرى وبالتالي يكتسب الاستقرار.

بينما في مكان أعلى في الكون ، يوجد الهيدروجين في الغالب كذرات محايدة ، H.

في الواقع ، يعتبر الهيدروجين ، في مرحلته المعدنية والمكثفة ، وحدة بناء النجوم. نظرًا لوجود كميات لا حصر لها منها ، وبسبب قوتها وأبعادها الهائلة ، فإنها تجعل هذا العنصر الأكثر وفرة في الكون بأسره. تشير التقديرات إلى أن 75٪ من المادة المعروفة تتوافق مع ذرات الهيدروجين.

طبيعي >> صفة

يبدو جمع ذرات الهيدروجين السائبة في الفضاء غير عملي واستخراجها من محيط الشمس ، أو السدم ، لا يمكن الوصول إليها. على الأرض ، حيث تجبر ظروفه هذا العنصر على الوجود كـ H ₂ ، يمكن إنتاجه من خلال العمليات الطبيعية أو الجيولوجية.

على سبيل المثال ، يحتوي الهيدروجين على دورته الطبيعية الخاصة التي يمكن أن تولدها بعض البكتيريا والميكروبات والطحالب من خلال التفاعلات الكيميائية الضوئية. يشمل تحجيم العمليات الطبيعية والموازية لها استخدام المفاعلات الحيوية ، حيث تتغذى البكتيريا على الهيدروكربونات لإطلاق الهيدروجين الموجود فيها.

الكائنات الحية هي أيضًا منتجة للهيدروجين ، ولكن بدرجة أقل. إذا لم يكن الأمر كذلك ، فلن يكون من الممكن شرح كيف يشكل أحد المكونات الغازية لانتفاخ البطن ؛ التي ثبت بشكل مفرط أنها قابلة للاشتعال.

أخيرًا ، يجب الإشارة إلى أنه في ظل الظروف اللاهوائية (بدون الأكسجين) ، على سبيل المثال في طبقات الأرض ، يمكن أن تتفاعل المعادن ببطء مع الماء لإنتاج الهيدروجين. يثبت رد فعل فايليتا ذلك:

3Fe ₂ SiO ₄ + 2 H ₂ O → 2 Fe ₃ O ₄ + 3 SiO ₂ + 3 H ₂

صناعي

على الرغم من أن الهيدروجين الحيوي هو بديل لتوليد هذا الغاز على نطاق صناعي ، إلا أن أكثر الطرق استخدامًا تتكون عمليًا من "إزالة" الهيدروجين من المركبات التي تحتويه ، بحيث تتحد ذراته وتشكل H ₂.

أقل طرق إنتاجه صديقة للبيئة هي تفاعل فحم الكوك (أو الفحم) مع بخار شديد الحرارة:

C (s) + H ₂ O (g) → CO (g) + H ₂ (g)

وبالمثل ، تم استخدام الغاز الطبيعي لهذا الغرض:

CH ₄ (ز) + H ₂ O (g) → CO (g) + 3H ₂ (g)

ولأن كميات فحم الكوك أو الغاز الطبيعي كبيرة ، فمن المربح إنتاج الهيدروجين بأي من هذين التفاعلين.

هناك طريقة أخرى للحصول على الهيدروجين وهي استخدام تفريغ كهربائي للماء لتفتيته إلى أجزائه الأولية (التحليل الكهربائي):

2 H ₂ O (l) → 2 H ₂ (g) + O ₂ (g)

في المختبر

يمكن تحضير الهيدروجين الجزيئي بكميات صغيرة في أي مختبر. للقيام بذلك ، يجب أن يتفاعل المعدن النشط مع حمض قوي ، إما في دورق أو في أنبوب اختبار. الفقاعات المرصودة هي علامة واضحة على تكوين الهيدروجين ، ممثلة بالمعادلة العامة التالية:

M (s) + nH ⁺ (aq) → M ^{n +} (aq) + H ₂ (g)

حيث n هو تكافؤ المعدن. على سبيل المثال ، يتفاعل المغنيسيوم مع H ⁺ لإنتاج H ₂:

Mg (s) + 2H ⁺ (aq) → Mg ²⁺ (aq) + H ₂ (g)

تفاعلات

الأكسدة والاختزال

تقدم أرقام الأكسدة في حد ذاتها لمحة أولى عن كيفية مشاركة الهيدروجين في التفاعلات الكيميائية. وH ₂ عندما رد فعل يمكن أن تبقى دون تغيير، أو انقسام في H ⁺ أو H ^- الأيونات اعتمادا على الأنواع فإنه يلزم مع. إذا كانت أكثر أو أقل كهربية منها.

H ₂ ليس شديد التفاعل بسبب قوة الرابطة التساهمية ، HH ؛ ومع ذلك ، فهذه ليست عائقًا مطلقًا لتفاعلها وتشكيل مركبات مع جميع العناصر الموجودة في الجدول الدوري تقريبًا.

تفاعلها الأكثر شهرة هو تفاعل غاز الأكسجين لإنتاج أبخرة الماء:

H ₂ (g) + O ₂ (g) → 2H ₂ O (g)

وهذا هو تقارب من أجل الأكسجين لتكوين جزيء الماء مستقرة، وأنه حتى يمكن أن تتفاعل معها باعتبارها O ^2- أنيون في بعض أكاسيد المعادن:

H ₂ (g) + CuO (s) → Cu (s) + H ₂ O (l)

يتفاعل أكسيد الفضة أيضًا أو "يختزل" بنفس التفاعل:

H ₂ (g) + AgO (s) → Ag (s) + H ₂ O (l)

تتوافق تفاعلات الهيدروجين هذه مع نوع الأكسدة والاختزال. وهذا هو ، الأكسدة الاختزال. يتأكسد الهيدروجين في وجود الأكسجين وأكاسيد المعادن الأقل تفاعلًا منه ؛ على سبيل المثال ، النحاس والفضة والتنغستن والزئبق والذهب.

استيعاب

يمكن لبعض المعادن أن تمتص غاز الهيدروجين لتكوين هيدرات معدنية ، والتي تعتبر من السبائك. على سبيل المثال ، تمتص المعادن الانتقالية مثل البلاديوم كميات كبيرة من H _{2 ،} والتي تشبه الإسفنج المعدني.

يحدث الشيء نفسه مع السبائك المعدنية الأكثر تعقيدًا. بهذه الطريقة يمكن تخزين الهيدروجين بوسائل أخرى غير أسطواناته.

إضافة

يمكن للجزيئات العضوية أيضًا أن "تمتص" الهيدروجين من خلال آليات و / أو تفاعلات جزيئية مختلفة.

بالنسبة للمعادن ، تُحاط جزيئات H ₂ بذرات معدنية داخل بلوراتها ؛ بينما في الجزيئات العضوية ، تنكسر رابطة HH لتشكيل روابط تساهمية أخرى. بمعنى أكثر رسمية: لا يتم امتصاص الهيدروجين ، ولكن يضاف إلى الهيكل.

المثال الكلاسيكي هو إضافة H ₂ إلى الرابطة المزدوجة أو الثلاثية للألكينات أو الألكينات ، على التوالي:

C = C + H ₂ → HCCH

C≡C + H ₂ → HC = CH

تسمى هذه التفاعلات أيضًا الهدرجة.

تشكيل هيدريد

يتفاعل الهيدروجين مباشرة مع العناصر لتكوين عائلة من المركبات الكيميائية تسمى الهيدريدات. وهي تتكون أساسًا من نوعين: ملحي وجزيئي.

وبالمثل توجد الهيدريدات المعدنية التي تتكون من السبائك المعدنية التي سبق ذكرها عندما تمتص هذه المعادن غاز الهيدروجين ؛ والبوليمرية ، مع شبكات أو سلاسل من الروابط EH ، حيث يشير E إلى العنصر الكيميائي.

محلول ملحي

في الهيدريدات المالحة ، يشارك الهيدروجين في الرابطة الأيونية مثل أنيون الهيدريد ، H ^-. لكي يتشكل هذا العنصر ، يجب بالضرورة أن يكون أقل كهرسلبية ؛ وإلا فلن تتخلى عن إلكتروناتها للهيدروجين.

لذلك ، تتشكل هيدرات الملح فقط عندما يتفاعل الهيدروجين مع المعادن شديدة الحساسية للكهرباء ، مثل الفلزات القلوية والقلوية الأرضية.

على سبيل المثال ، يتفاعل الهيدروجين مع الصوديوم المعدني لإنتاج هيدريد الصوديوم:

2Na (s) + H ₂ (g) → 2NaH (s)

أو باستخدام الباريوم لإنتاج هيدريد الباريوم:

Ba (s) + H ₂ (g) → BaH ₂ (s)

جزيئي

الهيدريدات الجزيئية معروفة أكثر من الأيونية. وتسمى أيضًا هاليدات الهيدروجين ، HX ، عندما يتفاعل الهيدروجين مع الهالوجين:

Cl ₂ (ز) + H ₂ (ز) → 2HCl (ز)

هنا يشارك الهيدروجين في الرابطة التساهمية مثل H ⁺ ؛ منذ ذلك الحين ، الاختلافات بين الكهربية بين كلتا الذرتين ليست كبيرة جدا.

يمكن اعتبار الماء نفسه على أنه هيدريد الأكسجين (أو أكسيد الهيدروجين) ، وقد تمت مناقشة تفاعل تكوينه بالفعل. التفاعل مع الكبريت مشابه جدًا لإعطاء كبريتيد الهيدروجين ، وهو غاز كريه الرائحة:

S (s) + H ₂ (g) → H ₂ S (g)

ولكن من بين كل الهيدريدات الجزيئية ، فإن أشهرها (وربما الأصعب في تصنيعها) هي الأمونيا:

N ₂ (ز) + 3H ₂ (ز) → 2NH ₃ (ز)

التطبيقات

في القسم السابق ، تم بالفعل تناول أحد الاستخدامات الرئيسية للهيدروجين: كمواد خام لتطوير التوليف ، غير العضوي أو العضوي. عادة لا يكون للتحكم في هذا الغاز أي غرض آخر سوى جعله يتفاعل لتكوين مركبات أخرى غير تلك التي تم استخراجه منها.

مواد خام

- هو أحد الكواشف المستخدمة في تصنيع الأمونيا ، والتي بدورها لها تطبيقات صناعية لا حصر لها ، بدءاً من إنتاج الأسمدة ، حتى كمواد لعقاقير النيتروجين.

- من المفترض أن يتفاعل مع أول أكسيد الكربون وبالتالي ينتج الميثانول بكميات كبيرة ، وهو كاشف مهم للغاية في الوقود الحيوي.

الحد من وكيل

- إنه عامل مختزل لأكاسيد معدنية معينة ، ولهذا السبب يتم استخدامه في الاختزال المعدني (سبق شرحه في حالة النحاس والمعادن الأخرى).

- التقليل من الدهون أو الزيوت لإنتاج المارجرين.

صناعة النفط

في صناعة النفط ، يستخدم الهيدروجين في "المعالجة المائية" للنفط الخام في عمليات التكرير.

على سبيل المثال ، يسعى إلى تجزئة الجزيئات الكبيرة والثقيلة إلى جزيئات صغيرة مع زيادة الطلب في السوق (التكسير الهيدروجيني) ؛ إطلاق المعادن المحتجزة في أقفاص بتروبورفيرين (إزالة المعادن بالماء) ؛ إزالة ذرات الكبريت مثل H ₂ S (نزع الكبريت بالهيدروجين) ؛ أو تقليل الروابط المزدوجة لإنشاء خلائط غنية بالبارافين.

وقود

يعتبر الهيدروجين نفسه وقودًا ممتازًا للصواريخ أو المركبات الفضائية ، حيث إن الكميات الصغيرة منه ، عند التفاعل مع الأكسجين ، تطلق كميات هائلة من الحرارة أو الطاقة.

على نطاق أصغر ، يتم استخدام هذا التفاعل لتصميم خلايا أو بطاريات الهيدروجين. ومع ذلك ، فإن هذه الخلايا تواجه صعوبات تتمثل في عدم قدرتها على تخزين هذا الغاز بشكل صحيح ؛ والتحدي المتمثل في الاستقلال التام عن حرق الوقود الأحفوري.

على الجانب الإيجابي ، الهيدروجين المستخدم كوقود يطلق الماء فقط ؛ بدلا من الغازات التي تمثل وسائل تلوث للغلاف الجوي والنظم البيئية.

المراجع

1. رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (طبعة رابعة). ماك جراو هيل.
2. Hanyu Liu و Li Zhu و Wenwen Cui و Yanming Ma. (Nd). هياكل درجة حرارة الغرفة للهيدروجين الصلب عند ضغوط عالية. مختبر الدولة الرئيسي للمواد Superhard ، جامعة جيلين ، تشانغتشون 130012 ، الصين.
3. بيير ماري روبيتايل. (2011). الهيدروجين المعدني السائل: لبنة بناء الشمس السائلة. قسم الأشعة ، جامعة ولاية أوهايو ، 395 W. 12th Ave ، كولومبوس ، أوهايو 43210 ، الولايات المتحدة الأمريكية.
4. مجموعة بودنر. (سادس). كيمياء الهيدروجين. تم الاسترجاع من: chemed.chem.purdue.edu
5. ويكيبيديا. (2019). هيدروجين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
6. هيدروجين أوروبا. (2017). تطبيقات الهيدروجين. تم الاسترجاع من: hydrogeneurope.eu
7. Foist لورا. (2019). الهيدروجين: الخصائص والوقوع. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
8. جوناس جيمس. (4 يناير 2009). تاريخ الهيدروجين. تم الاسترجاع من: altenergymag.com